Ғылыми және инновациялық HUB

Контактілер
140008, Павлодар қ., Ломов қ-ci, 64 Тел.: 8 (7182) 67-36-85 Факс: 8 (7182) 67-37-02 Қабылдау комиссиясы: 8 (7182) 67-37-73 E-mail: pgu@tou.edu.kz

ЖТН AP14869152 "Органикалық және өнеркәсіптік қалдықтардан аралас отын брикеттерін алу технологиясын әзірлеу және оларды су жылыту қазандықтарында энергияны тиімді жағу процестерін зерттеу"

Жүзеге асыру мерзімі: 18.10.2022-31.12.2024

Елдің көміртегі бейтараптығы жаңартылатын энергия көздерін, атап айтқанда органикалық және өнеркәсіптік қалдықтардан жасалған отын брикеттерін кеңінен қолданбау мүмкін емес. Бұлай ауыл шаруашылығы саласының қалдықтарын, сондай-ақ энергетикалық және жылу технологиялық өнеркәсіптік қондырғыларды пайдалануға болады, оларды пайдалану жылу энергиясын өндіру кезінде зиянды қалдықтарды азайтуға, өндірілетін жылу энергиясының өзіндік құнын төмендетуге мүмкіндік береді.

Отын брикеттерінің қазандық оттығында жану процесі тұрақтылығымен және отынды оңтайлы режимде берудегі біркелкілігімен сипатталады. Алайда, органикалық және өндірістік қалдықтардан жасалған құрама брикеттердің фракциялық құрамы, жылугенерация кезінде алынған брикеттердің экономикалық және экологиялық тұрғыда тереңірек зерттеу қажеттілігі бар.

Жобаның мақсаты: Органикалық және өнеркәсіптік қалдықтардан аралас отын брикеттерін алу технологиясын әзірлеу және оларды су жылыту қазандықтарында энергияны тиімді пайдалану процестерін зерттеу

Күтілетін нәтижелер:

1. Жүргізілген зерттеулер жылу энергиясын алу және атмосфераға зиянды заттардың шығарындыларын азайту, тиісінше энергия тиімділігін арттыру және өнімнің өзіндік құнын төмендету үшін жаңартылатын ресурстарды пайдаланудың жалпы проблемаларынан бірқатар маңызды міндеттерді шешуге мүмкіндік береді

2. Жылу энергиясын өндіру үшін органикалық және өнеркәсіптік қалдықтардан біріктірілген отын брикеттерін алудың және тиімді пайдаланудың әзірленген тәсілі.

3. Жұмыста ұсынылған ғылыми-техникалық әзірлемелер: су жылыту қазандықтарының энергия тиімді жұмысын ұйымдастыру; Қоршаған ортаға зиянды заттар шығарындыларын азайту (күл; SO2; NOx; СО2); Қазақстан Республикасының жылу генерациялайтын қуаттылықтарының бір бөлігінің "жасыл" энергетикаға ауысуы үшін пайдаланылуы мүмкін.

4. Нәтижелер негізгі ғылыми бағыттың (өнеркәсіптік энергетика) және ғылым мен технологияның (ауыл шаруашылығы және т.б.) сабақтас салаларының дамуына әкеледі, өйткені жобаны іске асыру отын брикеттерін, оның ішінде өсімдік қалдықтарын өндіру үшін шикізат ретінде пайдалануды көздейді. Сонымен қатар, брикеттерді жағу нәтижесінде пайда болатын күлді минералды тыңайтқыш ретінде пайдалануға болады.

5. Алынған нәтижелердің мақсатты тұтынушылары: жылу энергетикасы объектілері – су жылыту және автономды қазандықтар.

6. Жобаны жүзеге асыру нәтижесінде: WebofScience базасының sciencecitationindexexpanded индекстелетін және (немесе) Scopus базасында citescore бойынша кемінде 35 (отыз бес) процентилі бар рецензияланатын ғылыми басылымдарда кемінде 3 (үш) мақала және (немесе) шолулар; ғылыми журналдарда және конференция материалдарында 5 мақала, оның ішінде нөлдік емес импакт-факторы бар (КОКСОН ұсынған) рецензияланатын шетелдік және (немесе) отандық басылымда бір мақала, сондай-ақ ҚР патентін беруге бір өтінім.

7. Жұмыс нәтижелері әлеуетті пайдаланушылар, ғалымдар қауымдастығы және қалың жұртшылық арасында жұмыс нәтижелерін тарату мақсатында ҚР-да және шетелде өтетін халықаралық ғылыми конференцияларда сынақтан өткізілетін болады.

8. Жобаның нәтижелері өндіріске әзірлемелерді ықтимал енгізу үшін тиісті бейіндегі кәсіпорындар мен ұйымдарда ұсынылатын болады.

Зерттеудің алғашқы жылындағы нәтижелер	Зерттеудің екінші жылындағы нәтижелер
Органикалық және өнеркәсіптік қалдықтардан отын брикеттерін өндіру үшін ҚР шикізат базасына талдау жүргізілді Органикалық қалдықтар ретінде Өсімдік шаруашылығы қалдықтарын (бидай, қара бидай, сұлы, арпа, тары, күріш, қарақұмық, жүгері, күнбағыс, рапс, зығыр) немесе жапырақтарды, өнеркәсіптік қалдықтар ретінде - көмір және мұнай-Кокс ұсақ-түйектерін пайдалану көзделеді. Ауыл шаруашылығы қалдықтарының жалпы энергия мөлшері-197 143,3 мың ГДж, бұл олардың жоғары энергетикалық әлеуетін көрсетеді. Шикізат базасын қалыптастыру тұрғысынан елдің солтүстік және Шығыс аймақтары үлкен әлеуетке ие. Өнеркәсіптік қалдықтардың көлемі негізгі өндіру және өңдеу көлемінің 30-дан 70% - на дейін болуы мүмкін.	Брикет өндірісінде қолданылатын материалдардың фракциялық құрамының олардың қасиеттеріне әсері зерттелді: беріктік, тығыздық. Графикалық тәуелділіктер алынды. Зерттеулер көрсеткендей, брикеттердің құрамы мен қоспаның бөлшектерінің мөлшері брикеттердің тығыздығы мен беріктігіне айтарлықтай әсер етеді. Кішігірім фракция (0-2 мм) беріктік, тығыздық тұрғысынан жақсы өнімділікке әкеледі. Брикеттің фракциялық құрамының беріктікке әсерін талдау көрсеткендей: - брикеттегі көмір немесе кокс шаңының жоғарылауымен беріктік төмендейді; - ең үлкен беріктігі (93,35% - дан 98,64% - ға дейін) барлық арақатынаста жапырақ пен көмір брикеттері көрсетті. - қабық пен көмірдің немесе кокстың кейбір арақатынастары үшін беріктік мәндері жеткілікті жоғары (70-85%). - жапырақтары бар брикеттер жоғары беріктік қасиеттеріне ие және жапырақты компонент төмендеген сайын беріктігін жоғалтады.
Органикалық және өнеркәсіптік қалдықтардан аралас отын брикеттерін алу технологиясы әзірленді.	Анықталған сипаттамалары биоугольных және биобрикетов (тығыздығы, беріктігі, ылғалдылығы, күлділігі, шығу ұшпа, жылу өндіру қабілеттілігі, тұтану уақыты, ұзақтығы мен жылдамдығы жану) өткізілді, олардың талдау.
Аралас отын брикеттерін алу технологиясы әзірленді: 1) бастапқы шикізатты жинау (тек құлаған жапырақтар үшін). 2) бактерицидтік шамдардың көмегімен тазалау және зарарсыздандыру (тек құлаған жапырақтар үшін). Қалаусыз қосындыларды бөлу үшін диск сепараторы ұсынылады. Магниттік қосылыстарды жою үшін жалпақ магниттік сепараторлар таңдалады. 3) бастапқы шикізатты кептіру: көмір, мұнай-Кокс ұсақ-түйектерін кептіру берілген ылғалдылық асып кеткен кезде жүргізіледі. Органикалық қалдықтарды кептіру Кептіру барабандарында жүзеге асырылады. 4) ұнтақтау. Ауыл шаруашылығы дақылдарын ұнтақтау үшін әмбебап ұсақтағыш, көмір және мұнай - Кокс ұсақ-түйектері үшін роликті ұсатқыш таңдалады. 5) араластыру және брикеттеу: сақина матрицасы бар әмбебап пресс - гранулятор, араластыру-шикізат үлестіргіштері есебінен Престің өзінде.	Анықталған ең жақсы беріктігі тұрғысынан, жылыту қабілеті параметрлері мен жану брикеттер.
	Біріктірілген жақшалардың жылу техникалық параметрлерінің оларды жағу жағдайларына әсер етуінің математикалық моделі жасалды. Күйдіру шарты ретінде брикеттердің калориялық мәні таңдалды. Брикеттердің ылғалдылығы, күлі және жанғыш компоненті әсер ету параметрлері ретінде таңдалады. Экспериментті жоспарлау әдістері қолданылды. Зерттелетін жақшалар үшін регрессиялық тәуелділіктер алынды. Тәуелділіктерді талдау биокөмір брикеттерінің жану жылуының мөлшеріне жанғыш компонент факторы, яғни шикізаттың бастапқы брикет массасындағы қатынасы үлкен әсер ететіндігін анықтады. Ең аз дәрежеде жану жылуына ылғалдылық әсер етеді (күлден екі есе аз).
	Органикалық және өнеркәсіптік қалдықтардан жасалған аралас отын брикеттерін пайдалану тәсілі әзірленді. Органикалық және өнеркәсіптік қалдықтардан жасалған отын брикеттерін ең тиімді жағу үшін екі әдісті қолдануға болады: бөлшектердің айналу жылдамдығының жоғарылауымен торлы торда жағу және пиролиз қазандығында жағу. Жылу генерациясы үшін органикалық және өнеркәсіптік қалдықтардан жасалған отын брикеттерін пайдалану үшін жылу өндіру процесін үздіксіз жүргізуге мүмкіндік беретін пиролиз қазандығының дизайны жасалды.

ҚР ҒЖБМ ҒЖБСҚК ұсынған жетекші рецензияланатын ғылыми басылымдардағы (журналдардағы) мақалалар:

1) Nurkina, S., Kinzhibekova, A., &Prikhodko, E. (2022). Research and analysis of characteristics of fuel from organic and industrial waste. EUREKA: PhysicsandEngineering, (5), 43-54. https://doi.org/10.21303/2461-4262.2022.002357

2) Никифоров А.С., Кинжибекова А. К., Нуркина Ш. М., Брусенко Ю. В. Жапырақтар мен көмірден жасалған био көмір брикетінің жылу техникалық сипаттамаларын зерттеу // Торайғыров университетінің хабаршысы. - Энергетикалық Серия. -№ 4. -2022. - Б. 274-282 (ҒЖБСҚК)

Республикалық және шетелдік халықаралық ғылыми конференциялардағы мақалалар:

1) Кинжибекова А.К., Нуркина Ш.М., Уахит Н. А., Брусенко Ю. В. Кокс шаңы мен күнбағыс тортынан жасалған аралас брикеттердің жылу техникалық сипаттамаларын зерттеу нәтижелерін талдау / / "XIV Торайғыр оқулары" Халықаралық ғылыми-практикалық конференциясының материалдары, Павлодар қ., 2022 ж. – 517-524 ББ.

Scopus және WebofScience ғылыми-метрикалық дерекқорларымен рефератталған басылымдардағы мақалалар:

1) Nikiforov, A.; Kinzhibekova, A.; Prikhodko, E.; Karmanov, A.; Nurkina, S. Analysis of the Characteristics of Bio-Coal Briquettes from Agricultural and Coal Industry Waste. Energies2023, 16, 3527. https://doi.org/10.3390/en16083527.

Пайдалы модель патенттері:

1) Нуркина Ш.М., Никифоров А. С., Приходько Е. В., Карманов А. Е., Кинжибекова А. К., Брусенко Ю. В. Органикалық және өнеркәсіптік қалдықтардан жасалған отын брикеті. Патент №8348 Қазақстан Республикасы, жарияланған 11.08.2023 https://kzpatents.com/2-ip29412-toplivnyjj-briket-iz-organicheskih-othodov.html .

2) Карманов А. Е., Митрофанов а.в., Никифоров А. С., Приходько Е. В., Кинжибекова А. К., Абжекеева А. З. Қайнаған қабат аппараты. Пайдалы модельге Патент № 8015 Қазақстан Республикасы

Ғылыми-зерттеу тобының құрамы:

Никифоров Александр Степанович 17.09.1945 ж.

Ғылыми жетекші

Ғылыми дәрежесі: т.ғ.д./профессор

Лауазымы және негізгі жұмыс орны: профессор-зерттеуші, "Жылу энергетикасы" кафедрасы, "Торайғыров университеті" КЕАҚ

Ғылыми қызығушылық саласы: Жоғары температуралы агрегаттар жұмысының энергетикалық тиімділігі мен сенімділігін арттыру

ResearcherID: AAQ-7723-2020

Scopus Author ID: 7202140343

ORCID:0000-0002-6977-0957

Негізгі жарияланымдар:

NikiforovA. S., Prikhod’koE. V. , KinzhibekovaA. K. , KarmanovA. E. Сomprehensive assessment of the residual life of refractory materials of high-temperature units. // Refractories and Industrial Ceramics. – 2022. – Vol. 63, No 1. – P. 105-109.

- Nikiforov A. S., Prikhod’ko E. V. Thermal Stresses Generated in the Lining of a Steel Ladle. Refractories and Industrial Ceramics. September 2005, Volume 46, Issue 5. Pp 360-363. DOI10.1007/s11148-006-0012-2. Scopus: Q3. SJR = 0,244.

- Nikiforov A. S., Prikhod’ko E. V. , Kinzhibekova A. K. , Karmanov A. E. Investigation of the Ultimate Strength of Periclase-Carbon Refractory Materials and Analysis of Their High Temperature Strength. Glass and Ceramics, Vol. 71, Nos. 3-4, July 2014. Pp. 137-138. DOI 10.1007/s10717-018-0029-2. Scopus: Q3. SJR = 0,282.

- Nikiforov A. S., Prikhod’ko E. V., Kinzhibekova A. K., Karmanov A. E. The procedure for determining the residual life of high-temperature aggregates. Journal of Physics: Conference Series, Volume 944, Issue 1, article id. 012083 (2018). DOI 10.1088/1742-6596/944/1/012083. Scopus: Q3. SJR = 0,221

- Nikiforov A. S., Prikhod’ko E. V., Kinzhibekova A. K., Karmanov A. E. Heat-Engineering Characteristics of Diatomaceous-Earth Materials in a Wide Temperature Range. Glass and Ceramics. May 2018, Volume 75, Issue 1-2.Pp 60–62. DOI 10.1007/s10717-018-0029-2. Scopus: Q3. SJR = 0,282.

- Nikiforov, A. S. Investigation of the Dependence of Refractory Thermal Conductivity on Impregnation with a Corrosive Medium / A. S. Nikiforov, E. V. Prikhod’ko, A. K. Kinzhibekova, A. E. Karmanov // Refractories and Industrial Ceramics. – 2020. – Vol. 60, № 5. – P. 463- 467. DOI 10.1007/s11148-020-00386-3. Scopus: Q3. SJR = 0,244.

- Nikiforov A. S., Prikhodko E. V., Kinzhibekova A. K., Nurkina Sh. M. Study of Strength Characteristics of Fuel Briquettes from Organic Waste. AIP Conference Proceedings 2212, 020044 (2020), Volume 2212, Issue 1. DOI 10.1063/5.0000951. Scopus: Q3. SJR = 0,182.

- Nikiforov, A. S. Refractory Material Moisture Metering When Heating High-Temperature Units / A. S. Nikiforov, E. V. Prikhod’ko, A. K. Kinzhibekova, A. E. Karmanov // Refractories and Industrial Ceramics. – 2020. – Vol. 61. – P. 224-227. DOI 10.1007/s11148-020-00461-9. Scopus: Q3. SJR = 0,244.

- Nikiforov, A.; Kinzhibekova, A.; Prikhodko, E.; Karmanov, A.; Nurkina, S. Analysis of the Characteristics of Bio-Coal Briquettes from Agricultural and Coal Industry Waste. Energies2023, 16, 3527. https://doi.org/10.3390/en16083527.

Кинжибекова Акмарал Кабиденовна 06.08.1970 ж.

Аға ғылыми қызметкер

Ғылыми дәрежесі: т.ғ.к./қауымдастырылған профессор

Лауазымы және негізгі жұмыс орны: "Жылу энергетикасы" кафедрасының профессоры, "Торайғыров университеті" КЕАҚ

Ғылыми қызығушылық саласы: Жоғары температуралы қондырғылардың энергетикалық тиімділігі мен сенімділігін арттыру. Органикалық қалдықтардан жасалған брикеттер, олардың сипаттамалары және пайдалану тиімділігі

ResearcherID: AAE-3449-2021

Scopus Author ID: 56268981400

ORCID:0000-0001-5839-3001

Негізгі жарияланымдар:

- Nurkina, S., Kinzhibekova, A., &Prikhodko, E. (2022). Research and analysis of characteristics of fuel from organic and industrial waste. EUREKA: Physics and Engineering, (5), 43-54. https://doi.org/10.21303/2461-4262.2022.002357

-Nikiforov, A.; Kinzhibekova, A.; Prikhodko, E.; Karmanov, A.; Nurkina, S. Analysis of the Characteristics of Bio-Coal Briquettes from Agricultural and Coal Industry Waste. Energies2023, 16, 3527. https://doi.org/10.3390/en16083527.

Приходько Евгений Валентинович 13.01.1980 ж.

Аға ғылыми қызметкер

Ғылыми дәрежесі: профессор

ResearcherID: AAO-7595-2020

Scopus Author ID: 7003868253

ORCID:0000-0003-2168-2285

Негізгі жарияланымдары:

- A. S. Nikiforov, E. V. Prikhodko, A. K. Kinzhibekova, A. E. Karmanov Investigation of the Ultimate Strength of Periclase-Carbon Refractory Materials and Analysis of Their High Temperature Strength. Glass and Ceramics, Vol. 71, Nos. 3-4, July 2014

- Prikhod’ko, E.V. Analysis of Methods for Heating the Lining of High-Temperature Units. Refractories and Industrial Ceramics , 2021, 62(4), pp. 463–466.

- Nikiforov, A., Prikhodko, E., Kinzhibekova, A., Nurkina, S.Modeling the influence of the characteristics of renewable organic materials on the energy performance of the boiler. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2021, 1032(1), 012035

- Nikiforov, A.S., Prikhod’ko, E.V., Kinzhibekova, A.K., Karmanov, A.E.Refractory Material Moisture Metering When Heating High-Temperature Units. Refractories and Industrial Ceramics, 2020, 61(2), pp. 224–227.

Карманов Амангельды Ерболович 27.06.1985 ж.

Аға ғылыми қызметкер

Ғылыми дәрежесі: PhD

Лауазымы және негізгі жұмыс орны: "Жылу энергетикасы" кафедрасының меңгерушісі, "Торайғыров университеті" КЕАҚ

ResearcherID: -

Scopus Author ID: 56268559000

ORCID:0000-0001-7512-0275

Негізгі жарияланымдары:

- NikiforovA. S., Prikhod’koE. V. , KinzhibekovaA. K. , KarmanovA. E. Сomprehensive assessment of the residual life of refractory materials of high-temperature units. // Refractories and Industrial Ceramics. – 2022. – Vol. 63, No 1. – P. 105-109.

Нуркина Шолпан Муратовна 15.09.1976 ж.

Кіші ғылыми қызметкер

Ғылыми дәрежесі: -/-

Лауазымы және негізгі жұмыс орны: "Жылу энергетикасы" кафедрасының аға оқытушысы, "Торайғыров университеті" КЕАҚ

Ғылыми қызығушылық саласы: Органикалық және өндірістік қалдықтардан жасалған отын брикеттері

ResearcherID: -

Scopus Author ID: -

ORCID:0000-0001-7061-4831

Ғылыми жарияланымдары:

- НикифоровА.С., ПриходькоЕ.В., КинжибековаА.К., НуркинаШ.М. Modeling the influence of the characteristics of renewable organic materials on the energy performance of the boiler // CIEES 2020 IOP Confernce Series: Materials Science and Engineering 1032 (2020) 012035 Болгария

- Nurkina, S., Kinzhibekova, A., Prikhodko, E. (2022). Research and analysis of characteristics of fuel from organic and industrial waste. EUREKA: Physics and Engineering, 5, p. 43-54. doi: http://doi.org/10.21303/2461-4262.2022.002357. Scopus: Q2. SJR = 0,3.