Газификация топлив с адсорбционным разделением воздуха и производство заменителя природного газа
Представлено техническое обоснование комплексной установки нового типа, включающей адсорбционное разделение воздуха, парокислородную газификацию топлива, ПГУ на синтез-газе и производство заменителя природного газа. Показано, что существенного снижения энергозатрат при получении кислорода можно дост...
Gespeichert in:
| Datum: | 2010 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут газу НАН України
2010
|
| Schriftenreihe: | Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126815 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Газификация топлив с адсорбционным разделением воздуха и производство заменителя природного газа / А.В. Степанов, Г.Г. Матусевич, Е.В. Полункин // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2010. — № 2. — С. 13-18. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-126815 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1268152025-02-09T16:53:25Z Газификация топлив с адсорбционным разделением воздуха и производство заменителя природного газа Fuel Gasification with Adsorptive Air Separation and Natural Gas Substitute Manufacture Степанов, А.В. Матусевич, Г.Г. Полункин, Е.В. Топливо и энергетика Представлено техническое обоснование комплексной установки нового типа, включающей адсорбционное разделение воздуха, парокислородную газификацию топлива, ПГУ на синтез-газе и производство заменителя природного газа. Показано, что существенного снижения энергозатрат при получении кислорода можно достичь вследствие адсорбционного разделения воздуха с диверсификацией процессов. Такая технология приводит к повышению КПД-нетто интегрированной установки и к снижению себестоимости электроэнергии и заменителя природного газа. Наведено технічне обгрунтування комплексної установки нового типу, яка включає адсорбційне розділення повітря, парокисневу газифікацію палива, ПГУ на синтез-газі та виробництво замінника природного газу. Показано, що суттєвого зниження енерговитрат при одержанні кисню можливо досягти шляхом використання адсорбційного розділення повітря з диверсифікацією процесів. Така технологія дає можливість підвищити ККД-нетто інтегрованої установки та знизити собівартість електроенергії й замінника природного газу. The technical substantiation of the new type complex installation including adsorptive air separation, steam and oxygen fuel gasification, steam and gas power plant on synthetic gas and natural gas substitute manufacture is presented. It is displayed that energy consumption essential decrease in oxygen manufacture can be achieved by adsorptive air separation and processes diversification. The technology results in net efficiency factor of integrated installation increase, natural gas substitute production and electric power cost price decrease. 2010 Article Газификация топлив с адсорбционным разделением воздуха и производство заменителя природного газа / А.В. Степанов, Г.Г. Матусевич, Е.В. Полункин // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2010. — № 2. — С. 13-18. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 0235-3482 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126815 665.642:65 ru Энерготехнологии и ресурсосбережение application/pdf Інститут газу НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Топливо и энергетика Топливо и энергетика |
| spellingShingle |
Топливо и энергетика Топливо и энергетика Степанов, А.В. Матусевич, Г.Г. Полункин, Е.В. Газификация топлив с адсорбционным разделением воздуха и производство заменителя природного газа Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| description |
Представлено техническое обоснование комплексной установки нового типа, включающей адсорбционное разделение воздуха, парокислородную газификацию топлива, ПГУ на синтез-газе и производство заменителя природного газа. Показано, что существенного снижения энергозатрат при получении кислорода можно достичь вследствие адсорбционного разделения воздуха с диверсификацией процессов. Такая технология приводит к повышению КПД-нетто интегрированной установки и к снижению себестоимости электроэнергии и заменителя природного газа. |
| format |
Article |
| author |
Степанов, А.В. Матусевич, Г.Г. Полункин, Е.В. |
| author_facet |
Степанов, А.В. Матусевич, Г.Г. Полункин, Е.В. |
| author_sort |
Степанов, А.В. |
| title |
Газификация топлив с адсорбционным разделением воздуха и производство заменителя природного газа |
| title_short |
Газификация топлив с адсорбционным разделением воздуха и производство заменителя природного газа |
| title_full |
Газификация топлив с адсорбционным разделением воздуха и производство заменителя природного газа |
| title_fullStr |
Газификация топлив с адсорбционным разделением воздуха и производство заменителя природного газа |
| title_full_unstemmed |
Газификация топлив с адсорбционным разделением воздуха и производство заменителя природного газа |
| title_sort |
газификация топлив с адсорбционным разделением воздуха и производство заменителя природного газа |
| publisher |
Інститут газу НАН України |
| publishDate |
2010 |
| topic_facet |
Топливо и энергетика |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126815 |
| citation_txt |
Газификация топлив с адсорбционным разделением воздуха и производство заменителя природного газа / А.В. Степанов, Г.Г. Матусевич, Е.В. Полункин // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2010. — № 2. — С. 13-18. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| series |
Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| work_keys_str_mv |
AT stepanovav gazifikaciâtoplivsadsorbcionnymrazdeleniemvozduhaiproizvodstvozamenitelâprirodnogogaza AT matusevičgg gazifikaciâtoplivsadsorbcionnymrazdeleniemvozduhaiproizvodstvozamenitelâprirodnogogaza AT polunkinev gazifikaciâtoplivsadsorbcionnymrazdeleniemvozduhaiproizvodstvozamenitelâprirodnogogaza AT stepanovav fuelgasificationwithadsorptiveairseparationandnaturalgassubstitutemanufacture AT matusevičgg fuelgasificationwithadsorptiveairseparationandnaturalgassubstitutemanufacture AT polunkinev fuelgasificationwithadsorptiveairseparationandnaturalgassubstitutemanufacture |
| first_indexed |
2025-11-28T03:38:27Z |
| last_indexed |
2025-11-28T03:38:27Z |
| _version_ |
1850003808882524160 |
| fulltext |
9. Ýëåêòðîõèìèÿ. Ïðîøåäøèå òðèäöàòü è áóäóùèå
òðèäöàòü ëåò / Ïîä ðåä. Ã.Áëóìà, Ô.Ãóòìàíà. —
Ì. : Õèìèÿ, 1982. — 368 ñ.
10. Âîäîðîä. Ñâîéñòâà, ïîëó÷åíèå, õðàíåíèå, òðàíñ-
ïîðòèðîâêà, ïðèìåíåíèå : Ñïðàâ. èçä. / Ïîä ðåä.
Ä.Þ.Ãàìáóðãà, Í.Ô.Äóáîâêèíà. — Ì. : Õèìèÿ,
1989. — 672 ñ.
11. Coughlin R.W., Farooque M. Termodinamic, Ki-
netic, and Mass Balance Aspects of Coal-Depolar-
ized Water Electrolysis // Ind. Eng. Chem. Pro-
cess Des. Dev. — 1982. — Vol. 21, ¹ 4. —
P. 559–564.
12. Pat. 4670113 US, IC4 C 25 B 001/00. Electrochem-
ical activation of chemical reactions / Lewis,
Arlin C. — Publ. 02.06.87.
13. Êîìàðü Í.Ï. Õèìè÷åñêàÿ ìåòðîëîãèÿ. Ãåòåðîãåí-
íûå èîííûå ðàâíîâåñèÿ. — Õàðüêîâ : Âûùà øê.,
1984. — 208 ñ.
14. ßêèìåíêî Ë.Ì., Ìîäûëåâñêàÿ È.Ä., Òêà÷èê Ç.À.
Ýëåêòðîëèç âîäû. — Ì. : Õèìèÿ, 1970. — 264 ñ.
15. Ìåññåðëå Â.Å., Óñòèìåíêî À.Á. Òðèäöàòü ïåðâàÿ
òåõíè÷åñêàÿ êîíôåðåíöèÿ ïî èñïîëüçîâàíèþ óãëÿ
è òîïëèâíûì ñèñòåìàì // Òåïëîýíåðãåòèêà.
— 2007. — ¹ 3. — Ñ. 71–76.
16. Ðîçì³ðè ä³þ÷èõ òàðèô³â íà åëåêòðîåíåðã³þ íà âå-
ðåñåíü 2009 ðîêó // Ìàòåðèàëû ñàéòà Àêöèîíåð-
íîé êîìïàíèè Õàðüêîâîáëýíåðãî.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 10.10.08
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2010. ¹ 2 13
Electrochemical Coal Gasification.
2. Thermodynamic Estimations
Troshenkin V.B., Markosova V.P., Troshenkin B.A.
The Institute for Mechanical Engineering Problems of NASU, Kharkov
Thermodynamic analysis of electrolysis of a water and coal suspension in comparison
with water electrolysis is adduced. It is displayed that thermodynamics does not limit the
displacement of hydrogen by carbon from water velocity. The prospects of the developed
process competitiveness achievement with natural gas cost fluctuations taking into ac-
count are discussed.
Key words: elelectrochemical coal gasification, thermodynamics.
Received October 10, 2008
ÓÄÊ 665.642:65
Ãàçèôèêàöèÿ òîïëèâ ñ àäñîðáöèîííûì ðàçäåëåíèåì
âîçäóõà è ïðîèçâîäñòâî çàìåíèòåëÿ ïðèðîäíîãî ãàçà
Ñòåïàíîâ À.Â., Ìàòóñåâè÷ Ã.Ã., Ïîëóíêèí Å.Â.
Èíñòèòóò áèîîðãàíè÷åñêîé õèìèè è íåôòåõèìèè ÍÀÍÓ, Êèåâ
Ïðåäñòàâëåíî òåõíè÷åñêîå îáîñíîâàíèå êîìïëåêñíîé óñòàíîâêè íîâîãî òèïà, âêëþ÷àþ-
ùåé àäñîðáöèîííîå ðàçäåëåíèå âîçäóõà, ïàðîêèñëîðîäíóþ ãàçèôèêàöèþ òîïëèâà,
ÏÃÓ íà ñèíòåç-ãàçå è ïðîèçâîäñòâî çàìåíèòåëÿ ïðèðîäíîãî ãàçà. Ïîêàçàíî, ÷òî ñóùå-
ñòâåííîãî ñíèæåíèÿ ýíåðãîçàòðàò ïðè ïîëó÷åíèè êèñëîðîäà ìîæíî äîñòè÷ü âñëåäñòâèå
àäñîðáöèîííîãî ðàçäåëåíèÿ âîçäóõà ñ äèâåðñèôèêàöèåé ïðîöåññîâ. Òàêàÿ òåõíîëîãèÿ
ïðèâîäèò ê ïîâûøåíèþ ÊÏÄ-íåòòî èíòåãðèðîâàííîé óñòàíîâêè è ê ñíèæåíèþ ñåáå-
ñòîèìîñòè ýëåêòðîýíåðãèè è çàìåíèòåëÿ ïðèðîäíîãî ãàçà.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: ãàçèôèêàöèÿ òîïëèâ, çàìåíèòåëü ïðèðîäíîãî ãàçà, àäñîðáöèîííîå
ðàçäåëåíèå âîçäóõà.
� Ñòåïàíîâ À.Â., Ìàòóñåâè÷ Ã.Ã., Ïîëóíêèí Å.Â., 2010
Óêðàèíà îáëàäàåò îãðàíè÷åííûìè çàïàñàìè
íåôòè è ãàçà è çàâèñèò îò èìïîðòíûõ ïîñòàâîê
ýòèõ âèäîâ ýíåðãîíîñèòåëåé. Îñíîâíûì ýíåðãå-
òè÷åñêèì ðåñóðñîì Óêðàèíû ÿâëÿåòñÿ óãîëü,
äîêàçàííûå çàïàñû êîòîðîãî ñîñòàâëÿþò áîëåå
30 ìëðä ò. Ïðè ñîâðåìåííîì óðîâíå äîáû÷è óã-
ëÿ â ñòðàíå ýòèõ çàïàñîâ õâàòèò íà 300–400 ëåò.
Ïîýòîìó óãëè äîëæíû ðàññìàòðèâàòüñÿ íå òîëü-
êî êàê ýíåðãåòè÷åñêîå òîïëèâî, íî è êàê ñûðüå
äëÿ ïðîèçâîäñòâà àâòîìîáèëüíûõ òîïëèâ, âûñî-
êîêàëîðèéíûõ ãàçîâ è ñûðüå äëÿ õèìè÷åñêèõ
ïðîèçâîäñòâ.
Îñíîâíûìè ñïîñîáàìè ïåðåðàáîòêè òâåðäî-
ãî òîïëèâà ÿâëÿþòñÿ òåðìè÷åñêàÿ äåñòðóêöèÿ,
òåðìè÷åñêîå îæèæåíèå, ãèäðîãåíèçàöèÿ, ãàçè-
ôèêàöèÿ îêèñëèòåëÿìè. Âñå ïåðå÷èñëåííûå
ñïîñîáû ÿâëÿþòñÿ â ðàçíîé ñòåïåíè ýíåðãîçà-
òðàòíûìè [1].
Äîñòàòî÷íî ýôôåêòèâíûì ñïîñîáîì ïîëó÷å-
íèÿ ýêîëîãè÷åñêè ÷èñòîãî òîïëèâà äëÿ ýíåðãå-
òèêè ÿâëÿåòñÿ ãàçèôèêàöèÿ òâåðäûõ òîïëèâ ñ
ïîñëåäóþùåé î÷èñòêîé ñèíòåç-ãàçà.  ñèíòåç-ãàç
ïåðåõîäèò îêîëî 70 % õèìè÷åñêîé ýíåðãèè òîï-
ëèâà, è â ñî÷åòàíèè ñ èñïîëüçîâàíèåì ôèçè÷å-
ñêîé òåïëîòû ãàçà ýíåðãîñûðüåâîé êîýôôèöèåíò
äîñòèãàåò 90 %. Ïîýòîìó ÏÃÓ-ÒÝÑ ñ âíóòðè-
öèêëîâîé ãàçèôèêàöèåé òîïëèâà ÿâëÿþòñÿ ýêî-
ëîãè÷åñêè ÷èñòûìè è ïîëó÷àþò âñå áîëüøåå
ïðèçíàíèå [2, 3].
 îòëè÷èå îò ïîëó÷åíèÿ ñèíòåç-ãàçà ïðîèç-
âîäñòâà ñèíòåòè÷åñêîãî æèäêîãî òîïëèâà (ÑÆÒ)
è çàìåíèòåëÿ ïðèðîäíîãî ãàçà (ÇÏÃ) ÿâëÿþòñÿ
ýíåðãîåìêèìè è â íàñòîÿùåå âðåìÿ íå ïîëó÷èëè
øèðîêîãî ðàñïðîñòðàíåíèÿ. Îäíàêî â ñâÿçè ñ
íåïðåðûâíûì óäîðîæàíèåì íåôòè è ïðèðîäíîãî
ãàçà ñîçäàíèå òàêèõ ïðîèçâîäñòâ ïðèîáðåòàåò âñå
áîëüøåå çíà÷åíèå.
Íàïðèìåð, ïðè ïîëóêîêñîâàíèè óãëåé ðàñ-
õîä òîïëèâà ñîñòàâëÿåò 1800–2500 ÌÄæ/ò îð-
ãàíè÷åñêîé ìàññû óãëÿ, à âûõîä æèäêèõ ïðî-
äóêòîâ è ãàçà — 30–40 %. Çàòðàòû ýíåðãèè íà
ãèäðîãåíèçàöèþ óãëåé íåâåëèêè, îñíîâíîé ñî-
ñòàâëÿþùåé çàòðàò ÿâëÿåòñÿ âîäîðîä. Åñëè âî-
äîðîä ïîëó÷àòü èç ïðèðîäíîãî ãàçà, òî ðàñõîä
ýíåðãèè ñîñòàâëÿåò 15–16 ÌÄæ/ì3 òåõíè÷åñêî-
ãî âîäîðîäà ñ ñîäåðæàíèåì Í2 97–98 % (îá.).
Íàèáîëåå ýíåðãîçàòðàòíûì ÿâëÿåòñÿ ïðîöåññ
ïîëó÷åíèÿ ÑÆÒ â ðåçóëüòàòå ñèíòåçà Ôèøåðà
— Òðîïøà. Íàïðèìåð, äëÿ ïîëó÷åíèÿ 1 ò ÑÆÒ
íåîáõîäèìî 9–10 ò êàìåííîãî óãëÿ â çàâèñèìî-
ñòè îò åãî ñîñòàâà [1].
 íàñòîÿùåå âðåìÿ ïîëèòèêà áîëüøèíñòâà
ñòðàí ñ ðàçâèòîé óãîëüíîé ïðîìûøëåííîñòüþ
íàïðàâëåíà íà òî, ÷òîáû íåïðåðûâíî îáåñïå÷è-
âàòü ñîñòîÿíèå òåõíè÷åñêîé ãîòîâíîñòè ê òîìó
ìîìåíòó, êîãäà çàìåíà íåôòè óãëåì ñòàíåò îáú-
åêòèâíî âûãîäíîé ñ ýêîíîìè÷åñêèõ ïîçèöèé,
ëèáî â ñèëó ñòðàòåãè÷åñêîé íåîáõîäèìîñòè.
Áîëüøàÿ ÷àñòü äîáûâàåìûõ â íàñòîÿùåå
âðåìÿ óãëåé (îêîëî 70 %) ñæèãàåòñÿ â ýíåðãåòè-
÷åñêèõ óñòàíîâêàõ, íî èìååòñÿ áîëüøàÿ ãðóïïà
óãëåé, êîòîðûå ïî ñîñòàâó è ñâîéñòâàì öåëåñî-
îáðàçíåå èñïîëüçîâàòü â êà÷åñòâå ñûðüÿ äëÿ ïî-
ëó÷åíèÿ âòîðè÷íûõ òîïëèâ è íåòîïëèâíûõ ïðî-
äóêòîâ — ýòî òàê íàçûâàåìûå òåõíîëîãè÷åñêèå
óãëè. Èõ îðãàíè÷åñêàÿ ìàññà ïðåäñòàâëÿåò ñî-
áîé ñëîæíóþ ãåòåðîãåííóþ ñìåñü ðàçëè÷íûõ ñî-
åäèíåíèé, â êîòîðîé ìîãóò ïðîèñõîäèòü õèìè-
÷åñêèå ïðåâðàùåíèÿ ïðè íàãðåâàíèè, ïðè âçàè-
ìîäåéñòâèè ñ êèñëîðîäîì, âîäîðîäîì è äðóãèìè
âåùåñòâàìè. Ïîýòîìó òàêèå óãëè èìåþò áîëü-
øóþ öåííîñòü êàê ñûðüå äëÿ ïîëó÷åíèÿ æèäêèõ
òîïëèâ è õèìè÷åñêèõ ïðîäóêòîâ [1].
 ïîñëåäíèå ãîäû äîëÿ óãëÿ â ìèðîâîé
ýëåêòðîýíåðãåòèêå âîçðàñòàåò è ñåé÷àñ ñîñòàâëÿ-
åò îêîëî 37 %. Íî ñòðîèòåëüñòâî òðàäèöèîííûõ
ïûëåóãîëüíûõ ÒÝÑ ñäåðæèâàåòñÿ íåîáõîäèìî-
ñòüþ î÷èñòêè äûìîâûõ ãàçîâ îò ñåðíèñòûõ ñî-
åäèíåíèé, ÷òî óâåëè÷èâàåò êàïèòàëüíûå âëîæå-
íèÿ íà ñîçäàíèå ÒÝÑ è ýíåðãîçàòðàòû íà ñîáñò-
âåííûå íóæäû. Ïîýòîìó â ïîñëåäíèå äåñÿòèëå-
òèÿ ïðîøëîãî âåêà øèðîêîå ðàçâèòèå ïîëó÷èëà
âíóòðèöèêëîâàÿ ãàçèôèêàöèÿ óãëåé äëÿ èñïîëü-
çîâàíèÿ î÷èùåííîãî ãàçà â ïàðîãàçîâûõ óñòà-
íîâêàõ (ÏÃÓ) [4–6].
Óñòàíîâêà ãàçèôèêàöèè èíòåãðèðóåòñÿ ñ
ÏÃÓ, è ýëåêòðè÷åñêèé ÊÏÄ-íåòòî êîìáèíèðî-
âàííîé óñòàíîâêè â çàâèñèìîñòè îò óñòàíîâëåí-
íîãî îáîðóäîâàíèÿ, êà÷åñòâà ñûðüÿ ãàçèôèêà-
öèè è äðóãèõ ôàêòîðîâ íàõîäèòñÿ â ïðåäåëàõ
40–46 %, òî åñòü íà 15–20 % íèæå, ÷åì ó ÏÃÓ
íà ïðèðîäíîì ãàçå íà àíàëîãè÷íûå ïàðàìåòðû.
Ýòî ñâÿçàíî ñî çíà÷èòåëüíûìè ýíåðãîçàòðàòàìè
íà ñîáñòâåííûå íóæäû.
14 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2010. ¹ 2
Íàâåäåíî òåõí³÷íå îáãðóíòóâàííÿ êîìïëåêñíî¿ óñòàíîâêè íîâîãî òèïó, ÿêà âêëþ÷àº
àäñîðáö³éíå ðîçä³ëåííÿ ïîâ³òðÿ, ïàðîêèñíåâó ãàçèô³êàö³þ ïàëèâà, ÏÃÓ íà ñèíòåç-ãàç³
òà âèðîáíèöòâî çàì³ííèêà ïðèðîäíîãî ãàçó. Ïîêàçàíî, ùî ñóòòºâîãî çíèæåííÿ åíåðãî-
âèòðàò ïðè îäåðæàíí³ êèñíþ ìîæëèâî äîñÿãòè øëÿõîì âèêîðèñòàííÿ àäñîðáö³éíîãî
ðîçä³ëåííÿ ïîâ³òðÿ ç äèâåðñèô³êàö³ºþ ïðîöåñ³â. Òàêà òåõíîëîã³ÿ äຠìîæëèâ³ñòü ï³ä-
âèùèòè ÊÊÄ-íåòòî ³íòåãðîâàíî¿ óñòàíîâêè òà çíèçèòè ñîá³âàðò³ñòü åëåêòðîåíåð㳿 é
çàì³ííèêà ïðèðîäíîãî ãàçó.
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: ãàçèô³êàö³ÿ ïàëèâ, çàì³ííèê ïðèðîäíîãî ãàçó, àäñîðáö³éíå ðîçä³ëåííÿ
ïîâ³òðÿ.
Îñíîâíûì ôàêòîðîì ñíèæåíèÿ ÊÏÄ óñòà-
íîâîê ñ ïàðîêèñëîðîäíîé ãàçèôèêàöèåé òîïëèâ
ÿâëÿþòñÿ áîëüøèå çàòðàòû íà ïîëó÷åíèå êèñëî-
ðîäà êðèîãåííûì ðàçäåëåíèåì âîçäóõà, ïðè êî-
òîðîì ýíåðãîçàòðàòû ñîñòàâëÿþò 0,45–0,5 êÂò.÷
íà 1 ì3 95–98 %-ãî êèñëîðîäà ïðè íèçêîì äàâ-
ëåíèè, ÷òî ïðèâîäèò ê ñóùåñòâåííîìó ñíèæå-
íèþ ÊÏÄ-íåòòî ýíåðãåòè÷åñêîé óñòàíîâêè. Êðî-
ìå òîãî, óñòàíîâêà êðèîãåííîãî ðàçäåëåíèÿ ÿâ-
ëÿåòñÿ äîðîãîñòîÿùåé. Ñæèæåíèå âîçäóõà â çà-
âèñèìîñòè îò äàâëåíèÿ ïðîèçâîäèòñÿ ïðè òåìïå-
ðàòóðå ìèíóñ 180–190 �Ñ. Ïîýòîìó êðèîãåííàÿ
àïïàðàòóðà èçãîòàâëèâàåòñÿ èç íåðæàâåþùåé
ñòàëè è ìåäíûõ ñïëàâîâ. Áîëüøàÿ ìàññà àïïà-
ðàòóðû è âûñîêàÿ ñòîèìîñòü ìàòåðèàëîâ îáó-
ñëîâëèâàþò áîëüøèå êàïèòàëüíûå âëîæåíèÿ íà
êðèîãåííóþ óñòàíîâêó.
Íà îñíîâå àíàëèçà ïðîöåññîâ ðàçäåëåíèÿ
âîçäóõà áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî ê ñóùåñòâåííî-
ìó ñíèæåíèþ ýíåðãîçàòðàò ïðèâîäèò àäñîðáöè-
îííîå âûäåëåíèå êèñëîðîäà ïî èçìåíåííîé òåõ-
íîëîãèè.
Ðàçäåëåíèå âîçäóõà êîðîòêîöèêëîâîé àä-
ñîðáöèåé (ÊÖÀ) ïðè ïåðåìåííîì äàâëåíèè ïðî-
èçâîäèòñÿ íà óãëåðîäèñòûõ èëè àëþìîñèëèêàò-
íûõ ìîëåêóëÿðíûõ ñèòàõ. Â óñëîâèÿõ ðàâíîâå-
ñèÿ ïîãëîùåíèå àçîòà èëè êèñëîðîäà ýòèìè àä-
ñîðáåíòàìè ïðàêòè÷åñêè îäèíàêîâî, íî ñêî-
ðîñòè ñîðáöèè N2 è O2 ðàçëè÷íû. Óãëåðîäèñòû-
ìè ìîëåêóëÿðíûìè ñèòàìè çíà÷èòåëüíî áûñòðåå
àäñîðáèðóåòñÿ Î2, à àëþìîñèëèêàòíûìè — N2.
Èñïîëüçóÿ ýòè ñâîéñòâà ñîðáåíòîâ, ïðîèçâîäÿò
ðàçäåëåíèå âîçäóõà. Àäñîðáöèîííî-êèñëîðîä-
íûå óñòàíîâêè ïðîèçâîäÿò òåõíè÷åñêèé êèñëî-
ðîä ïðè äîñòàòî÷íî âûñîêîì äàâëåíèè ñ ñîäåð-
æàíèåì Î2 äî 95 % [7]. Àçîò äåñîðáèðóåòñÿ
ïðè íèçêîì äàâëåíèè è îáû÷íî íå èñïîëüçóåò-
ñÿ. Êèñëîðîäíûå óñòàíîâêè ñ ÊÖÀ çíà÷èòåëüíî
ïðîùå è äåøåâëå êðèîãåííûõ, íî â ïàðîãàçî-
âûõ óñòàíîâêàõ îíè íå ïðèìåíÿþòñÿ. Ýòî â îñ-
íîâíîì îáúÿñíÿåòñÿ òåì, ÷òî
âñëåäñòâèå àäñîðáöèè áîëüøî-
ãî êîëè÷åñòâà àçîòà, êîòîðîãî â
âîçäóõå îêîëî 80 %, ýíåðãåòè-
÷åñêèå çàòðàòû íåñêîëüêî íè-
æå, ÷åì ïðè êðèîãåííîì ðàçäå-
ëåíèè, íî íå îáåñïå÷èâàþò çíà-
÷èòåëüíîãî ïîâûøåíèÿ ÊÏÄ
ÏÃÓ ïî ñðàâíåíèþ ñ êðèîãåí-
íûìè óñòàíîâêàìè.
Ìû ñ÷èòàåì, ÷òî ñóùåñò-
âåííîãî ñíèæåíèÿ ýíåðãîçàòðàò
ìîæíî äîñòè÷ü äèâåðñèôèêà-
öèåé àäñîðáèðîâàííîãî ðàçäå-
ëåíèÿ âîçäóõà, çàêëþ÷àþùåãî-
ñÿ â òîì, ÷òî íà óãëåðîäèñòûõ
ìîëåêóëÿðíûõ ñèòàõ àäñîðáèðóåòñÿ êèñëîðîä, à
íåàäñîðáèðóåìûé àçîò ïðè âûñîêîì äàâëåíèè
èñïîëüçóåòñÿ êàê äîïîëíèòåëüíîå ðàáî÷åå òåëî
â ãàçîâîé òóðáèíå. Êèñëîðîä äåñîðáèðóåòñÿ ïðè
íèçêîì äàâëåíèè è çàòåì êîìïðèìèðóåòñÿ äî
äàâëåíèÿ â ãàçèôèêàòîðå. Ýòî ïðèâîäèò ê ñíèæå-
íèþ ýíåðãîçàòðàò íà ïîëó÷åíèå êèñëîðîäà [3].
Ñíèæåíèå ýíåðãîçàòðàò îñóùåñòâëÿåòñÿ òà-
êèì îáðàçîì. Â àäñîðáåðàõ àäñîðáèðóåòñÿ êèñ-
ëîðîä â êîëè÷åñòâå 16–19 % îò ïîäàâàåìîãî âîç-
äóõà. Îñòàòî÷íûé êèñëîðîä óõîäèò âìåñòå ñ àçî-
òîì. Ýíåðãèÿ ñæàòèÿ êèñëîðîäà äî äàâëåíèÿ â ãà-
çèôèêàòîðå (ñ ó÷åòîì ïîòåðü) ñîñòàâëÿåò 20–22%
îò ýíåðãèè ñæàòèÿ âîçäóõà. Ñóììàðíàÿ ýíåðãèÿ
íà ñæàòèå âîçäóõà è êèñëîðîäà äî 2,5 ÌÏà ñî-
ñòàâëÿåò ïðèáëèçèòåëüíî 0,2 êÂò.÷/ì3 Î2. Àçîò
ñìåøèâàåòñÿ ñ ïîëó÷åííûì è î÷èùåííûì ñèí-
òåç-ãàçîì, ñìåñü ïîäàåòñÿ â êàìåðó ñãîðàíèÿ ãàçî-
âîé òóðáèíû. Âñëåäñòâèå óâåëè÷åíèÿ êîëè÷åñòâà
ðàáî÷åãî òåëà ìîùíîñòü òóðáèíû âîçðàñòàåò ïðè
íåèçìåííîé ìîùíîñòè âîçäóøíîãî êîìïðåññîðà.
Äîïîëíèòåëüíàÿ ìîùíîñòü ïðèìåðíî íà 55–60 %
êîìïåíñèðóåò ýíåðãîçàòðàòû íà ïîëó÷åíèå êèñëî-
ðîäà. Òàêèì îáðàçîì ñíèæàþòñÿ çàòðàòû íà ñîáñò-
âåííûå íóæäû è ïîâûøàåòñÿ ÊÏÄ-íåòòî êîìáèíè-
ðîâàííîé óñòàíîâêè.
Ñ ïîñëåäíåãî äåñÿòèëåòèÿ ÕÕ â. ïðàêòè÷å-
ñêè âñå óñòàíîâêè ñ âíóòðèöèêëîâîé ãàçèôèêà-
öèåé òîïëèâà ðàáîòàþò ïî òåõíîëîãèè «Òåõà-
ñî», êîòîðàÿ èñïîëüçóåò ãàçèôèêàöèþ âîäíî-
óãîëüíûõ ñóñïåíçèé â ïîòîêå ñ ïðèìåíåíèåì
ïàðîêèñëîðîäíîãî äóòüÿ [8]. Íàìè ðàçðàáîòà-
íà òåõíîëîãè÷åñêàÿ ñõåìà èíòåãðèðîâàííîé
óñòàíîâêè ñ èñïîëüçîâàíèåì ýòîãî ìåòîäà ãàçè-
ôèêàöèè (ðèñ.1).
Ðàáîòà êîìáèíèðîâàííîé óñòàíîâêè îñóùå-
ñòâëÿåòñÿ ñëåäóþùèì îáðàçîì. Ñûðüå (ïûëå-
âèäíûé óãîëü èëè íåôòÿíîé îñòàòîê) è âîäà ïî-
äàþòñÿ â ñìåñèòåëü 1, îáîðóäîâàííûé ìåõàíè-
÷åñêèìè èëè êàâèòàöèîííûìè ìåøàëêàìè. Îá-
ðàçîâàâøàÿñÿ ñóñïåíçèÿ (ïóëüïà) ñïåöèàëüíûì
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2010. ¹ 2 15
Ðèñ.1. Òåõíîëîãè÷åñêàÿ ñõåìà èíòåãðèðîâàííîé óñòàíîâêè ãàçèôèêàöèè òîïëèâà è
ÏÃÓ: 1 — ñìåñèòåëü; 2 — íàñîñ; 3 — ãàçèôèêàòîð; 4 — êîòåë-óòèëèçàòîð; 5 —
ñêðóááåð; 6 — îòñòîéíèê; 7 — àáñîðáåð; 8 — äåñîðáåð; 9 — äîæèìíîé êîìïðåññîð;
10 — ãàçîòóðáèííûé àãðåãàò; 11 — ïàðîâàÿ òóðáèíà; 12 — êîòåë-óòèëèçàòîð ÏÃÓ;
13 — àäñîðáåðû; 14 — óðàâíèòåëüíàÿ åìêîñòü; 15 — êèñëîðîäíûé êîìïðåññîð.
íàñîñîì 2 ïîäàåòñÿ â ãîðåëî÷íîå óñòðîéñòâî ãà-
çèôèêàòîðà 3, êóäà ïîäàåòñÿ òàêæå êèñëîðîä, ñ
ïîìîùüþ êîòîðîãî ïðîèçâîäèòñÿ ðàñïûë ýìóëü-
ñèè èëè ñóñïåíçèè. Äàâëåíèå â ãàçèôèêàòîðå
îáóñëîâëåíî äàâëåíèåì â êàìåðå ñãîðàíèÿ ãàçî-
âîé òóðáèíû (â ïðåäåëàõ 1,4–2,0 ÌÏà). Ìàê-
ñèìàëüíàÿ òåìïåðàòóðà â ðåàêöèîííîé çîíå äî-
ñòèãàåò 1500 �Ñ, à íà âûõîäå èç ãàçèôèêàòîðà
1100–1200 �Ñ. Ñèíòåç-ãàç èç ãàçèôèêàòîðà ïî-
ñòóïàåò â ñêðóááåð, ãäå îõëàæäàåòñÿ è ïðîìû-
âàåòñÿ âîäîé. Ïðîìûâî÷íàÿ âîäà ñ ÷àñòèöàìè
çîëû è ñàæè ñòåêàåò â îòñòîéíèê 6, îòêóäà îíà
÷àñòè÷íî ðåöèðêóëèðóåò â ñìåñèòåëü, à ÷àñòè÷-
íî âûâîäèòñÿ íà î÷èñòíûå ñîîðóæåíèÿ. Ñèí-
òåç-ãàç î÷èùàþò îò ñåðíèñòûõ ñîåäèíåíèé â àá-
ñîðáåðå 7. Íèçøàÿ òåïëîòà ñãîðàíèÿ î÷èùåííî-
ãî ñèíòåç-ãàçà â çàâèñèìîñòè îò ñîñòàâà ñûðüÿ,
ïàðàìåòðîâ ïðîöåññà è äðóãèõ ôàêòîðîâ ñîñòàâ-
ëÿåò 9300–9500 êÄæ/ì3. Ñèíòåç-ãàç ñìåøèâà-
þò ñ àçîòîì, âûõîäÿùèì èç àäñîðáåðà 13. Ïî-
ëó÷åííàÿ ñìåñü ÿâëÿåòñÿ õîðîøèì òîïëèâîì
äëÿ ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëåé, îáåñïå÷èâàþ-
ùèì î÷åíü ìàëûé âûõîä îêñèäîâ àçîòà. Ýòà
ñìåñü ïîñòóïàåò â êàìåðó ñãîðàíèÿ ãàçîòóðáèí-
íîãî äâèãàòåëÿ, à ïðîäóêòû ñãîðàíèÿ ãåíåðèðó-
þò ïàð â êîòëå-óòèëèçàòîðå ÏÃÓ.
×àñòü âîçäóõà èç êîìïðåññîðà ÃÒÄ ïîäàþò â
äîæèìíîé êîìïðåññîð, íåîáõîäèìûé òîëüêî äëÿ
ïðåîäîëåíèÿ ãèäðàâëè÷åñêîãî ñîïðîòèâëåíèÿ àä-
ñîðáåðîâ. Àäñîðáèðîâàííûé â àäñîðáåðàõ 13 êèñ-
ëîðîä äåñîðáèðóåòñÿ âñëåäñòâèå ñáðîñà äàâëåíèÿ.
 çàâèñèìîñòè îò ìîùíîñòè óñòàíîâêè, äîïóñòè-
ìîãî êîëåáàíèÿ äàâëåíèÿ êèñëîðîäà è äðóãèõ
ôàêòîðîâ óñòàíàâëèâàåòñÿ îò 2 äî 8 àïïàðàòîâ.
Òàêèì ñïîñîáîì ïîëó÷àþò òåõíè÷åñêèé êèñëîðîä
ñ ñîäåðæàíèåì Î2 äî 95 %. Äëÿ âûðàâíèâàíèÿ
äàâëåíèÿ êèñëîðîä ïîñòóïàåò â óðàâíèòåëüíóþ
åìêîñòü, à çàòåì â êîìïðåññîðå 15 ñæèìàåòñÿ äî
ðàáî÷åãî äàâëåíèÿ â ãàçèôèêàòîðå.
 ïðîöåññàõ ïàðîêèñëîðîäíîé ãàçèôèêàöèè
îáû÷íî èñïîëüçóþò êèñëîðîä ñ ÷èñòîòîé 98–
95 %, ïîëó÷àåìûé íà âûïóñêàåìûõ ïðîìûøëåí-
íîñòüþ óñòàíîâêàõ ðàçäåëåíèÿ âîçäóõà. Íî îï-
òèìàëüíîé äëÿ ïðîöåññîâ êîíâåðñèè ÿâëÿåòñÿ
êîíöåíòðàöèÿ êèñëîðîäà 85–90 %. Ýòî ñâÿçàíî
ñ òåì, ÷òî ïðè óâåëè÷åíèè êîíöåíòðàöèè Î2
âîçðàñòàþò çàòðàòû íà åãî ïîëó÷åíèå, à ïðè
óìåíüøåíèè êîíöåíòðàöèè Î2 âîçðàñòàþò çà-
òðàòû íà î÷èñòêó ñèíòåç-ãàçà.  ñîâðåìåííûõ
ýíåðãåòè÷åñêèõ óñòàíîâêàõ ñ ïàðîêèñëîðîäíîé
ãàçèôèêàöèåé óãëåé èñïîëüçóþò êèñëîðîä ñ
êîíöåíòðàöèåé Î2 85–95 % [8]. Êîíöåíòðàöèþ
êèñëîðîäà 85–92 % îáåñïå÷èâàåò îäíîñòóïåí÷à-
òîå àäñîðáöèîííîå ðàçäåëåíèå âîçäóõà ñ íå-
áîëüøèìè ýíåðãîçàòðàòàìè [7].
 óñòàíîâêàõ «Òåõàñî» çàòðàòû ýëåêòðî-
ýíåðãèè íà ñîáñòâåííûå íóæäû ñîñòàâëÿþò îêî-
ëî 20 %, èç íèõ 14 % ðàñõîäóåòñÿ íà ïîëó÷åíèå
êèñëîðîäà. Åñëè ïðèìåíèòü àäñîðáöèîííîå ðàç-
äåëåíèå âîçäóõà ïî îïèñàííîé âûøå òåõíîëîãèè,
òî ðàñõîä ýíåðãèè íà ïîëó÷åíèå êèñëîðîäà ñíè-
çèòñÿ äî 6–7 %, à ÊÏÄ-íåòòî ÏÃÓ âîçðàñòåò îò
40 äî 47 %.
 ñåðåäèíå ÕÕ â. áîëüøèíñòâî ïîòðåáèòå-
ëåé ãàçîâîãî òîïëèâà âî âñåì ìèðå áûëî ïåðåâå-
äåíî íà ïðèðîäíûé ãàç, è â íåêîòîðûõ ñòðàíàõ
ñòàë îùóùàòüñÿ äåôèöèò ïîñëåäíåãî. Ïîýòîìó
áûëè ðàçðàáîòàíû ïðîìûøëåííûå ïðîöåññû ïî-
ëó÷åíèÿ çàìåíèòåëÿ ïðèðîäíîãî ãàçà è â 1970-å
ãîäû áûëè ïîñòðîåíû çàâîäû (ÑØÀ, ßïîíèÿ)
ìîùíîñòüþ äî 2,5 ìëðä ì3/ãîä ÇÏÃ [9]. Â íà-
ñòîÿùåå âðåìÿ â ñâÿçè ñ ðîñòîì öåí íà ýíåðãîíî-
ñèòåëè è ïðîãíîçàìè èõ äåôèöèòà âîçîáíîâèëñÿ
èíòåðåñ ê ïðîèçâîäñòâó ÇÏÃ èç óãëåé, íåôòÿíûõ
îñòàòêîâ, ãîðþ÷èõ ñëàíöåâ, áèòóìèíîçíûõ ïåñ-
êîâ, ðàñòèòåëüíîãî ñûðüÿ.
Òåõíîëîãè÷åñêèå êîìïëåêñû äëÿ ïðîèçâîä-
ñòâà ÇÏà çíà÷èòåëüíî îòëè÷àþòñÿ îò òàêîâûõ
äëÿ ãåíåðàöèè ýëåêòðîýíåðãèè. Ïîëíàÿ òåõíî-
ëîãè÷åñêàÿ ñõåìà âêëþ÷àåò òàêèå îñíîâíûå ïðî-
öåññû è óñòàíîâêè: ðàçäåëåíèå âîçäóõà; ãàçè-
ôèêàöèÿ óãëÿ; ðåêóïåðàöèÿ òåïëà (ïîëó÷åíèå
ïàðà); î÷èñòêà ñèíòåç-ãàçà; êîíâåðñèÿ ÑÎ; ìå-
òàíèðîâàíèå; èçâëå÷åíèå ÑÎ2; ïîëó÷åíèå ñåðû;
î÷èñòêà ñòî÷íûõ âîä; ïàðîãàçîâàÿ èëè ïàðîòóð-
áèííàÿ óñòàíîâêà. Òåõíîëîãè÷åñêàÿ ñõåìà ïåðå-
ðàáîòêè ñèíòåç-ãàçà â ÇÏÃ ïðèâåäåíà íà ðèñ.2.
Äëÿ ïîëó÷åíèÿ ÇÏà áîëåå ïðèåìëåìîé ÿâ-
ëÿåòñÿ «õîëîäíàÿ» î÷èñòêà ãàçà ñ âûñîêîé ñòå-
ïåíüþ èçâëå÷åíèÿ ñåðíèñòûõ ñîåäèíåíèé äëÿ
îáåñïå÷åíèÿ äëèòåëüíîé ðàáîòû íèçêîòåìïåðà-
òóðíûõ êàòàëèçàòîðîâ ìåòàíèðîâàíèÿ. Ãàç ïî-
ñëå î÷èñòêè íàãðåâàåòñÿ â òåïëîîáìåííèêå 1
«ñûðûì» ãàçîì äî 260–300 �Ñ è ïîäàåòñÿ â
êîíâåðòîð ÑÎ, â êîòîðîì ïîëó÷àåòñÿ ãàç ñ îò-
íîøåíèåì Í2 : CO = 3 : 1, íåîáõîäèìîì äëÿ
ñèíòåçà ìåòàíà (òàáëèöà).
16 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2010. ¹ 2
Õàðàêòåðèñòèêè ïðîöåññîâ ïîëó÷åíèÿ ÇÏà èç
òîùåãî óãëÿ
Ïîêàçàòåëü
Ïðîöåññû
1 2 3 4 5
Êîýôôèöèåíò ïðåîá-
ðàçîâàíèÿ �ïð, %
78 99 93 79 99
Òåïëîòà ñãîðàíèÿ ãàçà
íà 1 ò OM, êÄæ
27770 27490 25570 20200 20000
Ñîñòàâ ãàçà, % (îá.):
Í2 37,8 39,6 58,0 0,6 0,765
ÑÎ 41,3 40,4 19,2 0,02 0,025
ÑÎ2 16,7 16,2 19,0 21,0 0,81
ÑÍ4 1,0 1,0 1,0 77,1 95,1
N2 + Ar 2,8 2,8 2,8 3,2 3,3
H2S + COS 0,4 – – – –
Òåïëîòà ñãîðàíèÿ ãàçà,
êÄæ/ì3
9660 9740 9030 27750 34150
Êîíâåðòèðîâàííûé ãàç îõëàæäàåòñÿ äî
380–250 �Ñ â çàâèñèìîñòè îò ïðèìåíÿåìîãî â
ìåòàíàòîðå êàòàëèçàòîðà.
Ðåàêöèè ìåòàíèðîâàíèÿ
ÑÎ + 3 Í2 = CH4 + H2O
(�H = –206180 êÄæ/êìîëü);
CO2 + 4 H2 = CH4 + 2 H2O
(�H = –165000 êÄæ/êìîëü)
ÿâëÿþòñÿ ýêçîòåðìè÷åñêèìè ñ áîëüøèì òåïëîâûì
ýôôåêòîì, ïîýòîìó íåîáõîäèìî ïðîìåæóòî÷íîå
îõëàæäåíèå ãàçà. Ïðèìåíÿþò êàñêàä àäèàáàòè÷å-
ñêèõ ðåàêòîðîâ è îõëàäèòåëåé èëè îäèí ðåàêòîð ñ
íåñêîëüêèìè ñëîÿìè êàòàëèçàòîðà è îõëàäèòåëÿ-
ìè ìåæäó íèìè. Ïðè ýòîì ãåíåðèðóåòñÿ ïàð ñðåä-
íåãî èëè íèçêîãî äàâëåíèÿ, ëèáî ïðîèçâîäèòñÿ
ïîäîãðåâ ïèòàòåëüíîé âîäû äëÿ ÏÒÓ.
Åñëè òðåáóåòñÿ ïîëíîöåííûé çàìåíèòåëü ïðè-
ðîäíîãî ãàçà, òî ïðîâîäèòñÿ àáñîðáöèÿ ÑÎ2. Ïî-
ëó÷åííûé ÇÏà èìååò óäåëüíóþ òåïëîòó ñãîðàíèÿ
33–35 ÌÄæ/ì3, ñîäåðæàíèå ÑÎ — 0,03–0,08 %
(îá.), Í2 — 0,6–1,0 % (îá.). Êîëè÷åñòâî àçîòà çà-
âèñèò îò ñîäåðæàíèÿ åãî â òåõíè÷åñêîì êèñëîðîäå
è òîïëèâå è îáû÷íî êîëåáëåòñÿ â ïðåäåëàõ 2–7 %.
Ðàññìîòðèì ýíåðãîñûðüåâóþ ýôôåêòèâíîñòü
ïåðåðàáîòêè òîïëèâ â ÇÏÃ è ýëåêòðîýíåðãèþ.
Îñíîâíûìè êðèòåðèÿìè — ýíåðãîñûðüåâîé ÊÏÄ
�ýñ è êîýôôèöèåíò ïðåîáðàçîâàíèÿ ýíåðãèè �ïð.
Ýôôåêòèâíîñòü ýíåðãîòåõíîëîãè÷åñêèõ óñòà-
íîâîê ìîæåò áûòü îöåíåíà ýíåðãîñûðüåâûì ÊÏÄ,
êîòîðûé îïðåäåëÿåòñÿ êàê îòíîøåíèå õèìè÷åñêîé
è ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè âñåõ ïðîäóêòîâ ê ñóì-
ìàðíûì ýíåðãîñûðüåâûì çàòðàòàì:
�ýñ = (�GiQi
í + 3600 Ný)/(Gñ Qñ
í +
+ B Qò
í – �GjQj
í � Qòåï/�òåï),
ãäå Gi, Gj — âûõîä i-ãî öåëåâîãî è ïîáî÷íîãî
ïðîäóêòà, êã/÷; Qi
í, Qñ
í, Qò
í, Qj
í — íèçøàÿ
òåïëîòà ñãîðàíèÿ öåëåâûõ ïðîäóêòîâ, ñûðüÿ, òîï-
ëèâà è ïîáî÷íûõ ïðîäóêòîâ, êÄæ/êã; Ný — ýëåê-
òðè÷åñêàÿ ìîùíîñòü-íåòòî, êÂò; 3600 Ný — ÷àñî-
âàÿ âûðàáîòêà ýëåêòðîýíåðãèè, êÄæ/÷; Gñ, Â
— ðàñõîä ñûðüÿ è òîïëèâà, êã/÷; Qòåï — ðàñ-
õîä (+) èëè âûðàáîòêà (—) òåïëîâîé ýíåðãèè ñ
ÊÏÄ �òåï.
Ïðè ïðîèçâîäñòâå ÇÏÃ è ýëåêòðîýíåðãèè,
êîãäà åäèíñòâåííûì ñûðüåì è ýíåðãîíîñèòåëåì
ÿâëÿåòñÿ óãîëü èëè äðóãîå òîïëèâî, ýíåðãîñûðü-
åâîé ÊÏÄ ìîæíî ïðåäñòàâèòü â âèäå:
�ýñ = (GÇÏÃ QÇÏÃ
í + 3600 Ný)/(Gñ Qñ
í).
Ýëåêòðîýíåðãèÿ è ÇÏÃ ïðîèçâîäÿòñÿ èç ñèí-
òåç-ãàçà, ïîýòîìó îí ðàñïðåäåëÿåòñÿ íà ïîëó÷å-
íèå ýòèõ ïðîäóêòîâ. Åñëè ïðîèçâîäèòñÿ â îñíîâ-
íîì ÇÏÃ, òî ìîùíîñòü ÏÃÓ äîëæíà îáåñïå÷è-
âàòü òîëüêî ñîáñòâåííûå íóæäû èíòåãðèðîâàí-
íîé óñòàíîâêè. Äëÿ ýòîãî èñïîëüçóåòñÿ âåñü ïàð
èç êîòëîâ-óòèëèçàòîðîâ è îêîëî 3 % ñèíòåç-ãàçà.
Êîýôôèöèåíò ïðåîáðàçîâàíèÿ ýíåðãèè �ïð
ïîêàçûâàåò, êàêàÿ äîëÿ õèìè÷åñêîé ýíåðãèè (òåï-
ëîòû ñãîðàíèÿ) ïåðâè÷íîãî òîïëèâà (Gïð Qïð
í)
ïåðåøëà âî âòîðè÷íîå òîïëèâî (Gâò Qâò
í):
�ïð = (Gâò Qâò
í)/(Gïð Qïð
í).
Êîýôôèöèåíòû ïðåîáðàçîâàíèÿ ýíåðãèè ïðî-
öåññîâ, ïðåäñòàâëåííûõ íà ðèñ.1, èìåþò îðèåíòè-
ðîâî÷íî ñëåäóþùèå çíà÷åíèÿ, %: ãàçèôèêàöèÿ
òîïëèâà — �ãàç = 74–83; î÷èñòêà ñèíòåç-ãàçà —
�î÷ = 98–99; êîíâåðñèÿ ÑÎ — �êîí = 90–93;
ìåòàíèðîâàíèå — �ìåò = 80–85; èçâëå÷åíèå
ÑÎ2 — �èçâ = 98–99.
Âñå ïðîöåññû îñóùåñòâëÿþòñÿ ïîñëåäîâà-
òåëüíî, ïîýòîìó îáùèé êîýôôèöèåíò ïðåîáðà-
çîâàíèÿ òîïëèâà â ÇÏÃ îïðåäåëÿåòñÿ ïðîèçâå-
äåíèåì óêàçàííûõ ÷àñòíûõ êîýôôèöèåíòîâ:
�ïð = �ãàç �î÷ �êîí �ìåò �èçâ.
Äëÿ êàìåííûõ óãëåé â çàâèñèìîñòè îò èõ
ýëåìåíòàðíîãî ñîñòàâà è ñîâåðøåíñòâà ïðîöåñ-
ñîâ �ïð ñîñòàâèò 53–66 %, òî åñòü òåïëîòà ñãî-
ðàíèÿ ÇÏÃ íå áóäåò ïðåâûøàòü 2/3 òåïëîòû
ñãîðàíèÿ óãëÿ. Ñíèæåíèå òåïëîòû ñãîðàíèÿ
òîïëèâà â ïðîöåññàõ ãàçèôèêàöèè, êîíâåðñèè
ÑÎ ïðîèñõîäèò â îñíîâíîì âñëåäñòâèå ýêçîòåð-
ìè÷åñêèõ ðåàêöèé, à â ïðîöåññàõ î÷èñòêè è èç-
âëå÷åíèÿ ÑÎ2 âñëåäñòâèå ïîòåðè ãîðþ÷èõ êîì-
ïîíåíòîâ ñ àáñîðáåíòàìè.
Ðàññìîòðèì ãàçèôèêàöèþ äîíåöêîãî óãëÿ
ìàðêè Ò. Ðàñ÷åò ïðîâîäèòñÿ íà îðãàíè÷åñêóþ
ìàññó (ÎÌ) óãëÿ. Â ðàññìàòðèâàåìîì óãëå îíà
ðàâíà 78 % îò ðàáî÷åé ìàññû óãëÿ è èìååò òà-
êîé ñîñòàâ, %: Ñ — 90,5; Í — 4,3; N — 1,5; O
— 2,4; S — 1,3. Òåïëîòà ñãîðàíèÿ — 35,6
ÌÄæ/êã.
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2010. ¹ 2 17
Ðèñ.2. Òåõíîëîãè÷åñêàÿ ñõåìà ïðîèçâîäñòâà ÇÏà èç ñèí-
òåç-ãàçà: 1 — ãàçî-ãàçîâûé òåïëîîáìåííèê; 2 — ñêðóááåð; 3
— îòñòîéíèê; 4 — àáñîðáåð; 5 — äåñîðáåð; 6 — êîíâåðòåð;
7 — ìåòàíàòîð; 8 — àáñîðáåð ÑÎ2; 9 — äåñîðáåð ÑÎ.
Ïðè ãàçèôèêàöèè 1 ò îðãàíè÷åñêîé ìàññû
óãëÿ â çàâèñèìîñòè îò åå ñîñòàâà, ÑnHm : O2 :
H2O è äðóãèõ ôàêòîðîâ îáðàçóåòñÿ 540–620 ì3
ÇÏÃ, â íàøåì ïðèìåðå — 585 ì3. Óäåëüíàÿ
òåïëîòà ñãîðàíèÿ ÇÏÃ — 34,15 ÌÄæ/ì3. Ñëå-
äîâàòåëüíî, îáùèé êîýôôèöèåíò ïðåîáðàçîâàíèÿ
òîïëèâà �ïð = 56,2 %. Îñòàëüíàÿ ÷àñòü òåïëîòû
ñãîðàíèÿ ÷àñòè÷íî ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíà äëÿ
ïîëó÷åíèÿ ïàðà (ðèñ.1 è 2), à ÷àñòè÷íî òåðÿåò-
ñÿ. Òàêèì îáðàçîì, èç 1 ò òîùåãî óãëÿ, èìåþùå-
ãî 78 % ÎÌ, îáðàçóåòñÿ îêîëî 450 ì3 ÇÏÃ, òî
åñòü íà ïîëó÷åíèå 1000 ì3 ÇÏà ïîòðåáóåòñÿ îêî-
ëî 2,2 ò óãëÿ.
Îñíîâíàÿ ìàññà äîíåöêèõ êàìåííûõ óãëåé
(ðàáî÷åå òîïëèâî) ñîäåðæèò 15–20 % çîëû è
5–10 % âëàãè. Ñëåäîâàòåëüíî, ðàñõîä óãëåé íà
ïðîèçâîäñòâî 1000 ì3 ÇÏÃ ïî îïèñàííîé òåõíî-
ëîãèè ñîñòàâèò 1,8–3,0 ò óãëÿ â çàâèñèìîñòè îò
åãî ìàðêè.
Ñåáåñòîèìîñòü óãëÿ â Óêðàèíå â 2008 ã.
áûëà ïðèìåðíî 100 äîëë./ò. Ïðè òàêîé ñåáå-
ñòîèìîñòè óãëÿ ñåáåñòîèìîñòü 1000 ì3 ÇÏÃ áó-
äåò 250–300 äîëë. Ïðèâåäåííûå çàòðàòû ñîñòà-
âÿò 300–350 äîëë./1000 ì3, öåíà ÇÏÃ äîëæíà
áûòü 360–400 äîëë./1000 ì3. Òàêàÿ öåíà ãàçà
óæå â íàñòîÿùåå âðåìÿ ìîæåò áûòü ïðèåìëå-
ìîé. Åñëè â Óêðàèíå 10 % ïðèðîäíîãî ãàçà çà-
ìåíèòü ÇÏÃ, íàäî áóäåò ïîñòðîèòü çàâîäû íà
6 ìëðä ì3/ãîä ÇÏÃ. Îáùèå êàïèòàëîâëîæåíèÿ
ñîñòàâÿò îêîëî 3 ìëðä äîëë., åæåãîäíî íàäî áó-
äåò äîáûâàòü è ïåðåðàáàòûâàòü îêîëî 15 ìëí ò
óãëåé äëÿ ïðîèçâîäñòâà ÇÏÃ. Ïîýòîìó ïðîèç-
âîäñòâî ÇÏÃ â Óêðàèíå â áëèæàéøèå ãîäû îñó-
ùåñòâëÿòüñÿ íå áóäåò. Íî, êàê è âî ìíîãèõ
ñòðàíàõ, ñëåäóåò ïðîâîäèòü íàó÷íûå ðàçðàáîò-
êè, ñîçäàâàòü îïûòíî-ïðîìûøëåííûå óñòàíîâêè
ïîëó÷åíèÿ ÇÏà èç ðàçëè÷íûõ âèäîâ òîïëèâà.
Áîëåå ïðèåìëåìûå ýêîíîìè÷åñêèå ïîêàçàòåëè
áóäóò äîñòèãíóòû ïðè êîìïëåêñíîé ïåðåðàáîòêå
óãëåé íà ñèíòåòè÷åñêèå æèäêèå òîïëèâà, âûñî-
êîêàëîðèéíûå ãàçû è õèìè÷åñêèå ïðîäóêòû [3].
Ñïèñîê ëèòåðàòóðû
1. Õèìè÷åñêèå âåùåñòâà èç óãëÿ / Ïîä ðåä.
Þ.Ôàëüáå. — Ì. : Õèìèÿ, 1980. — 516 ñ.
2. Ñóëüæèê Í.È., Ñòåïàíîâ À.Â. Ðåñóðñîñáåðåæå-
íèå â íåôòÿíûõ ïðîèçâîäñòâàõ. — Ê. : Íàóê.
äóìêà, 2000. — 240 ñ.
3. Ñòåïàíîâ À.Â., Êîâòóí Ã.À., Ìàòóñåâè÷ Ã.Ã.,
Ñóëüæèê Í.È. Ðåñóðñîñáåðåæåíèå è ýíåðãîõèìè-
÷åñêîå èñïîëüçîâàíèå íåôòè. — Ê. : Íàóê. äóìêà,
2008. — 240 ñ.
4. Ìàñëåííèêîâ Â.Ì., Âûñêóáåíêî Þ.À. è äð. Ïà-
ðîãàçîâûå óñòàíîâêè ñ âíóòðèöèêëîâîé ãàçèôèêà-
öèåé è ýêîëîãè÷åñêèå ïðîáëåìû ýíåðãåòèêè. —
Ì. : Íàóêà, 1983. — 260 ñ.
5. Îëüõîâñêèé Ã.Ã. Òåõíîëîãèè äëÿ òåïëîâûõ ýëåê-
òðîñòàíöèé // Òåïëîýíåðãåòèêà. — 1999. —
¹ 8. — Ñ. 20–25.
6. Ñàëàìîâ À.À. Ïàðîãàçîâûå óñòàíîâêè ñ ãàçèôèêà-
öèåé òîïëèâà è ñîêðàùåíèåì âûáðîñîâ ÑÎ2 //
Òàì æå. — 2005. — ¹ 2. — Ñ. 78–80.
7. Êåïñåëü Ê. Ïðîìûøëåííûå îáëàñòè ïðèìåíåíèÿ
êîðîòêîöèêëîâîé àäñîðáöèè ïðè ïåðåìåííîì äàâ-
ëåíèè // Òåõíè÷. ãàçû. — 2005. — ¹ 2. —
Ñ. 36–32.
8. Êîð÷åâîé Þ.Ï., Ìàéñòðåíêî À.Þ., Òîïàë À.È.
Ýêîëîãè÷åñêè ÷èñòûå óãîëüíûå òåõíîëîãèè. — Ê.
: Íàóê. äóìêà, 2004. — 186 ñ.
9. Ëîì Ó.Ï., Óèëüÿìñ À.Ô. Çàìåíèòåëè ïðèðîäíîãî
ãàçà. — Ì. : Íåäðà, 1979. — 248 ñ.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 16.02.09
18 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2010. ¹ 2
Fuel Gasification with Adsorptive Air Separation
and Natural Gas Substitute Manufacture
Stepanov A.V., Matusevich G.G., Polunkin E.V.
Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of NASU, Kiev
The technical substantiation of the new type complex installation including adsorptive
air separation, steam and oxygen fuel gasification, steam and gas power plant on syn-
thetic gas and natural gas substitute manufacture is presented. It is displayed that energy
consumption essential decrease in oxygen manufacture can be achieved by adsorptive air
separation and processes diversification. The technology results in net efficiency factor of
integrated installation increase, natural gas substitute production and electric power cost
price decrease.
Key words: fuel gasification, natural gas substitute, adsorptive air separation.
Received February 16, 2009
|