Nové technológie a systémy pre efektívne spracovanie uhlíkonosných surovín

Pracovisko: Vývojovo-realizačné pracovisko  ZaSS, FBERG TUKE

Identifikácia  pilotneho projektu: Nové technológie a systémy pre efektívne spracovanie uhlíkonosných surovín

Kontakt: doc. Ing. Ján Spišák, PhD., jan.spisak@tuke.sk

Pozadie: Súčasný stav výroby produktov na báze uhlíka bol poznamenaný predovšetkým vysokou mernou spotrebou paliva, vysokým podielom nespálených organických látok v spalinách a celkovou vysokou environmentálnou záťažou. Rapídne zlepšenie efektívnosti práce súčasných tepelných agregátov používaných pri výrobe produktov na báze uhlíka nemožno očakávať, využívané technológie boli koncepčne zastarané, ich inovačný potenciál bol už vyčerpaný. Zásadné technické a prevádzkové zlepšenia by mohli priniesť len koncepčné nové riešenia založené na najnovších vedecko-technických poznatkoch. Aplikáciou doterajších výsledkov výskumu riešiteľa PP – 1 v podobe súboru technických, technologických, logistických, prevádzkových a materiálových poznatkov do novej technológie materiálového a energetického spracovania uhlíkonosných materiálov možno očakávať v porovnaní so súčasným stavom zníženie mernej spotreby energií a výrazne zníženie ekologickej záťaže.
Poslanie PP: Ciele pilotného projektu:  Ciele projektu boli zamerané na dve oblasti:

  1. Zásadná koncepčná zmena procesu karbonizácie uhlíkonosných materiálov realizovaná v koncepčne novej laboratórne a poloprevádzkovo overenej technológii tepelného spracovania antracitu v agregáte postavenom na princípe využitie tenkej dynamickej vrstvy zrnitého materiálu a zónovom ovládaní pecnej atmosféry. Táto technológia by mala umožniť ekonomicky, energeticky a ekologicky efektívnu výrobu spektra výrobkov na báze karbonizovaného antracitu, uhlia prípadne dreva a energeticky efektívne (bezstratovo) využiť plynné splodiny a prachové odpadové podiely vznikajúce v tomto procese.
  2. Vývoj nového tepelného agregátu pre spracovanie uhlíkonosných materiálov na princípe využitie vertikálnej dynamickej tenkej vrstvy a súvisiaci materiálový, technologický a systémový výskum.  Technická

Výstupy:

Hlavným výstupom riešenia projektu je úspešné overenie funkcionality koncepčnej novej technológie komplexného spracovania uhlíkonosných materiálov do podoby nauhličovadiel, aktívnych uhlíkových filtračných, resp. koksovaných materiálov.  Súčasťou overovania funkcionality bolo aj overenie generovania plynných produktov.  Pokusy potvrdili výpočtom stanovené parametre procesu, t.j. generované množstvá plynov ako aj ich kvalitatívne zloženie.

Očakávané dopady výstupov riešenia pre prax:

V súčasnosti na báze výsledkov riešenia projektu sa navrhuje nová integrovaná technológia výroby nauhličovadiel z hnedého uhlia a využitie z tohto procesu generovaných plynných (pyrolýznych) frakcií ako hodnotného paliva pre proces výpalu dolomitu.  Využitie pyrolýznych plynov ako paliva má zásadný environmentálny dopad.  O túto integrovanú technológiu je záujem nielen na Slovensku, ale eminentný záujem má aj maďarský a azerbajdžanský investor.

Technické (prístrojové) vybavenie: Existujúce (pôvodné)  prístrojové vybavenie:.

Sušiareň vzoriek, Gaussmeter,  použitie pre určenie magnetických vlastností, Testo – použitie pre analýzu spalín (teplota, obsah: O2,CO2, CO), Ručný spektrálny analyzátor zloženia suroviny, Laboratórny magnetický separátor s permanentným magnetom, radiálny vysokotlakový ventilátor, rotametre, pH metre, čeľusťový vibračný drvič, digitálne miešadlo s ohrevom, izokinetický merací prístroj, merače priedušnosti zrnitých materiálov, termovízna kamera, prenosný merač prietoku plynného média a iné.

Prístrojové vybavenie získané z projektu UVP TECHNICOM:

Fyzikálny model karbonizácie uhlíkonosných surovín, Prototyp tepelného agregátu pre karbonizáciu uhlíkonosných surovín, Meranie TOC (totálne organického uhlíka), Plynový kontinuálny chromatograf, Plošný pyrometer pre kontinuálne sledovanie teplotných polí plameňa, Ultrazvukový procesný spalinový prietokomer, Systém monitorovanie reológických, hydromechanických a termodynamických tokov, Hardvérové riešenie pokročilého RS, Matematický model karbonizácie uhlíkonosných surovín, Komplexné SW riešenie pokročilého riadiaceho systému, Ručný merač rádioaktivity pre rýchlu analýzu surovín, Laboratórny merač rádioaktivity pre analýzu surovín, Laboratórny mlyn

Dosiahnuté výsledky riešenia: Riešenie tejto aktivity spolu s vytvorením spoločnej platformy spočíva vo finalizácii výsledkov doterajšieho výskumu CEV a jeho partnerov do podoby pilotne (poloprevádzkovo alebo prevádzkovo) overených nových materiálov, technológií a systémov ich riadenia.
Spôsob transferu výstupov riešenia do praxe: Výsledkom doterajšej intenzívnej spolupráce riešiteľského pracoviska VRP v rámci vytvoreného Spoločného inovačného centra s VUM, a.s. Žiar nad Hronom bolo aj riešenie tohto pilotného projektu  v ich výrobných priestoroch.  Riešením výskumných úloh priamo v praxi je ideálnym spôsobom transferu nových vedeckých poznatkov do praxe, ale aj transferu prevádzkových skúsenosti z praxe do výskumného procesu.

Stratégia transferu výstupov riešenia z pilotného projektu je založená na predpoklade úspešného patentovania vyvíjanej technológie a jeho následnom poskytovaní záujemcom v rámci licenčného konania.