Новые экологически чистые энергетические технологии на органическом топливе

Доля тепловых электростанций в энергетике России вплоть до 2030 года сохранится на уровне 62-65 % при всех рассматриваемых сценариях ее развития.

Высокий процент изношенности оборудования ТЭС требует его замены (или модернизации) на более эффективное и экологически чистое.

В докладе приводится описание, основные характеристики и технико-экономические показатели трех инновационных энергетических технологий, разработанных в ОИВТ РАН.

1. Модернизация существующих паротурбинных энергоблоков, работающих на природном газе, в первую очередь теплофикационных типа Т-250, с помощью газотурбинных надстроек с частичным окислением природного газа. Для модернизации используется авиационный двигатель АЛ-31 мощностью 20 МВт.

Дымовые газы после приводной газовой турбины направляются в реактор частичного окисления, куда поступает природный газ, ранее сжигаемый в верхнем ярусе котла. В реакторе природный газ конвертируется до СО и Н2 за счет окисления продуктами сгорания при температуре порядка 1100 оС, полученная смесь, состоящая в основном из N2, CO4, H2, расширяется в силовой газовой турбине и дожигается в верхнем ярусе парового котла.

Нижний ярус продолжает работать на газо-мазутном топливе и служит для регулирования нагрузки котла.

Ожидаемые результаты:

• Мощность ГТУ увеличивается до 50-60 МВт;
• КПД выработки дополнительной энергии 60-70 %;
• Образование оксидов азота в топке котла снижается в 5-7 раз;
• Стоимость дополнительной электроэнергии около 50 % от ее стоимости на модернизируемой ПТУ.

2. Энергохимический комплекс (ЭКХ) использования природного газа с получением электрической и тепловой энергий и синтетического жидкого топлива (метанола, диметилового эфира, бензина).

Комплекс может быть создан на базе газотурбинной установки мощностью 20 МВт, производства ММПП «Салют».

Часть сжатого воздуха ГТУ подается в реактор частичного окисления природного газа, где генерируется забалластированный азотом синтез-газ, который после охлаждения и кондиционирования направляется в однопроходной каталитический реактор синтеза метанола, где 50-60 % СО и 2-Н2 превращаются в метанол. Оставшийся низкокалорийный газ расширяется в турбодетандере и поступает в камеру сгорания ГТУ.

Ожидаемые результаты:

• на базе 2-х ГТУ, может быть создан ЭХК электрической мощностью 60 МВт и производством порядка 150 000 тонн метанола в год;
• стоимость генерируемой электроэнергии в 2-3 раза ниже, чем у перспективных ПГУ большой мощности при реализации метанола по стоимости его производства на совре­менном крупномасштабном производстве;
• выбрасываемые в атмосферу продукты сгорания от ГТУ практически не содержат токсичных NOx. В ОИВТ РАН в соответствии с Госконтрактом завершено создание ЭХК на базе ГТУ мощностью 1 МВт.

3. Экологически чистый энерготехнологический комплекс (ЭТК) использования угля, в первую очередь канскоачинского, с получением электроэнергии, синтетического жидкого и облагороженного твердого топлива на базе парогазовых установок.

Анализ выполнен на базе парогазовой установки мощностью 325 МВт.

Часть сжатого воздуха после компрессора ГТУ подается в нижнюю часть трехслойного газификатора кипящего слоя, в которой противотоком из шлюз-бункерной системы подается дробленый подсушенный уголь.

В вержнем кипящем слое осуществляется высокоскоростной пиролиз исходного угля при температуре порядка 550 оС за счет тепла продуктов газификации полукокса, поступающего в средний слой из верхнего, за счет его частичного окисления горячим воздухом, поступающим из нижнего слоя.

В нижнем слое осуществляется дополнительный подогрев воздуха за счет охлаждения золы, поступающей из среднего слоя, и выжигания оставшегося в ней углерода. Кроме того в нижем слое осуществляется доокисление ядовитых сульфидов до сульфатов, которые через гидрозатвор выводятся в золоотвал.

Полученные продукты пирогазификации реактора промываются в первом по ходу квенче- ре циркулирующей тяжелой угольной смолой, где конденсируются тяжелые смолы, а во втором по ходу квенчере легкой смолой с охлаждением продуктов газификации до 100 оС и конденсацией легкой смолы.

Тяжелая смола с уносом угольной пыли, продукт нестабильный, используется в качестве связующего для получения угольных брикетов. Легкая смола — товарный продукт, очищенные продукты газификации — топливо для ПГУ (возможно предварительно прошедшие однопроходной реактор синтеза метанола).

Ожидаемые результаты для энергоблока мощностью 325 МВт:

• Выработка электроэнергии — 1940 млн.КВт • ч/год;
• Производство легкой смолы — 100 тыс. ту. т/год;
• Производство угольных брикетов — 350 тыс.ту.т/год.

Процесс газификации угля в кипящем слое под давлением до 2,0 МПа отработан ОИВТ РАН совместно с чешским предприятием «Хепос» на опытной установке производительностью до 600 кг/г.

Дата публикации: 11.12.2011

Похожие записи:

• Особенности камер солнечной радиации
• Заказывайте создание современной солнечной электростанции в компании «LEADER NRG UKRAINE»
• Пассивный или энергосберегающий дом?
• Развитие биотехнологий
• Уругвай — первая страна, которая использует возобновляемые источники энергии для полного самообеспечения
• Как делают электроэнергию из мусора