Авторизация
Наша группа Вконтакте
Наши партнеры
КРЫМ. СТРОЙИНДУСТРИЯ. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ВЕСНА — 2016

Современное оборудование газификации твердого топлива.

II. Создание компактного модульного оборудования ГТТ с прямоточным «вертикальным» процессом газификации. Основной характеризующий признак, отличающий модульное оборудование, – сравнительно небольшая единичная электрическая (как правило, до 500 кВт) и тепловая (как правило, до 1,0 Гкал/час) мощность. Вместе с тем компания «БиоРЕКС» предлагает модульный локальный энергетический комплекс «ЛЭК-2000» (см. Рис. 68) номинальной электрической и тепловой мощностью 2 МВт и 3,5 Гкал/час соответственно.

Современное оборудование газификации твердого топлива.
Рис. 68 Локальный энергетический комплекс «ЛЭК-2000»

Главным преимуществом модульных комплексов является отсутствие необходимости проведения строительно-монтажных работ, в т.ч. работ по устройству фундаментов, при вводе оборудования в эксплуатацию (время развёртывания на неподготовленной грунтовой площадке силами бригады из 4 х человек составляет не более 24 часов; средняя трудоёмкость – 64 чел-часов).

Наиболее рациональное применение данного оборудования – использование в рамках концепции распределённой энергогенерации («distributed power generation» в английской терминологии). Что предусматривает децентрализованное распределённое преобразование химической энергии местных углеводородных ТТ в тепловую и / или электрическую энергию (в т.ч. в составе локальных сетей энергоснабжения), используя в качестве промежуточного энергоносителя горючий ГГ, получаемый при газификации этих топлив.

В силу объективных причин себестоимость твёрдотопливных электростанций значительно превышает себестоимость аналогичных энергогенерирующих комплексов, работающих на продуктах нефтепереработки и природном газе. Поэтому экономическая целесообразность применения такого оборудования напрямую зависит от эксплуатационных расходов, прежде всего от разницы между стоимостью жидких, газообразных и твёрдых топлив.

В связи с этим, предполагаемые места эксплуатации твёрдотопливных электростанций – это, как правило, небольшие населенные пункты с неразвитой инфраструктурой, в т.ч. без централизованных систем тепло- и электроснабжения, расположенные в отдалённые районы Сибири, Дальнего Востока и Крайнего Севера, а также другие регионы с высокой стоимостью жидких и газообразных видов топлив.

Кроме того, модульные электростанции могут быть востребованы геологическими партиями, археологическими экспедициями, учреждениями ФСИН, в местах добычи полезных ископаемых, на лесозаготовительных участках и т.п. Наконец, учитывая авиа-транспортабельность и малое время развёртывания, в т.ч. силами МЧС, модульные электростанции могут быть использованы для оперативного восстановления энергоснабжения и снижения ущерба от аварий и катастроф природного и техногенного хара-ктера, сопряжённых с выходом из строя существующих систем энергообеспечения. Например, в Японии, пострадавшей в марте 2011 г. от землетрясений и цуна-ми, а также вызванных ими разрушений энергосистемы и инфраструктуры в целом (см. Рис. 69).

Современное оборудование газификации твердого топлива.

Мобильность модульного оборудования может быть повышена при установке его непосредственно на шасси автомобильных транспортных средств, на железнодорожный подвижной состав (см. Рис. 70), на палубах и в трюмах плавстредств.

Современное оборудование газификации твердого топлива.

Энергетические комплексы на базе оборудования ГТТ могут производить электроэнергию как в жесткой привязке к внешним электросетям (в режиме «Grid Connect»), так и автономно, независимо от внешних электросетей (в режиме «Stand Alone»). Возможна (и в большинстве случаев целесообразна) также работа комплексов в режимах когенерации (производство одновременно электроэнергии и тепла) и тригенерации (электроэнергия + тепло + холод).

В основе технологического процесса газификации лежит способность органической части ТТ переходить при определённых условиях из твёрдого в газообразное состояние с образованием монооксида углерода (угарного газа) и водорода. Назначение оборудования ГТТ – создать такие условия.

Одним из таких необходимых условий является процесс термохимической деструкции ТТ, называемый пиролизом. Пиролиз внутри реакторов газогенераторов происходит в результате нагрева топлива при отсутствии кислорода. Нагрев ТТ обеспечивается за счёт окисления части газифицируемого топлива (≈ 10…30% в зависимости от характеристик ТТ и оборудования газификации) без подвода теплоты извне, т.е. в автотермическом режиме. Отсутствие кислорода в зонах формирования ГГ и пиролиза (восстановительной зоне и зоне коксования) объясняется тем, что подаваемые в реактор газифицирующие агенты, сбалансированы таким образом, что весь содержащийся в них кислород используется в зоне окисления (зоне горения).

В процессах пиролиза ТТ, происходящего при температуре ≈ 400…900 0С, и взаимодействия продуктов пиролиза с кислородом газифицирующих агентов при температуре ≈ 900…1 350 0С по экзотермическим химическим реакциям С + О2 = СО2 + 409 кДж / моль и 2С + О2 = 2СО + 246 кДж / моль выделяется теплота. Эта теплота используется в процессах:
- сушки ТТ при температуре ≈ 150…400 0С;
- взаимодействия продуктов пиролиза с диоксидом углерода и водяным паром при температуре ≈ 750…1 000 0С по эндотермическим химическим реакциям (С + СО2 = 2СО – 162 кДж / моль и С + Н2О = СО + Н2 – 137 кДж / моль);
- подогрева газифицирующих агентов при температуре теплоносителей (продуктов газификации) ≈ 200…900 0С.

В результате вышеприведённых химических реакций происходит образование монооксида углерода и водорода – основных горючих компонентов ГГ. Результаты других химических реакций, имеющих место при газификации ТТ, в виду их незначительного влияния на состав и калорийность ГГ, можно не рассматривать. Условия, необходимые для протекания химических реакций газификации и сопутствующих им процессов в соответствующих зонах реактора, обеспечиваются правильной организацией тепломассообмена.

Таким образом, при правильно сбалансированных потоках топлива, инертного материала (при наличии) и газифицирующих агентов, подаваемых в реактор, а также при правильной организации тепломассообмена внутри реактора исходное ТТ с достаточно высокой эффективностью (химический КПД газификации 0,65…0,9) преобразуется в конечные продукты термохимической деструкции сложных органических веществ – горючий ГГ и твёрдый зольный остаток.

Нужно отметить, что ТТ растительного происхождения, произведённое из специально выращиваемой быстрорастущей фитомассы (тепличные и фотобиореакторные водоросли, древесные, кустарниковые и травянистые энергетические посадки («энергетические леса», см. Рис. 71) и т.п.), а также топливо, произведённое из отходов, являются возобновляемыми источниками энергии.

«Энергетические леса» представляют собой плантации высаженных плотнее, чем обычно быстрорастущих деревьев и кустарников (ивы, тополя осинообразного, сосны ладанной, эвкалипта, ореха, ясеня, ольхи, акации и др.), а также трав (злаков, слоновой травы, камыша и др.), специально выращиваемых в энергетических целях для последующего производства биотоплива.

Современное оборудование газификации твердого топлива.

Период ротации «энергетических лесов» составляет обычно от 4 х до 7 ми лет (как правило, с применением полива и внесением удобрений). При этом прирост фитомассы в 4…6 раз превышает обычное значение для естественно растущих лесов.

В Швеции, например, энергетические посадки ивовых деревьев организованы на 16 000 га болотных земель. Уборка ежегодного прироста древесины осуществляется в зимнее время комбайнами, когда болота замерзают. Посадка ивы на площади 324 га осуществлена в Великобритании в графстве Северный Йоркшир с целью получения фитомассы, служащей топливом на ТЭС мощностью 10 МВт (количественные данные - по состоянию на 2006 г.).

Рейтинг:
19
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent
Вопрос:
От чего дают энергию солнечные батареи?
Ответ:*
Важно ваше мнение
Какая на Ваш взгляд самая перспективная технология в энергетике?