Перспективные когенерационные энергетические установки с использованием технологий газификации местного твердого углеродсодержащего топлива

Коробцев Сергей Владимирович к.ф.-м.н.

исп. директор ЦФХТ, и.о. директора ОПТ Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» г. Москва

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ КОГЕНЕРАЦИОННЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕХНОЛОГИЙ ГАЗИФИКАЦИИ МЕСТНОГО ТВЕРДОГО УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩЕГО ТОПЛИВА

PROSPECTIVE COGENERATION POWER PLANT USING GASIFICATION TECHNOLOGIES FOR DOMESTIC SOLID CARBONACEOUS FUELS

Газификация углеродсодержащих топлив, в частности, твердых промышленных отходов с низким энергосодержанием представляет собой актуальную задачу, поскольку позволяет не только с высокой эффективностью использовать «бросовые» твердые углеводороды в качестве энергетического и/или химического сырья, но и обеспечить при этом соблюдение высоких экологических стандартов, предъявляемых в настоящее время к энергетическим технологиям. Перевод твёрдого углеродсодеожащего топлива с низким удельным энергосодержанием, в частности, местного топлива в виде техногенных отходов, например, шламов в высокоэффективный синтез-газ позволяет использовать последний в когенерационных энергоустановках для производства как электроэнергии, так и тепла.

Предлагаемый подход к решению поставленных задач заключается в газификации углеродсодержащих топлив в расплаве чёрного металла. В результате специфики взаимодействия органики и кислорода с расплавленным металлом происходит:

• -    практически полная газификации органических составляющих и углерода с образованием водорода и оксида углерода;

• -    полная аккумуляция в шлаке расплава негорючей компоненты исходного сырья, химически связанной серы и других вредных примесей (при соответствующих присадках в расплав).

Полное разделение горючей и негорючей компонентов облегчает проведение вторичных процессов производства электроэнергии и утилизации тепловой энергии из синтез-газа, а также композиционных строительных материалов из шлаков. Высокая теплопроводность и теплосодержание расплава как такового наряду с интенсивным характером процессов тепло- и массообмена в нем в условиях парокислородного дутья, а также сравнительно высокий уровень температуры в реакторе газификации обеспечивают в свою очередь высокую удельную производительность процесса в целом.

Расплавная технология газификации унифицирована по виду исходного сырья, в том числе углей и торфа, техногенных, биологических и бытовых отходов. Имея в виду эту унифицированность технологии по виду перерабатываемого углеводородного топлива, в том числе и сырья с низким теплосодержанием, предлагается использовать плазменные методы для ввода в систему, при необходимости, высокоэнтальпийного тепла для поддержания температуры расплава.

Проведение процесса газификации местных топливных ресурсов, в т.ч. торфа, угля, отходов производства, бытовых отходов, других углеродсодсодержащих топлив в расплаве черного металла позволяет создать высокоэффективную и одностадийную технологию и промышленные модули производства синтез-газа для использования в когенерационных энергетических установках и энерготехнологических комплексах.

Потенциальными потребителями являются котельные и энергопотребляющие промышленные производства. Полученный синтез-газ может быть использован в газовых турбинах при выработке электроэнергии с одновременной утилизацией его теплового содержания и тепловой энергии его сгорания. Перспективным направлением является также производство моторных топлив из синтез-газа по синтезу Фишера-Тропша. На предприятиях химической промышленности синтез-газ может использоваться в органическом синтезе, в частности, для производства метанола, а также для получения аммиака при производстве азотных удобрений. Синтез-газ напрямую, либо полученный из него водород может использоваться в топливных элементах для производства электроэнергии.

газификация, отходы, расплав gasification, waste, melt