Напрями досліджень

В останні роки наукові дослідження інституту були спрямовані на вирішення стратегічно важливих питань розробки та впровадження сучасних технологій спалювання енергетичного вугілля, відходів вуглезбагачення, некондиційного (в тому числі солоного вугілля), а також біомаси; зменшення використання природного газу в енергетиці; отримання синтез-газу, водню та рідких моторних палив з використанням процесів газифікації та піролізу твердого палива; зменшення викидів забруднюючих речовин вугільними ТЕС; розробку імпортозаміщуючих аналітичних приборів для діагностики високотемпературних процесів горіння та газифікації твердого палива. Актуальними залишаються рішення проблем ефективної експлуатації основного та допоміжного обладнання існуючих пиловугільних ТЕС, реконструкції та модернізації діючих енергоблоків, вдосконалення паливопідготовки. Інститут активно співпрацює з Міністерством енергетики та вугільної промисловості України в питаннях модернізації обладнання на ТЕС України, розробці нормативної бази щодо якості вугільної продукції, яка постачається на вугільні ТЕС, вдосконалення правил приймання палива та розробці методики ціноутворення для вугілля за його калорійністю. Для забезпечення поетапного скорочення викидів сірки та азоту для наближення викидів великих енергетичних установок до вимог Директиви 2010/75/EU на замовлення Міненерговугілля України в Інституті розробляється Національний план скорочення викидів, який розрахований до 2030–2034 року та буде узгоджений з європейським Енергетичним співтовариством. В умовах різкого зменшення видобування українського вугілля енергетичних марок та постачання непроектного вугілля з інших країн, фахівці Інституту в останні роки були залучені до термінової розробки технології спалювання на ТЕС та ТЕЦ сумішей різних марок вугілля як близького так і різного ступеню метаморфізму.  

Серед найважливіших досягнень ІВЕ НАН України в галузі природничих, соціогуманітарних та технічних наук відзначимо наступні.
 2011 рік:  

  1.     На ЦКШ-котлоагрегаті енергоблоку №4 Старобешівської ТЕС відпрацьовані оптимальні режими спалювання та сушіння високозольних відходів вуглезбагачення, які дозволили забезпечити стабільну промислову експлуатацію блоку на високому навантаженні (210 МВт) з дотриманням європейських норм на викиди оксидів сірки, азоту та пилу (акад. НАН України Майстренко О.Ю., акад. НАН України Корчевой Ю.П., Топал О.І., Чернявський М.В.).  
  2.     Розроблено фізико-технічні та хімічні технології очистки від забруднюючих речовин газового вугілля західного Донбасу з метою значного розширення паливної бази теплофікаційних та електрогенеруючих котлоагрегатів України (акад. НАН України Корчевой Ю.П., Нехамін М.М., Фатеєв А.І.).  
  3.     На енергоблоці 200 МВт Зміївській ТЕС визначено вплив активаторів горіння на ефективність спалювання антрациту. Показано, що додавання активаторів горіння дозволяє розширити діапазон регулювання потужності котлоагрегату за рахунок стабілізації виходу рідкого шлаку на зниженому навантаженні (50% від номінального) без використання природного газу на підсвічування (акад. НАН України Майстренко О.Ю., Вольчин І.А., Провалов О.Ю.).  
  4.     На котлоагрегаті ТПП-210А Трипільської ТЕС протягом року проведено промислові ресурсні випробування пальника з термохімічною підготовкою антрациту тепловою потужністю 70 МВт, які показали його надійну роботу, скорочення витрат газу на підсвічування, підвищення ефективності згоряння палива та зниження викидів оксидів азоту (Кукота Ю.П., Дунаєвська Н.І., Нехамін М.М., Бондзик Д.Л.).  
  5.     Розроблено експрес-методику визначення кінетичних характеристик вугільних частинок на основі оптичного сканування газодисперсних сумішей, що займаються, яка значно підвищує точність та зменшує час вимірювань в виробничих умовах (Макарчук В.М., Квіцинський В.О., Кривошеєв С.І., Хілько І.М.).  
  6.     Здійснено наукове супроводження введення в експлуатацію системи сухого сіркоочищення на енергоблоці № 7 електричною потужністю 225 МВт Курахівської ТЕС, яка забезпечила зв’язування оксидів сірки більше ніж на 60% (Вольчин І.А., Давидович К.Г.) 
2012 рік:
  1.     Створено технологію термічної переробки надвисокозольного кеку та розроблено ескізний проект котлоагрегату з циркулюючим киплячим шаром продуктивністю 75 тонн пари на годину (Топал О.І., Чернявський М.В., Рохман Б.Б., Провалов О.Ю.).    
  2.     Розроблено технологію отримання газу з високим вмістом водню шляхом каталітичної карбонізації твердих біоорганічних відходів за низькою температурою (Дудник О.М., Аніл Кумар Сінха).  
  3.     Розроблено технологію зменшення викидів діоксиду сірки в мокрих золовловлювачах шляхом рециркуляції уловленої золи (Вольчин І.А., Карацуба А.С., Руденко Л.М.)  
  4.     Створено експериментальний стенд, розроблено методику визначення ефективних значень енергії активації займання різних марок енергетичного вугілля (зокрема солоного вугілля Західного Донбасу) та проведено цикл досліджень та аналіз ефективності використання українського вугілля (Квіцинський В.О., Кривошеєв С.І., Макарчук В.М., Хілько І.М.).  
  5.     Виконані експериментальні дослідження знесолення  вугілля Старобільської вугленосної площі при різних режимних параметрах для застосування технології водної відмивки (акад. Ю.П.Корчевой, М.М.Нехамін, А.І. Фатеєв). 
2013 рік:
  1.     Проведено експериментальні дослідження та визначено характеристики конверсії в умовах паро-кисневої газифікації коксів вугілля в киплячому та щільному шарі (Дудник О. М., Соколовська І. С.). 
  2.     Розроблені експериментальні методики та створені імпульсні пристрої для дослідження кінетики взаємодії коксів вугілля з збагаченим киснем повітрям (Топал О. І., Батрак О. А., Голенко І. Л.); проведені експериментальні дослідження та визначена динаміка вигоряння вугілля різного ступеню метаморфізму в киплячому шарі в збагаченому киснем повітрі та в суміші кисню з СО2; одержані дані з перегріву палаючих частинок та внеску кінетичної і дифузійної складових реагування по ходу конверсії (Чернявський М. В., Косячков О. В., Дулієнко С. Г.)
  3.     Надано чинності розробленому ІВЕ України разом з ДП „УкрНДІвуглезбагачення” ДСТУ 4083-2012 „Вугілля кам’яне та антрацит для пиловидного спалювання на теплових електростанціях. Технічні умови”, в якому вдосконалено правила приймання, методи лабораторного та розрахункового визначення калорійності і закладено засади ціноутворення на енергетичне вугілля за його калорійністю та вмістом сірки (Чернявський М. В., Філіппенко Ю. М., Скляр П. Т.)
  4.     Створено експериментальний стенд для визначення вмісту лужних металів у рідинних розчинах методом атомно-емісійного аналізу. Розроблено програмне забезпечення для проведення вимірів інтенсивності спектральних ліній та статистичної обробки результатів. Відпрацьована методика визначення  концентрації натрію у водному розчині. Проведено роботи по визначенню вмісту натрію в розчинах, отриманих при дослідженні динаміки вимивання хлористого натрію з солоного вугілля (Квіцинський В. О., Кривошеєв С. І., Макарчук В. М., Хілько І. М.).
  5.     Створено експериментальний стенд для дослідження процесу конверсії розчину карбаміду в гідрат амонію та гідрокарбонат амонію з подальшим їх використанням для зв’язування діоксиду сірки. Проведено експериментальні дослідження та визначено фізико-хімічні характеристики процесу конверсії (Вольчин І.А., Карацуба А.С., Мезін С.В., Руденко Л.М.). 
  6.     Розроблено CFD модель пальника та вугільного котла з організацією тангенціального горіння вугілля для котла ТП-10 на базі програмного пакету ANSYS-FLUENT. Проведено модельні розрахунки, які показують зменшення викидів оксидів азоту при тангенціальній подачі вторинного повітря майже на третину. Розроблено робочий проект пальника для котла ТП-10 Добротвірської ТЕС. (Вольчин І.А., Бондзик Д.Л., Коломієць О.М., Нехамін М.М.) 
2014 рік:
  1.     В рамках виконання контракту за грантом Європейської комісії „Демонстрація, ознайомлення та розгортання в Україні чистих вугільних технологій та технологій уловлення та складування вуглецю” завершено цикл робіт з дослідження, аналізу та рекомендацій з впровадження чистих вугільних технологій на ТЕС України (Дунаєвська Н.І., Вольчин І.А., Топал О.І., Чернявський М.В., Дудник О.М., Гапонич Л.С.).  
  2.     Розроблено та успішно випробувано на котлоагрегатах з рідким шлаковидаленням паропродуктивністю від 87 до 950 т/год., спроектованих для пиловидного спалювання антрациту, комплекс заходів для реалізації безпечного та ефективного спалювання імпортованого з ПАР Та РФ вугілля з непроектними показниками. Впроваджено на Трипільській та Зміївській ТЕС, Чернігівській, Дарницькій та Сумській ТЕЦ (Чернявський М.В., Рохман Б.Б., Провалов О.Ю., Косячков О.В., Росколупа А.І.).  
  3.     З метою оцінки утворення оксидів азоту для котлів ТПП 210А на основі програми ANSYS FLUENT побудовано модель розрахунку процесів аеродинаміки, тепломасообміну та горіння в топці (Нехамін М.М., Рохман Б.Б.).  
  4.     Проведено експериментальні дослідження процесу абсорбції діоксиду сірки в водному розчині карбаміду в широкому діапазоні температур (Вольчин І.А., Мезін С.В., Руденко Л.М., Ясинецький А.О.).  
  5.     Здійснено аналіз можливості заміщення споживання природного газу на державних та муніципальних теплоелектроцентралях (Херсонська, Миколаївська, Одеська, Криворізька, Дніпродзержинська, Білоцерківська та ін.) шляхом використання твердого палива. Показано доцільність впровадження технології спалювання вугілля в циркулюючому киплячому шарі для виробництва теплової та електричної енергії. Рекомендації погоджені з Міжвідомчою робочою групою Мінпаливенерго України (Топал О.І., Вольчин І.А., Чернявський М.В., Голенко І.Л.).  
  6.     На підставі експериментального дослідження фізико-хімічних показників визначено критерії вибухосхильності українського енергетичного вугілля та знайдено область такого сполучення показників зольності та виходу летких речовин, що забезпечує суттєве підвищення пожежо- та вибухобезпеки експлуатації існуючих пилосистем котлоагрегатів ТЕС і ТЕЦ без додаткових технічних заходів. Реалізовано на ДТЕК „Зуївська ТЕС” (Чернявський М.В.).  
  7.     Проведено експериментальні  дослідження та розроблено заходи зменшення викидів оксидів азоту на котлах з рідким шлаковидаленням ТПП-312А Запорізької ТЕС (Вольчин І.А., Провалов О.Ю., Мезін С.В., Ясинецький А.О., Безценнний І.В.).  
  8.     Розроблено інженерну методику розрахунку концентрації діоксиду сірки на основі даних технічного аналізу вугілля (вмісту сірки та золи на сухий стан палива) і впливу на неї механічного недопалу палива (Вольчин І.А., Гапонич Л.С.).  
  9.     Створено експериментальну установку для дослідження динаміки процесів займання та горіння частинок коксу солоного та знесоленого вугілля. На основі розробленої методики та автоматизованої системи обробки експериментальних даних визначено основні фізичні параметри частинок та середовища, які забезпечують займання засоленого вугілля. Отримані дані забезпечують можливість удосконалення технологій переробки та спалювання засоленого вугілля України (Квіцинський В.О., Кривошеєв С.І., Макарчук В.М., Хилько І.М.).
2015 рік:
  1.     Розроблено Національний план скорочення викидів забруднюючих речовин від великих спалювальних установок, який буде затверджено розпорядженням Кабінету міністрів України (Вольчин І.А., Ращепкін В.А.).  
  2.     Досліджено процес взаємодії діоксиду сірки та амоніаку в газовому середовищі, що містить водяну пару, та розроблено теоретичні основи технології напівсухої амонійної десульфуризації, яка має високу ефективність зв’язування діоксиду сірки, а вихідним субпродуктом є сухий порошок сульфату амонію, що є мінеральним добривом (Вольчин І.А., Колкомієєць О.М., Ясинецький А.О.).  
  3.     Розроблено математичні моделі, виконано числові дослідження процесів одно- та двостадійної парокисневої газифікації під тиском у висхідному потоці, і створено на їх основі ескізний проект газогенератора на Олександрійському бурому вугіллі з одержанням синтез-газу із вмістом СО та водню більше 92% (Рохман Б.Б., Чернявський М.В.).  
  4.     Розроблено технічні пропозиції реконструкції газомазутних котлоагрегатів Вуглегірської і Трипільської ТЕС потужністю 800 і 300 МВт для спалювання вугілля; маловитратного переведення антрацитових енергоблоків потужністю 200 і 300 МВт на спалювання газового вугілля; організації виробництва, випробування і безпечного спалювання на ТЕС паливних сумішей на основі антрациту з додаванням газового вугілля. (Чернявський М.В., Провалов О.Ю.,  Рохман Б.Б.).  
  5.     На основі експериментальних досліджень розроблено нову парокисневу установку для конверсії українського вугілля та нові принципові схеми конверсії українського вугілля та іншого палива в водень, синтез-газ та рідинні продукти. Розроблено нову методику для аналізу реакційної здатності українського вугілля (Дудник О.М., Соколовська І.С.).  
  6.     Розроблено новий оригінал-макет газоаналізатора та діагностичну методику для визначення концентрації забруднюючих речовин (моно- та діоксид азоту, діоксид сірки, моноксид вуглецю) та кисню в ультрафіолетовому діапазоні спектру та на основі електрохімічних комірок для вимірювання зазначених компонентів у реальному часі відповідно до вимог Директиви 2010/75/ЄС (Макарчук В. М., Любарець М.І., Квіцинський В.О., Топал О.І., Голенко І.Л.). 
  7.     Проведено порівняльне чисельне дослідження процесу утворення оксидів азоту в топці котла ТПП-210А для варіантів традиційних пальників і пальників з термохімічною підготовкою (ТХП). Показано зменшення утворення оксидів азоту для варіанту пальників з ТХП (Дунаєвська Н.І., Нєхамін М.М., Бондзик Д.Л.)