VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Международное энергетическое агентство /International Energy Agency/ прогнозирует умеренный рост спроса на уголь в развитых странах и интенсивный рост спроса в развивающихся странах. Спрос на уголь может удвоиться к 2050 году, превысив 28 % мировых поставок энергоносителей. В то же время прямое сжигание угля ведет к существенному загрязнению атмосферы.

Решение проблемы, в том числе, сокращение выбросов парниковых газов к 2050 году до уровня рекомендуемого межправительственной группой экспертов по изменению климата, может быть достигнута использованием новых угольных технологий с низким уровнем выбросов. Одна из групп чистых технологий добычи и переработки угля – комбинированные циклы с внутренней газификацией угля/КЦВГ/.

Существуют различные схемы практического и технического воплощения КЦВГ, из которых максимальной термодинамической эффективностью обладает схема КЦВГ с твердооксидными топливными элементами /ТОТЭ/. Промышленные энергетические установки /ЭУ/, реализующие схемы КЦВГ с ТОТЭ, могут работать на твердом топливе и на природном газе. В угольных гибридных установках исходное топливо подвергается газификации с получением водорода или синтез газа, а в установках на природном газе – риформенту /паровой конверсии/ с получением тех же газов.

На рисунке 1 представлена схема энергоустановки КВЦГ с ТОТЭ.

1 - установка разделения воздуха; 2 - газификатор; 3 - газоохладитель; 4 - котел-утилизатор; 5 - система очистки газа от соединений серы; 6 - ТОТЭ-ВД; 7 - турбодетандер; 8 -ТОТЭ-НД; 9 - компрессор; 10 - ТВД; 11 - ТНД; 12 - регенератор; 13 - цикл ПТУ с промежуточным перегревом пара

В состав установки входить газификатор, ТОТЭ, модули которого работают при двух разных давлениях, газотурбинная установка /ГТУ/ с регенерацией и промежуточным подводом тепла и паротурбинная установка /ПТУ/ с промежуточным перегревом пара. Модули ТОТЭ, работающие при высоком /ВД/ и низком /НД/ давлениях, замещают собственно камеру сгорания /КС/ высокого и низкого давления.

Водоугольная суспензия и кислород из установки разделения воздуха направляются в газификатор угля. Продукты газификации /синтез-газ/ и вода поступают в газоохладитель, в котором вырабатывается пар, перегреваемый далее в котле – утилизаторе. Охлаждённый синтез-газ очищается от соединений серы в системе очистки и разделяется затем на два потока. Один направляется в ТОТЭ высокого давления, другой- в турбодетандер, где происходит его расширение до давления в ТОТЭ низкого давления. Воздух, сжатый в компрессоре и подогретый сначала отработавшими газами турбины низкого давления /ТНД/ в регенераторе, а затем выходящими из ТОТЭ-ВД газами, служит окислителем в ТОТЭ-ВД.

Газы, покидающие ТОТЭ-ВД, расширяются в турбине высокого давления /ТВД/. Далее они используются в качестве окислителя в ТОТЭ-НД, куда подается дополнительное топливо. Образовавшиеся продукты сгорания служат рабочим телом ТНД. Отработавшие в ней газы поступают в регенератор и далее в котел-утилизатор. Пар из котла направляется в паровую турбину.

Ниже дана оценка затрат на промышленные энергетические установки КВЦГ с ТОТЭ , подготовленная МЭА для существующих и перспективных производственных технологий [таблица 1]

Таблица 1- Оценка затрат на промышленные энергетические установки КВЦГ с ТОТЭ

Топливо и технология	Стартовый год	Инвестиционные расходы, $/кВт	Эффективность, %	Потери КПД, %	Дополнительное топливо, %	Эффективность улавливания, %	Себестоимость улавливания, $/т.СО2	Стоимость электроэнергии, цент/кВт*час	Себестоимость электроэнергии
Уголь, КУВТ и ТОТЭ	2035	2100	56	-4	7	100	37	6.00	3.75
Газ, КУ и ТОТЭ	2030	1200	66	-4	6	100	54	5.38	3.75

Список использованных источников

1 Лапицкий К.С., Малыхин А.А. Структурные схемы и технико-экономические показатели гибридных электростанций /часть 2/. // Современные технологии. – 2014. - №5(1).-с. 144-145.

2 Чистые технологии добычи и переработки угля. Coal industry advisory board //CIAB/ МЭА, 2010. 56 с.

Код для цитирования: Скопировать