vsgiuВестник Сибирского государственного индустриального университетаBulletin of the Siberian State Industrial University2304 - 44972307-1710Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет"10.57070/2304-4497-2024-3(49)-53-65vsgiu-46Research ArticleРаздел 2. Металлургия и материаловедениеSection 2. Metallurgy and Materials ScienceРАЗРАБОТКА И РАЗВИТИЕ ИННОВАЦИОННЫХ УГОЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В СИБИРСКОМ ГОСУДАРСТВЕННОМ ИНДУСТРИАЛЬНОМ УНИВЕРСИТЕТЕCREATION AND DEVELOPMENT OF INNOVATIVE COAL TECHNOLOGIES AT THE SIBERIAN STATE INDUSTRIAL UNIVERSITYМуркоВасилий ИвановичMurkoVasily I.

д.т.н., профессор кафедры теплоэнергетики и экологии, директор Центра инновационных угольных технологий

Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Department of Thermal Power Engineering and Ecology, Director of the Center of Innovative Coal Technologies

sib_eco@mail.ruПрошунинЮрий ЕвгеньевичProshuninYuri E.

д.т.н., профессор кафедры открытых горных работ и электромеханики,директор Института горного дела и геосистем

Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Department of Opencast Mining and Electromechanics, Director of the Institute of Mining and Geosystems

proshunin_ue@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7985-5666ТемлянцевМихаил ВикторовичTemlyantsevMikhail V.

д.т.н., профессор кафедры теплоэнергетики и экологии

Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Department of Thermal Power Engineering and Ecology

uchebn_otdel@sibsiu.ruТемлянцеваЕлена НиколаевнаTemlyantsevaElena N.

к.т.н., доцент, заведующий кафедрой теплоэнергетики и экологии

Cand. Sci. (Eng.), Assist. Prof., Head of the Department of Thermal Power Engineering and Ecology

elena.temlyantseva@yandex.ruБеляевКирилл ВадимовичBelyaevKirill V.

магистрант кафедры теплоэнергетики и экологии

Graduate student of the Department of Thermal Power Engineering and Ecology

belkir1976@mail.ruСибирский государственный индустриальный университетРоссияSiberian State Industrial UniversityRussian Federation202402022026035365Copyright © Мурко В.И., Прошунин Ю.Е., Темлянцев М.В., Темлянцева Е.Н., Беляев К.В., 20262026Мурко В.И., Прошунин Ю.Е., Темлянцев М.В., Темлянцева Е.Н., Беляев К.В.Murko V., Proshunin Y., Temlyantsev M., Temlyantseva E., Belyaev K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibsiu.ru/jour/article/view/46

Статья посвящена юбилею кафедры теплоэнергетики и экологии (90 лет). Приводятся научные результаты, полученные в области инновационных угольных технологий, в том числе при участии сотрудников кафедры. Основные исследования выполнены в экспериментальной лаборатории, созданной при реализации проекта «Разработка технологии и создание пилотного образца автоматизированного энергогенерирующего комплекса, работающего на отходах углеобогащения». Разработаны технико-экономические обоснования создания миниТЭЦ на отходах углеобогащения обогатительных фабрик    АО «УК «Кузбассразрезуголь» и других угольных компаний, перевода угольных котлов котельных на водоугольное топливо и бизнес-план по созданию технологического комплекса по частичной замене пылеугольного топлива водоугольным топливом, приготовленным из угольных шламов ОФ, на теплоэнергетических объектах ЕВРАЗ ЗСМК. Представлены основные технологические направления, развиваемые Центром инновационных угольных технологий (ЦИУТ) СибГИУ в области углеобогащения и переработки угля, которые связаны с экологически безопасными способами утилизации тонкодисперсных угольных шламов с использованием технологий водоугольного топлива и окускования (брикетирования), дообогащения методом масляной грануляции, а также принципиально новые – ожижение угля путем экстремальных механохимических и электрофизических воздействий на водоугольную суспензию. Описаны результаты по разработке и созданию локальных энергоисточников путем использования газификации бурых и низкометаморфизированных каменных углей. Показана возможность экологически чистой утилизации золошлаковых отходов и породных отвалов обогатительных фабрик. Представлены разработки уникального оборудования ЦИУТ (бикамерная вибромельница, реактор-смеситель, фильтры грубой и тонкой очистки, насос-активатор, адиабатическая вихревая камера сжигания и др.) для приготовления и эффективного сжигания водоугольного топлива на основе угля и тонкодисперсных угольных шламов.

The article is dedicated to the anniversary of the Department of Thermal Power Engineering and Ecology (90 years). The scientific results obtained in innovative areas of technology, including with the participation of the department staff, are presented. The main studies were carried out in the experimental laboratory created during the implementation of the high-tech project "Development of technology and creation of a pilot model of an operating energy-generating complex operating on coal washing waste". Feasibility studies have been developed for the creation of a mini CHPP on coal washing waste from the washing plants of JSC «Kuzbassrazrezugol» and other southern enterprises, the transfer of coal boilers of boiler houses of washing plants (WPP) to water-coal fuel and a business plan for the creation of technological complexes for partial replacement of pulverized coal fuel with water-coal fuel prepared from southern WPP sludge at the thermal power facilities of EVRAZ ZSMK. The article presents the main technological directions developed by the Center of Innovative Coal Technologies (CICT) of SibSIU in the field of coal beneficiation and coal processing related to environmentally friendly methods of utilization of fine coal sludge (FCS) using coal-water fuel (CWF) technologies and agglomeration (briquetting), additional enrichment, oil granulation method, as well as a fundamentally new one - coal oxidation using extreme mechanomechanical and electrophysical effects on coal-water suspension chemistry. The article describes the results of development and creation of local energy sources using gasification of brown and low-metamorphosed hard coals. The possibility of utilization of environmentally friendly ash and slag waste and rock dumps of enrichment plants is shown. The developments of unique equipment of the Central Institute of High Technologies (bi-chamber vibratory mill, reactor-mixer, coarse and fine filters, pump-activator, adiabatic vortex combustion chamber, etc.) for heating and efficient combustion of coal-water fuel based on both coal and FCS are presented. Within the framework of international scientific and technical cooperation, the Institute of High Technologies of the Academy of Sciences of Heilongjiang and the Heilongjiang University of Science and Technology have been signed.

инновационные угольные технологииотходы углеобогащенияводоугольное топливоугольный шламмасляная грануляциягазификация водоугольной суспензиигазификация кускового углямеждународное сотрудничествоDepartment anniversaryinnovative coal technologiescoal enrichment wastecoal-water fuelcoal sludgeoil granulationgasification of coal-water suspensiongasification of coalReferencesПерекрест Н.В., Затепякин О.А. Теоретические подходы к определению понятия устойчивого развития горнодобывающего предприятия. Вест-ник СибГИУ. 2023;1(43):116–126.Karl-Otto Edel, Grigori Budnitzki, Thomas Schnitzer. Schienenfehler 1. Beanspruchung und Schädigung von Eisenbahnschienen. Wiesbaden: Springer Vieweg. 2021:606. http://doi.org/10.1007/978-3-662-58660-0Zhang Yuxing, Xu Zhiqiang, Liu Dinghua, Chen Yang, Zhao Wei, Ren Guanlin. The influence of wa-ter occurrences in CWSs made of lignite and bitumi-nous coal on slurrying performances. Powder Tech-nology. 2022;398:117150.Shur E.A. Damage to the rails. Moscow: In-text. 2012:192. (In Russ.).https://doi.org/10.1016/j.powtec.2022.117150Vorob'eva E.E., Khodyrev Yu.A. Analysis of the output of severely defective rails on the East Siberian Railway. Transportnaya infrastruktura Sibirskogo re-giona. 2019;1:424–429. (In Russ.).Kundu T., Das S.K., Biswal D.K., Angadi S.I. Mineral Beneficiation and Processing of Coal. Clean Coal Technologies. 2021;1–38. https://doi.org/10.1007/978-3-030-68502-7_1Yuriev A.A., Gromov V.E., Ivanov Yu.F., Rubanni-kova Yu.A., Starostenkov M.D., Tabakov P.Y. Struc-ture and Properties of Lengthy Rails after Extremely Long-Term Operation. Materials Research Forum LLC. 2021:187.Мурко В.И., Протопопов Е.В., Темлянцев М.В., Чаплыгин В.В., Литвинов Ю.А., Вол-ков М.А. Разработка и создание инноваци-онного научно-образовательного кластера по комплексному использованию угля и продуктов его переработки. В кн.: Системы автоматизации в образовании, науке и про-изводстве. AS'2019. Труды XII Всероссий-ской научно-практической конференции (с международным участием), Новокузнецк, 28–30 ноября 2019 года, под общ. ред. С.М. Кулакова, Л.П. Мышляева. Новокузнецк: Изд. Центр СибГИУ, 2019:48–53.https://doi.org/10.21741/9781644901472; EDN:RDMSOE.Мурко В.И., Федяев В.И., Карпенок В.И., Шаньшин А.Е., Мухтаров А.Т. О возмож-ности использования тонкодисперсных от-ходов углеобогащения ОФ «Энергетиче-ская» в качестве основы для котельного топлива. Журнал Сибирского федерального университета. Техника и технологии. 2020;13(6):667–668. EDN: MJCVGB.Konieczny J., Labisz K. Structure and proper-ties of the S49 rail after a long term outdoor exposure. Advances in Science and Technology Research Journal. 2022;16(2):280–290. http://doi.org/10.12913/22998624/147275; EDN: HSXFSS.https://doi.org/10.17516/1999-494X-0254Panab R., Chen Y., Lan H., Shiju E.; Ren R. Investigation into the microstructure evolu-tion and damage on rail at curved tracks. Wear. 2022;504-505:204420. http://doi.org/10.1016/j.wear.2022.204420; EDN: OVAQDV.Вишняк В.В., Щеголев Е.К. Разработка тех-нологических решений локальных тепловых источников на основе слоевых газогенера-торов непрерывного действия. В кн.: Куз-басс: образование, наука, инновации. Мате-риалы XI Инновационного конвента, Кеме-рово, 08 февраля 2023 года. Кемерово: Ке-меровский государственный университет, 2023:17–19.Polevoi E.V., Yunin G.N., Golovatenko A.V., Temlyantsev M.V. The latest developments in rail products at EVRAZ ZSMK JSC. Stal'. 2019;7:55-58. (In Russ.).Wang N., Shen R., Wen Z., De Clercq D. Life cycle energy efficiency evaluation for coal de-velopment and utilization. Energy. 2019;179:1–11. https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.04.111Polevoi E.V., Molokanov R.N., Borisov A.S., Yunusov A.M., Bessonova O.V. The experi-ence of EVRAZ ZSMK in the production of rails for heavy traffic for export. Put' i putevoe khozyaistvo. 2024;6:18–20. (In Russ.).Guo Pibin, Kong Juan, Guo Yanshan, Liu Xiuli. Identifying the influencing factors of the sustainable energy transitions in China. Journal of Cleaner Production. 2019 215:757–766. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.01.107Temlyantsev M.V., Gavrilov V.V., Korneva L.V., Syusyukin A.Yu., Temlyantsev N.V. Heating for rolling continuously cast billets of electric rail steel. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2005;6:51‒53. (In Russ.).Баранова М.П. Трансформация органиче-ской массы низкосортных углей и отходов углеобогащения. В кн.: Енисейская тепло-физика. Тезисы докладов I Всероссийской научной конференции с международным участием, Красноярск, 28 – 31 марта 2023 года. Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2023:480–482. EDN PGWFVGTemlyantsev M.V., Kolotov E.A., Syusyukin A.Yu., Gavrilov V.V. Development of technology for heating rail billets in a methodical furnace with walk-ing beams. Stal'. 2006;12:33‒35. (In Russ.).Zhang Y., Xu Z., Tu Y., Wang Y., Li J. Study on properties of coal-sludge-slurry prepared by sludge from coal chemical industry. Powder Technology. 2020;366:552–559.Kanematsu Y., Uehigashi N., Matsui M., No-guchi S. Influence of a decarburised layer on the formation of microcracks in railway rails: on-site investigation and twin-disc study. Wear. 2022;504–505:204427.https://doi.org/10.1016/j.powtec.2020.03.005http://doi.org/10.1016/j.wear.2022.204427; EDN: WPLUPV.Xiao J., Wang S., Duan X., Ye S., Wen J., Zhang Z. Rheological models for temperature and con-centration dependencies of coal water slurry. International Journal of Coal Preparation and Utilization. 2022;42(4):1185–1203.Pimakhin A.V., Oskolkova T.N., Kuznetsova O.V., Temlyantsev M.V., Temlyantseva E.N., Zapol'skaya E.M. Investigation of carbon monoxide of e90haf rail steel during heating for rolling. Bulletin of the Siberian State Industrial University. 2024;2 (48):136‒140. (In Russ.).https://doi.org/10.1080/19392699.2019.1696780Temlyantsev M.V., Starikov V.S., Temlyant- sev N.V., Syusyukin A.Yu. Investigation of oxida-tion and decarburization of steels for rails and rail plates during heating under rolling. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2004;8:36‒38. (In Russ.).Глобина Е.А., Бобровников Н.С., Мурко В.И., Кулаковский А.С. Совершенствование тех-нологии обогащения угольных шламов с получением различных товарных продук-тов. В кн.: Инновационный конвент "Куз-басс: образование, наука, инновации". Ма-териалы XII Инновационного конвента, Ке-мерово, 08 февраля 2024 года. Кемерово: Кемеровский государственный университет, 2024:23–26. EDN: KIOTVNLangneborg R., Hutchinson B., Siweski T., Zajac S. The role of vanadium in microalloyed steels. Sweden, Swerea KIMAB. 2014:95.Filippov S.P., Keiko A.V. Coal gasification: at the crossroad. technological factors. Thermal Engineering. 2021;68:209–220. https://doi.org/10.1134/S0040601521030046Lagneborg R., Siweсki T., Zajac S., Hutchinson B. The Role of Vanadium in Mi-croalloyed Steels. Scand. J. of Metallurgy. 1999;28 (5):186–241Oh Gunung, Ra Ho Won, Yoon Sung Min, Mun Tae Young, Seo Myung Won, Lee Joe-Goo, Yoon Song Jun. Syngas production through gasification of coal water mixture and power generation on dual-fuel diesel engine. Journal of the Energy Institute. 2019;92(2): 265–274. https://doi.org/10.1016/j.joei.2018.01.009Smirnov L.A., Dobuzhskaya A.B., Kushnarev A.V., Kirichkov A.A., Belokurova E.V. Transport steels microalloyed with vanadium and nitro-gen. Steel in Translation. 2020;50 (6):407‒414.Xin L., An M., Feng M., Li K., Cheng W., Liu W., Hu X., Wang Z., Han L. Study on pyrolysis characteristics of lump coal in the context of underground coal gasification. Energy. 2021;237:121626. https://doi.org/10.1016/j.energy.2021.121626Odesskii P.D., Smirnov L.A., Parshin V.A., Kirichkov A.A. Nitrogen as a microalloying element in steel for metallic structures. Steel in Translation. 2015;45:5:378‒389.Вишняк В.В., Карпенок В.И., Мурко В.И. Обоснование создания локальных тепловых источников на основе угольных газогенера-торов непрерывного действия. В кн.: Ени-сейская теплофизика: Тезисы докладов I Всероссийской научной конференции с меж-дународным участием, Красноярск, 28 – 31 марта 2023 года / Отв. за выпуск Д.В. Платонов. Красноярск: Сибирский феде-ральный университет, 2023:29–31. EDN: TBILYWВишняк В.В., Карпенок В.И., Мурко В.И. Обоснование создания локальных тепловых источников на основе угольных газогенера-торов непрерывного действия. В кн.: Ени-сейская теплофизика: Тезисы докладов I Всероссийской научной конференции с меж-дународным участием, Красноярск, 28 – 31 марта 2023 года / Отв. за выпуск Д.В. Платонов. Красноярск: Сибирский феде-ральный университет, 2023:29–31. EDN: TBILYWShadrin E.Yu., Anufriev I.S., Butakov E.B., Kopyev E.P., Alekseenko S.V., Maltsev L.I., Sharypov O.V. Coal-water slurry atomization in a new pneumatic nozzle and combustion in a low-power industrial burner. Fuel. 2021;303:121182. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.121182Shadrin E.Yu., Anufriev I.S., Butakov E.B., Kopyev E.P., Alekseenko S.V., Maltsev L.I., Sharypov O.V. Coal-water slurry atomization in a new pneumatic nozzle and combustion in a low-power industrial burner. Fuel. 2021;303:121182. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.121182Nussupbekov R., Khassenov A.K., Kara-bekova D.ZH., Nussupbekov U.B., Stoev M., Bolatbekova M.M. Coal pulverization by elec-tric pulse method for water coal fuel. Bulletin of the Karaganda University. Physics Series. 2019;4(96):80–84. EDN XXGTGX. https://doi.org/10.31489/2019Ph4/80-84.Nussupbekov R., Khassenov A.K., Kara-bekova D.ZH., Nussupbekov U.B., Stoev M., Bolatbekova M.M. Coal pulverization by elec-tric pulse method for water coal fuel. Bulletin of the Karaganda University. Physics Series. 2019;4(96):80–84. EDN XXGTGX. https://doi.org/10.31489/2019Ph4/80-84.Qian X., Wang D., Wang J., Chen S. Re-source curse, environmental regulation and transformation of coal-mining cities in China. Resources Policy. 2019;74:101447.Qian X., Wang D., Wang J., Chen S. Re-source curse, environmental regulation and transformation of coal-mining cities in China. Resources Policy. 2019;74:101447.https://doi.org/10.1016/j.resourpol.2019.101447https://doi.org/10.1016/j.resourpol.2019.101447Мурко В.И., Федяев В.И., Карпенок В.И., Вежан В.Г., Яо Л., Ли Д., Жень Л., Чжоу Г. Результаты обработки водоугольной суспен-зии насосом-активатором. В кн.: Углехимия и экология Кузбасса: XII Международный российско-казахстанский симпозиум. Сбор-ник тезисов докладов, Кемерово, 03 – 06 июля 2023 года. Кемерово: Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, 2023:64. EDN: DFPTWLМурко В.И., Федяев В.И., Карпенок В.И., Вежан В.Г., Яо Л., Ли Д., Жень Л., Чжоу Г. Результаты обработки водоугольной суспен-зии насосом-активатором. В кн.: Углехимия и экология Кузбасса: XII Международный российско-казахстанский симпозиум. Сбор-ник тезисов докладов, Кемерово, 03 – 06 июля 2023 года. Кемерово: Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, 2023:64. EDN: DFPTWL

The authors declare that there are no conflicts of interest present.