научно-исследовательский и конструкторский

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И КОНСТРУКТОРСКИЙ
ИНСТИТУТ ХИМИЧЕСКОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ
ОАО «НИИхиммаш»
ТЕХНИКО-КОММЕРЧЕСКОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ
НА ПРОЕКТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА
МОЩНОСТЬЮ 25÷30 МВт-эл.
БЛОК ГАЗИФИКАЦИИ
Москва
2007 г.
2
Технико-коммерческое предложение (ТКП) ставит целью представить
в обобщенном виде информацию о техническом и экономическом
содержании Проекта энергетического комплекса мощностью 25÷30 МВт-эл.
Разработка альтернативного способа получения горючих газов путем
термической переработки различного углеродосодержащего сырья, включая
и твердые бытовые отходы, имеет большое значение для энергетической
отрасли.
Учитывая актуальность данной проблемы, ОАО «НИИхиммаш»
организовал работу над ТКП и обеспечил ее финансирование из собственных
средств.
При разработке ТКП был использован опыт более чем 25 лет работы
специалистов «НИИхиммаш»а над этой проблемой, а также результаты
анализа зарубежных и отечественных разработок и литературных данных.
Разработанные технологическая схема и аппаратура блока газификации
являются высокоэффективными и охватывают все стадии производства:
стадия подготовки исходного сырья к реагированию, газификации, очистки и
кондиционирования полученного горючего газа.
3
БЛОК
ГАЗИФИКАЦИИ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА.
4
Стадия подготовки сырья
обеспечивает получение пылеугольного
воздушного потока с давлением 15 атм. В качестве топлива используется
каменный уголь, который дробится до размера менее 0,7 мм. Пылеугольная
фракция топлива подается потоком сжатого воздуха в верхнюю часть
газификатора.
Стадия газификации обеспечивает получение безбаластного горючего
газа. Это достигается реализацией взаимодействия частиц углерода топлива с
кислородом воздуха и парами воды при определенных технологических
параметрах.
В
результате
окислительно-восстановительных
реакций
происходит образование горючего газа – смеси СО и Н2. Максимальная
температура достигает при этом 1200оС. Легкоплавкие частицы золы
кристаллизируются в нижней части газификатора охлажденным потоком
синтез-газа.
Стадия очистки и кондиционирования обеспечивает очистку от частиц
золы и шлака в инерционном пылеуловителе, охлаждение и утилизацию
тепла и мокрую очистку в абсорберах АПС, на выходе из которых
содержание компонентов Н2S, SОх и взвешенных частиц соответствует
требованию работоспособности современных газотурбинных установок:
содержание Н2S, SОх и взвешенных частиц менее 10 мг/м3.
Особенностью разработанной схемы производства горючего газа
является использование новой конструкции газификатора струйного типа
(патент РФ № 2237079 от 27 сентября 2004 г.), сепаратора ВЗП с двойной
зоной контакта для очистки газового потока от взвешенных частиц, системы
мокрой очистки (патент РФ № 2206386 от 20 июня 2003 г.) с абсорберами
АПС (патент РФ 2226423 10 апреля 2004 г.), позволяющей с минимальными
затратами очищать газовый поток от вредных примесей. Использование
эффективного нового оборудования и оригинальных технологических
5
решений позволяет получать на выходе из газификатора практически
безбаластный горючий газ – содержание СО2 и паров воды менее 1% об.
Расчет основных эксплутационных и режимных параметров процесса
газификации
производился
с
помощью
специальной
программы,
адаптированной к работе на персональном компьютере. Программа
позволяет рассчитывать газовый состав получаемого горючего газа с учетом
основных физико-химических констант в условиях равновесия, рассчитывать
материальный и тепловой балансы отдельных стадий технологического
процесса газификации, включая и его очистку, рассчитывать основные
конструктивные
размеры
нестандартного
оборудования:
струйного
газификатора, аппарата ВЗП, аппаратов АПС.
Основные технологические параметры процесса газификации и
основные расходные коэффициенты приведены в таблице.
-давление в системе, атм
-температура в газификаторе, °С
-температура газа на выходе из газификатора, °С
-расход угля, т/час
-удельный расход воздуха, кг/кг угля
-удельный расход пара, кг/кг угля
-выход горючего газа, нм3/кг угля
-состав горючего газа после очистки, об.%:
СО
СО2
Н2
СН4
Н2О
N2
H2S
SOx
пыль
-теплотворная способность горючего газа, низшая,
ккал/кг
15,0
1200
450
12,0
3,094
0,148
3,803
31,2
0,9
14,5
0,4
1,5
51,6
1,58 мг/м3
8,93 мг/м3
следы
1280
6
При эксплуатации блока газификации образуются отходы:
- зола и шлаки на выходе из газификатора в количестве 1,7 тн/час;
- пыль на выходе из сепаратора ВЗП около 200 кг/час;
- стоки из системы пылегазоочистки около 10 м3/час.
Состав золы ,шлака и пыли из ВЗП в основном (около 98%) составляют
окислы алюминия, кремния и кальция и около 2% - непрореагировавший
уголь.
Стоки со стадии пылегазоочистки и кондиционирования содержат в
основном соли СаSO4 и СаSO3 в количестве, не превышающем 20 г/л.
С позиции экологии вышеперечисленные отходы не являются
вредными и не наносят вреда окружающей среде.
В составе потока горючего газа содержатся вредные газовые
компоненты: H2S и SOх. Их концентрация в газе ниже ПДК и не представляет
опасности для человека.
Проведенный экономический анализ включал оценку капитальных
затрат на оборудование, строительно-монтажные работы и затраты на пусконаладочные работы. Информация о стоимости на серийно изготавливаемое
оборудование запрашивалось на заводах-изготовителях. Был проведен
мониторинг существующих предложений, в том числе с использованием
Интернета. Затраты на нестандартное оборудование рассчитывались нами по
укрупненным показателям с учетом типа оборудования. Затраты на
оборудование по состоянию на 01.06.06 года составят 120 млн. рублей,
затраты на автоматизацию и строительно-монтажные работы блока
газификации составят 330 млн. рублей.
7
Анализ эксплуатационных расходов, включая расходы на уголь,
химочищеную воду и щелочной раствор на абсорбцию, стоимость труда и
электроэнергии,
показал,
что
основное
влияние
на
себестоимость
получаемого синтез-газа оказывает стоимость сырья, принятая 1000 рублей
за тонну угля. При этом эксплуатационные затраты на получение горючего
газа по теплотворной способности, эквивалентной природному, составляют
3,43 рублей/нм3.
При реализации получаемого синтез-газа на Европейском рынке
прибыль составит около одного миллиарда рублей в год.
При реализации синтез-газа на отечественном рынке для заправки
автомобильного транспорта прибыль будет около 3 млрд. рублей в год.
При использовании получаемого синтез-газа в качестве топлива при
получении электрической энергии эксплуатационные затраты составят около
11 коп. на один киловатт-час.
Зависимость стоимости синтез-газа от цены на уголь.
Стоимость угля, руб/т
1000,0
Эксплуатационные
затраты на
производство синтезгаза в пересчете на
природный газ,
руб/1000 нм3
3434
Эксплуатационные
затраты на
производство
электроэнергии из
синтез-газа,
руб/КВт∙ч
0,11
700,0
2666
0,09
500,0
2156
0,07
300,0
1645
0,05