Уголь в мировой энергетике по данным МЭА
Для производства полезной энергии установка использует несколько типов термодинамических преобразований. Газогенератор используется в качестве источника синтез-газа(смесь CO ~ 50 %, ~ 25 % H2, остальное СО2, Н2О, СН4). После очистки газ подают в газовую турбину для сжигания. Вал турбины соединён с электрогенератором. Часть теплоты выхлопных газов из турбины используется для выработки пара в котле-утилизаторе. Пар приводит в действие паровую турбину вращающую второй электрогенератор. Блок IGCC (см. рисунок), таким образом, сходен по структуре с широко распространёнными в мире ПГУ и природный газ является запасным топливом для такой установки. Основное отличие заключается только в присутствии системы производства синтетического газа из твердого топлива и интегрирование её (за счет теплообмена) с ПГУ и установкой разделения воздуха. Также возможно использование мазута, биомассы, бытовых отходов в качестве топлива. В целях повышения рентабельности процесса синтез-газа подаваемого в турбину из него могут выделяться водород и сера. Они затем могут быть использованы для получения полезной продукции(в том числе удобрений, аммиака или метанола). Хотя удаление водорода и серы из потока синтез-газа и снижает его теплотворную способность, но прибыль от продажи этих продуктов компенсирует потери. Для защиты окружающей среды и для защиты газовой турбины от коррозии и эрозии из синтез-газа перед сжиганием в турбине удаляются: пыль серы (в форме гранул, из-за высокой температуры процесса плавления и пыли), хлориды, и ртуть. Кислород после разделения используется для процесса газификации, в то время как азот (не всегда производится) смешивают с синтез-газом на входе в камеру сгорания. Это увеличивает массовый расхода хладагента через газовую турбину, которая поднимая её выходную мощность.
|
|
|
Принцип действия и устройство
Традиционные методы добычи и потребления угля обусловливают превращение угольных регионов в зоны экологического бедствия. Особенно это характерно для углесжигающих производств. На каждый кВт установленной мощности угольной электростанции ежегодно выбрасывается в атмосферу 500 кг золы и шлаков, 75 кг окислов серы и 10 кг окислов азота.
Поэтому использование угля в качестве первичного энергоносителя экологически оправданно только в двух случаях:
· Сжигание угля должно сопровождаться обязательным улавливанием твердых и газообразных вредных веществ.
· Преобразование угля на месте его залегания в экологически более чистый газообразный энергоноситель.
Один из способов отвечающий данным условиям является - подземная газификация углей.
|
|
|
Экологические преимущества подземной газификации углей перед традиционными способами разработки угольных месторождений заключается главным образом, с одной стороны в экологической чистоте газов подземной газификации как топлива, а с другой - в самой незначительной степени воздействия данной технологии на природный ландшафт, которая не идет ни в какое сравнение, например с разрушительным воздействием на окружающую среду такого широко применяемого метода добычи угля, как открытая разработка угольных пластов.
Основными стадиями процесса ПГУ являются:
·Бурение с поверхности земли на угольный пласт вертикальных, наклонных и наклонно-горизонтальных скважин, которые служат для подвода дутья и отвода газа;
·Создание в угольном пласте между этими скважинами реакционных каналов, в которых будет происходить взаимодействие угля с протекающими в них потоками дутья и газа, газификация угольного пласта в канале при нагнетании дутья в одни скважины и отводе газа из других.
Расположенные в определенном порядке скважины для подвода дутья и отвода газа образуют подземный газогенератор. На поверхности подземного газогенератора расположены трубопроводы для подачи в скважины дутья и транспортировки получающегося газа. Также на поверхности земли, на некотором расстоянии от подземного газогенератора, располагают установки для выработки дутья, охлаждения, очистки и транспортировки газа потребителям.
|
|
|
Для сооружения подземных газогенераторов на угольных пластах пологого залегания малой мощности (до 4 м) применяют вертикальные скважины, при большей мощности - наклонные, наклонно-горизонтальные и вертикальные.
На крутых и наклонных пластах применяют наклонные (пробуренные по угольному пласту), наклонно-горизонтальные, вертикальные и полевые (пробуренные по почве угольного пласта) скважины.
Газификация угольного пласта в канале - основная и последняя стадия технологии подземной газификации. Ее результатом является получение горючего газа, который после охлаждения и очистки направляется потребителям.
Для подземной газификации углей, проводимой на угольных пластах разной мощности, характерно существенное различие в теплоте сгорания газа и химическомк.п.д.
Угольная промышленность - эҭопервая отрасль в России, которая прошла в полном объеме ҏеструктуризацию, полностью стала частной. И сегодня можно сказать, ҹто угольная отрасль рентабельна, привлекательна для инвестиций и востребована в нашей экономике. В ҏезультате ҏеализации широкого комплекса мероприятий по ҏеструктуризации угольной отрасли на протяжении последних лет угольная промышленность характеризуется устойчивым ростом объемов добычи угля, ҏеализации продукции и положительной динамикой основных экономических и финансовых результатов .
|
|
|
Учитывая ограниченность и невосполнимостью средств нефти и газа, можно пҏедположить, что если не будет найдено новых месторождений или других альтернативных видов топлива, то уже к 2030-му году уголь может стать основным источником топливной энергии, и угольная промышленность станет ведущей отраслью ТЭК.
15.Снижение воздействия на окружающую среду. Газообразные выбросы и твердые отходы. Действующие нормативы для ограничения эмиссии загрязняющих веществ.
Топливно-энергетический комплекс России (ТЭК) – один из крупнейших источников загрязнения окружающей среды. На его долю приходится более 50% выбросов вредных веществ в атмосферу и около 20% сброса загрязненных в сточные воды.
В результате производственной деятельности объектов ТЭК в окружающую среду поступают:
· газообразные выбросы
· твердые отходы
При сгорании в котле образуются твердые отходы, которые условно можно разделить на основную и летучую золу. При сжигании топлива основная зола осаждается в топке, после чего собирается и утилизируется. Наибольший вред представляет летучая зола - та часть золы, которая уносится с дымовыми газами через котельные дымоходы в дымовую трубу.
Суммарный объем твердых отходов, загрязняющих окружающую среду, зависит от содержания золы используемого топлива. Так содержание золы в сухой массе щепы и пеллет из опилок в общем случае менее 1%. Содержание золы в обычном торфе составляет 4 -16%. Лидером по содержанию золы является бурый уголь с зольностью до 50 %.
Зола оказывает вредное воздействие на живые организмы, загрязняют атмосферу, что приводит к снижению видимости и солнечной освещенности, загрязнению поверхностей зданий и сооружений и их разрушению, уменьшению фотосинтеза, осуществляемого растениями. Доля вредного воздействия зависит от размеров частиц, их концентрации в воздухе, дисперсности и твёрдости. Количество выбрасываемых золовых частиц зависит от состава твердых топлив, конструкции топочных устройств и эффективности работы золоуловителей.
Твёрдые частицы в виде пыли, золы, сажи, выбрасываемые в атмосферу при сжигании углей, торфа, горючих сланцев, составляют около 60 % общего количества аэрозолей, попадающих в настоящее время в атмосферу.
Помимо твердых отходов, при сжигании топлива выделяются и вредные газообразные вещества. К таким вредным газообразным выбросам относят выбросы серы (SO2), азота, угарны газ СО, углекислый газ.
а) Оксиды углерода. Получается при неполном сгорании углеродистых веществ. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта. СО (или угарный газ) является чрезвычайно сильным отравляющим газом.
б) Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива или переработки сернистых руд (до 170 млн. т. в год).диоксид серы (сернистый ангидрид) SO2 является вредным газом, особенно губительным для растений. Опасным является взаимодействие сернистого ангидрида с оксидами азота, приводящее к образованию кислотных дождей.
в) Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида. Бесцветный газ, серный ангидрид, в больших концентрациях губителен для всех живых организмов.
г) Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе вдругими соединениями серы.
д) Оксилы азота. Оксиды азота (NOx) образуются в процессе горения топлива, в результате химической реакции азота с кислородом. Более 90 процентов, приходится на монооксид азота NO, который является очень токсичной составляющей газообразных выбросов. Остальные 10 процентов занимает диоксид азота NO2, который также токсичени вызывает при больших концентрациях раздражение дыхательных путей. Количество оксилов азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн. т. в год.
Выделяют следующие направления по снижению объема газообразных выбросов:
1. Оптимизация процессов сжигания топлива в котельных за счет улучшения режимов работы теплогенерирующей установки и выбора оптимального режима работы котельного оборудования; использование современных способов и устройств сжигания топлива; применение присадок к топливу, уменьшающих образование вредных веществ.
2. Уменьшение содержания вредных веществ в продуктах сгорания котельной установки за счет улучшения качества топлива или его модернизации. Улучшить качество топлива можно, например, удаляя из сернистого мазута или нефти перед их сжиганием серу, т.е. применяя десульфатацию топлива. Это приводит к удорожанию топлива, но одновременно позволяет значительно снизить вредные выбросы с продуктами сгорания.
3. Проведение очистки дымовых газов от вредных газообразных примесей: десульфатация продуктов сгорания (удаление из них оксида серы); абсорбция и адсорбция, каталитическое окисление (вредные газообразные примеси удаляются из очищаемого газа в присутствии катализаторов); известняковый метод и пиролиз.
4. Снижение выбросов твёрдых частиц с продуктами сгорания ведётся с помощью следующих способов: использование золоуловителей (инерционные или мокрые), тканевых и электрофильтров.
5. Использование вторичных энергетических ресурсов, использование возобновляемых источников энергии (солнечная, электростанции, геотермальная энергия)
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 258; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!