Презентация ВТГЭС газ и эл.энергия

Эко-Дон Стандарт
Высокотемпературная газификация с
электротермической стабилизацией
(ВТГЭС)
твердых бытовых отходов
(ТБО)
и другого углеродсодержащего сырья
• Задача: трансформировать
тепловой потенциал
твердого топлива произвольного происхождения в
энергетический газ без потерь потенциала и
вредных экологических последствий.
• Способ решения задачи:
твердое топливо
подвергается высокотемпературной газификации
по принципу обращенного процесса с жидким
шлакоудалением.
Стабилизация
теплового
режима
обеспечивается
электроподогревом
шлаковой ванны.
Устройство газогенератора ВТГЭС
Технологические преимущества:
• Специальная подготовка сырья не требуется
• Размер загружаемых кусков сырья - до 200 мм
• Влажность – до 70%
• Зольность – до 80%
• Температура обработки сырья – 1500-1650оС
• Произведенный генераторный газ отводится из
газогенератора без контакта с исходным мусором
• Устойчивость процесса не зависит от состава сырья,
и обеспечивается электроподогревом шлаковой ванны
Экологические преимущества
• Технология безотходная: получаемые продукты
газификации – генераторный
газ, тепло
и
экологически инертный шлак
• Процесс идет при температуре 1500–1650оС, что
обеспечивает гарантированное разложение всех
токсичных органических соединений, в том числе
бенз-а-пирена, диоксинов, фуранов и т.п.
• Восстановительная атмосфера газогенератора с
избытком углерода исключает возможность нового
синтеза
диоксинов,
–
освобожденный
из
диоксиновой решетки кислород при температуре
выше 1250оС соединяется с углеродом, образуя СО,
что ликвидирует материальную базу для повторного
создания диоксиновой решетки (хлор-кислород)
Результаты газификации 1т ТБО
среднестатистического состава
по технологии ВТГЭС
Загружено
(в пересчете на
элементы, кг)
Углерод (С) – 200
Водород (Н2) – 30
Влага (Н2О) – 400
Кислород (О2) – 120
Зола (А) – 250
Получено
Генераторный газ – 1100 нм3
Химсостав, %:
СО – 33,0
Н2 – 34,0
N2 – 32,1
Тепловой потенциал – 8,62 МДж/нм3
Шлак – 250 кг
Таблица. Сопоставительные показатели характерных способов газификации
твердого топлива (технологические преимущества)
Степень
реализации
Способ
газификации
(сырье, %С)
Показатели газификации
Температу Расход
Расход
ра,
воздуха,
пара,
Выход газа,
°С
м³/кг,
кг/кг,
м³/кг (м³/кг С)
(м³/кг С) (кг/кг С)
4,84
900
5,37
воздушная,
(углерод)
паровая,
900
(углерод)
Теоретипаровоздушная,
ческие данные
(углерод)
термонейтральна 900
я.
Промышленное
производ-ство
В стадии
разработки
паровоздушная,
жидкое
1150
шлакоудаление
(кокс,87,4)
воздушная,
твёрдое
800
золоудаление
(дрова,19,7)
парокислородная
, жидкое
шлакоудаление
1500
(кокс, 87,0)
ВТГЭС, жидкое
шлакоудаление
1500-1650
(ТБО, 20,0)
ВТГЭС, жидкое
шлакоудаление
(угольный шлам, 1500-1650
35,0)
Теплотворная
способность,
Мдж/м³ (ккал/м³)
химсостав газа,%
4,43(1057); СО-34,7
N2- 65,3
11,75(2804);СО-50,0
Н2-50,0
Удельная
Источник
производительнос
информации
ть кг/м² час
-
1,5
3,73
0,42
0,75
4,55
7,4(1760); СО-41 Н220,9; N2- 38,1
3,3
(3,77)
0,3
(0,34)
4,43
(5,06)
5,07(1210); СО-32,0
Н2-7,5; СН4 – 0,5;
N2- 58,0; СО2-2,0
340
-
1,7 – 2,2
(8,62 – 11,2)
5,48-6,28(1300-1500);
СО-24,8; Н2-11,7;
СН4-3,1; N2- 52,0;
СО2-8,0; О2-0,3
180-250
кислород
0,42
– 0,5
(0,48)
(0,57)
2,27
(2,60)
11,75(2807);СО-62,0
Н2-31,0; N2- 1,0;
СО2-6,0
0,4
(2,0)
-
1,1
(5,5)
8,62(2056);
СО-33,9; Н2-34,0; N2- 1000
32,1
-
2,21
(6,28)
6,49(1550);
СО-35,5;Н2-15,5; N2- 1500
49
0,7 – 1,2
(3,55 –
6,09)
1,77
(5,05)
-
1333
Перелетов И.И. и др.
Высокотемпературные
теплотехнологические
процессы.
-М: Энергоатомиздат,
1989.– 336с.
Рамбуш Н.Э.
Газогенераторы –МЛ.:
ГОНТИ,
1939.- 422с
Шиллинг Г-Д
и др. Газификация
угля.
–М.: Недра,
1986. – 175с.
В.И.Горда
Пат.№28075ИА
Способ утилизации
твердых бытовых и
других отходов бюл.
9.2007г.
Производство генераторного
газа
Статьи затрат при производстве газа
из 8 тыс. тонн ТБО в год
• Капитальные затраты - 700 тыс. USD
• Эксплуатационные затраты - 63420 USD/год:
- Заработная плата с начислениями
З0=10чел./сут. * 350 USD * 1,51 * 12мес.= 63420 USD/год
- Электроэнергия. На собственные нужды
расходуется 150кВт*ч на 1 тонну ТБО.
Учитывая наличие собственного источника электроэнергии, затраты на ее приобретение не включаются
в статьи затрат.
Результаты производства:
• В результате газификации из одной тонны ТБО для
реализации сторонним потребителям производится:
- 900 нм³ генераторного газа;
- 0,44 Гкал тепловой энергии в котле-утилизаторе в
виде горячей воды;
- 250 кг шлака.
• По тепловому потенциалу 3800 м³ генераторного газа
(2056 ккал/м³) заменяют 1000 м³ природного газа
(7600
ккал/м³).
Соответственно
стоимость
генераторного газа составит 131 USD за 1000 м³.
Произведенная годовая продукция
Газ: V= 900 * 8000 = 7 200 000 м³ (131 USD/1000 м³)
Тепло: Q = 0,44 * 8000 = 3520 Г кал (85,56 USD/ Гкал)
Шлак: Мш= 0,25 * 8000 = 2000 т (5 USD/т)
• Годовой доход от реализации произведенной
продукции:
Рг= 0,131 * 7200000 = 943 200
Рт = 85,56 * 3520 = 387 200
Рш= 5 * 2000 =10 000
Всего Р= 943200 + 10000 + 387200 = 1 340 400 USD/год
• Прибыль:
П = Р-З = 1340400 - 63420 = 1 276 980 USD
• Срок окупаемости при производстве газа и тепла:
Т = Кд/П = 700000 / 1276980 = 0,55 года
Производство тепла
Статьи затрат при производстве тепла
из 8 тыс. тонн ТБО в год
• Капитальные затраты - 760 тыс. USD
• Эксплуатационные затраты - 63420 USD/год:
- Заработная плата с начислениями
З0=10чел./сут. * 350 USD * 1,51 * 12мес.= 63420 USD/год
- Электроэнергия. На собственные нужды
расходуется 150кВт*ч на 1 тонну ТБО.
Учитывая наличие собственного источника электроэнергии, затраты на ее приобретение не включаются
в статьи затрат.
Результаты производства
• В результате газификации из одной тонны ТБО для
реализации сторонним потребителям производится:
- 900 нм³ генераторного газа;
- 0,44 Гкал тепловой энергии в котле-утилизаторе в
виде горячей воды;
- 250 кг шлака
• Генераторный газ сжигается в котле с к.п.д. 0,9. Из 1т
ТБО получаем: 900 * 2056 * 0,9 = 1,66 Гкал тепла
• Всего тепловой энергии - 2,1 Гкал
Произведенная годовая продукция
Теплоэнергия: Q = 2,1 * 8000 = 16 800 Гкал (85,56 USD/ Гкал)
Шлак: Мш= 0,25 * 8000 = 2000 т (5 USD/т)
• Годовой доход от реализации произведенной
продукции:
Рт = 85,56 * 16800 = 1 437 408
Рш= 5 * 2000 =10 000
Всего Р= 1437408 + 10000 = 1 447 408 USD/год
• Прибыль:
П = Р-З = 1447408 - 63420 = 1 383 988 USD
• Срок окупаемости при производстве теплоэнергии:
Т = Кд/П = 760000 / 1383988 = 0,55 года
Производство электроэнергии
Аппаратурно-технологическая схема
процесса ВТГЭС
Баланс использования тепла, произведенного
в процессе газификации 1т ТБО
Статьи затрат при производстве
электроэнергии из 8 тыс. тонн ТБО в год
• Капитальные затраты - 1650 тыс. USD
• Эксплуатационные затраты - 63420 USD/год:
- Заработная плата с начислениями
З0=10чел./сут. * 350 USD * 1,51 * 12мес.= 63420 USD/год
- Электроэнергия. На собственные нужды
расходуется 150кВт*ч на 1 тонну ТБО.
Учитывая наличие собственного источника электроэнергии, затраты на ее приобретение не включаются
в статьи затрат.
Результаты производства
• В результате газификации из одной тонны ТБО для
реализации сторонним потребителям производится:
- 850 кВт*ч электроэнергии;
- 0,44 Гкал тепловой энергии в котле-утилизаторе в
виде горячей воды;
- 0,935 Гкал тепловой энергии от когенерационных
установок;
- 250 кг шлака
• Всего тепловой энергии - 1,375 Гкал
Произведенная годовая продукция
Электроэнергия: W=850 * 8000 = 6800000 кВт*ч (0,1143
USD/кВт*ч)
Теплоэнергия: Q = 1,375 * 8000 = 11000 Гкал (85,56 USD/ Гкал)
Шлак: Мш= 0,25 * 8000 = 2000 т (5 USD/т)
• Годовой доход от реализации продукции:
Рэ= 0,1143 * 6800000 = 777 240
Рт = 85,56 * 11000 = 941 160
Рш= 5 * 2000 =10 000
Всего Р= 777240 + 941160 + 10000 = 1 728 400 USD/год
• Прибыль:
П = Р-З = 1728400 - 63420 = 1 664 980 USD
• Срок окупаемости при производстве электроэнергии:
Т = Кд/П = 1650000 / 1664980 = 0,99 года
Сравнительные показатели экономической
эффективности модуля ВТГЭС
производительностью 1т/час (8 тыс. т/год)
Полученный
продукт на
реализацию
Стоимость
модуля,
Годовая
прибыль,
тыс. USD
тыс. USD
Срок
окупаемости,
год
Генераторный
газ
700,0
1 276,980
0,55
Тепловая
энергия
760,0
1 383,988
0,55
Электроэнергия
1650,0
1 664,980
0,99
Сырьевая база для технологии ВТГЭС в Украине
№ Наименование
п/п
1
Осадки городских сточных вод
18,0
Удельная
теплота
сгорания,
т.у.т./т
0,58
2
Твердые бытовые отходы
10,0
0,31
3,10
3
Уольные шламы
2,56
0,78
2,00
4
Отходы растительного
происхождения (биомасса)
16,6
0,68
11,3
Итого:
Масса,
млн т
47,16
Из источников, публикуемых в открытой печати и Интернете.
Всего,
млн
т.у.т.
10,44
26,84
Преимущества технологии
ВТГЭС
• Перерабатывается любое твердое топливо и его
отходы без ограничений по зольности и
влажности. Специальная подготовка сырья не
требуется
• КПД газификации топлива достигает 100%, то есть
тепловой
потенциал
топлива
полностью
переходит в произведенный газ
• Процесс стабилен при любом топливе или при
изменении его состава, так как устойчивость
процесса
газификации
гарантируется
автономным электроподогревом шлаковой ванны
• Технология
безотходная:
энергетический
потенциал сырья извлекается в виде генераторного
газа и тепла, материальный ресурс – в виде
экологически инертного шлака
• Химсостав шлака из ТБО близок к составу
природного базальта. Следовательно он может
быть
использован
для
производства
теплоизоляционных материалов и изделий из
каменного литья. Производство из расплава
попутное, без нагрева, что обеспечивает низкую
себестоимость
• Автономность
и
замкнутость
схемы,
компактность оборудования и экологическая
чистота определяют возможность размещения
установок ВТГЭС в черте города, то есть
создавать
рентабельные
модули
малой
производительности
(1-6
тыс.
т/год)
и
устанавливать их на территории существующих
котельных, что даст значительную экономию при
перевозках ТБО
• Установка производительностью
размещается на площади 100 м2
8
тыс.
т/год
• Все оборудование и комплектующие установки
ВТГЭС производятся в Украине
График реализации проекта
№ Наименование
п/п этапов
Срок
выполне
ния,
1
месяцев
3
1.
Разработка
проектноконструкторской
документации
газогенератора
2.
Приобретение
оборудования и
комплектующих
материалов
2
3.
Строительство и
монтаж
газогенераторной
установки
6
4.
Пуск и наладка
установки
Всего:
2
12
Месяцы реализации проекта
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12