Analysis of prospects of the hard fuel using for the heating systems

Possibilities of large gasification complexes creation for the increase of efficiency of the coal using are analyzed. On the basis of analysis it is recommended the creation of such systems as sources of energy resources for work of modern vapor-gas power stations of different type, including therma...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2006
Автори:	Tarasenko P.V., Bilodid V.D.
Формат:	Стаття
Мова:	Українська
Опубліковано:	General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine 2006
Теми:	gasification complex coal vapor-gas power stations thermal energy.
Онлайн доступ:	https://systemre.org/index.php/journal/article/view/288
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	System Research in Energy
Завантажити файл:

Репозитарії

System Research in Energy

_version_	1871103484060762112
author	Tarasenko P.V. Bilodid V.D.
author_facet	Tarasenko P.V. Bilodid V.D.
author_institution_txt_mv	[ { "author": "Tarasenko P.V.", "institution": null }, { "author": "Bilodid V.D.", "institution": null } ]
author_sort	Tarasenko P.V.
baseUrl_str	https://systemre.org/index.php/journal/oai
collection	OJS
datestamp_date	2026-07-18T12:57:35Z
description	Possibilities of large gasification complexes creation for the increase of efficiency of the coal using are analyzed. On the basis of analysis it is recommended the creation of such systems as sources of energy resources for work of modern vapor-gas power stations of different type, including thermal power stations for providing of communal needs in thermal energy.
first_indexed	2026-03-24T02:01:20Z
format	Article
fulltext	ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №14/2006 35 ÑÈÑÒÅÌÍ² ÄÎÑË²ÄÆÅÍÍß ÒÀ ÊÎÌÏËÅÊÑÍ² ÏÐÎÁËÅÌÈ ÅÍÅÐÃÅÒÈÊÈ Теплова енергія споживається в різних галу- зях економіки України – для технологічних пот- реб, забезпечення опалення виробничих і житло- вих приміщень, гарячого водопостачання та з ін- шою метою. На ці потреби витрачається до 30% паливно-енергетичних ресурсів, що споживають- ся в країні. Житлово-комунальне господарство України є одним із найбільших споживачів паливно-енерге- тичних ресурсів. Підприємства житлово-кому- нального господарства щорічно споживають близько 8,2 млрд·кВт год електроенергії, понад 8,5 млрд куб. м природного газу. Витрати палива та енергії на одного мешканця житлового фонду в Україні становлять 1,3-1,4 т у.п., що більше ніж у півтора рази перевищує зарубіжні показники, від- несені на одиницю виготовленої продукції та нада- них комунальних послуг. Витрати палива на ви- роблення 1 Гкал теплоти в комунальній енергети- ці становлять 185-190 кг у.п., тоді як для передових країн цей показник не перевищує 145-150 кг у.п. Такий стан споживання енергоресурсів зу- мовлений низкою причин, основними з яких є відсутність економічної мотивації до викорис- тання енергозберігаючих технологій та обмеже- ність фінансових ресурсів, що можуть бути вико- ристані на модернізацію та переоснащення під- приємств комунально-житлового господарства. Крім того, обмеженість ресурсів природного газу в Україні та його висока ціна останнім часом зу- мовлюють необхідність пошуку альтернативних джерел для забезпечення паливом комунальної сфери. Одним із таких перспективних джерел, на думку авторів статті, може стати синтез-газ як продукт газифікації вугілля, твердих побутових відходів і біомаси. Порівняльний аналіз технологій спалювання вугілля в топках котлоагрегатів Технології факельного спалювання. Зроста- юче використання на ТЕС і ТЕЦ високозольного, високосірчистого та малореакційного твердого палива наражається на чималі труднощі. Тради- ційна технологія факельного спалювання часто не забезпечує високу ефективність використання такого палива. Ця технологія важко пристосову- ється до зміни його якості. При використанні ву- гілля з різко змінними температурними і в'язкіс- ними характеристиками мінеральної компоненти спостерігається шлакування нижньої частини то- почних камер. При використанні малореакційно- го палива стрімко зростають втрати горючої ком- поненти з важкою та леткою золою (до 15-30%) [1]. Це змушує працювати з надлишком повітря, що, в свою чергу, призводить до значного підви- щення вмісту оксидів азоту в димових газах [2]. Факельне спалювання супроводжується високим питомим виходом леткої золи [3]. Так, на ТЕС потужністю 4000 МВт (Казахстан) щороку з ди- мових газів видалялось близько 7 млн т леткої зо- ли. Постійною є також проблема боротьби з еро- зією теплообмінних поверхонь. У всіх випадках зберігається необхідність очистки димових газів від двооксиду сірки. Спроби зв'язувати двооксид сірки додаванням у факел карбонатів не є ефек- тивним. До того ж, унаслідок наявності сульфіту кальцію та непрореагованого карбонату якість золи погіршується ще більше. Через невелику теплонапруженість (qv=170-200 кВт/м3, для по- рівняння: навіть у шарових топках qv сягає 290 кВт/м3 [5]) пиловугільні топки відзначаються ве- ликими габаритами. Технологія спалювання в циклонних топках. Ця технологія відома досить давно [6-9] і ґрунту- ється на створенні всередині спеціальної футеро- ваної водоохолоджуваної камери потоків повіт- ря, які здатні захоплювати за собою всі часточки подрібненого палива і змушувати їх організовано циркулювати до повного вигоряння. В конструк- тивному відношенні циклонні камери бувають із горизонтальним і вертикальним рухом матері- ального потоку [7, 8]. Оскільки потік рухається за спіраллю, то час перебування палива в зоні го- ріння значно зростає, відповідно зростає і його одночасна кількість у топці. Паливо і окисник добре перемішуються. Ці фактори сприяють до- АНАЛІЗ ПЕРСПЕКТИВ ВИКОРИСТАННЯ ТВЕРДОГО ПАЛИВА ДЛЯ ТЕПЛОФІКАЦІЙНИХ СИСТЕМ УДК 621.31 П.В. ТАРАСЕНКО, канд. хім. наук, В.Д. БІЛОДІД, канд. техн. наук (Інститут загальної енергетики НАН України, Київ) Проаналізовано можливості створення великих газифікаційних комплексів для підвищення ефективності викорис- тання вугілля. На основі здійсненого аналізу рекомендовано створення таких систем як джерел енергоресурсів для роботи сучасних парогазових електростанцій різного типу, в т.ч. ТЕЦ для забезпечення комунальних потреб у тепло- вій енергії. сягненню в камері високої температури (1700оС і більше), отже, і високої конверсії навіть антраци- тового штибу (АШ). Шлаковий розплав стікає через отвір у нижній частині камери. В циклон- них топках порівняно з факельними добре згоряє грубодисперсне паливо, що здешевлює його під- готовку. До переваг також належить високий сту- пінь вловлювання золи у вигляді рідкого шлаку (85-90% і навіть вище за наявності шлакової ван- ни [3, 7]). Це зменшує абразивне зношування і шлакування теплообмінних поверхонь і наванта- ження на систему пилоочистки димових газів. Шлак, на відміну від леткої золи, має різноманіт- не застосування [7, 10], не пилить, він зручніший у транспортуванні, а в разу необхідності захоро- нення займає значно менше місця. Верхньою ме- жею зольності використовуваного в циклонних топках палива вважається величина в 34-36% [9]. У практиці циклонні топки часто використову- ються в якості "плавильних передтопок", конс- труктивно відокремлених від теплообмінної час- тини котла ("виносних") чи утворюючих з нею єдине ціле ("інтегрованих"). При цьому гарячий матеріальний потік з передтопки направляється в нижню частину котла, в так звану "камеру дого- ряння" [7, 11]. За наявності кількох передтопок (до 14) в одному котлоагрегаті з'являється мож- ливість у широких межах регулювати паропро- дуктивність відключенням окремих із них, не по- рушуючи оптимального режиму роботи решти. Є приклад використання інтегрованих передтопок із горизонтальним вводом пиловугільної суміші в котлоагрегаті для паротурбінної установки (ПТУ) потужністю 700 МВт [7]. Циклонні топки відзначаються найвищою теплонапруженістю: qv для вертикальних топок досягає 1750 кВт/м3, а для горизонтальних – до 4650 кВт/м3 [5]. До недоліків технології з використовуванням циклонних топок належать наявність втрат теп- лоти зі шлаковим розплавом, але ці втрати ком- пенсуються рештою переваг. Зрештою, теплоту шлакового розплаву можна й утилізувати. Крім того, внаслідок високої температури горіння в ди- мових газах спостерігається підвищений вміст ок- сидів азоту. Сірка палива, як і за факельного го- ріння, повністю переходить у димові гази у вигля- ді двооксиду і частково триоксиду, чому сприяє висока температура. Її ж зв'язування карбонатами на стадії горіння залишається малоефективним. Технологія спалювання в топках циркулюю- чого киплячого шару (ЦКШ). У топках ЦКШ ви- соке вигоряння палива забезпечується багаторазо- вою циркуляцією гарячого коксо-зольного виносу. Діапазон регулювання потужності в більшості тех- нологій ЦКШ більш широкий, ніж для факельних топок. На цю технологію покладались значні надії, але аналіз літературних даних свідчить, що в реа- лізації даного напряму існують значні труднощі, тож оптимізм здається передчасним [12]. Для ста- більної роботи ЦКШ температура "киплячого" ма- теріалу не повинна перевищувати 825-950оС [12, 13]. У випадку застосування палива з низькою температурою розм'якшення золи вимагаються жорсткі умови підтримки верхньої межі темпера- тури для запобігання агломерації матеріалу в кип- лячому шарі, зашлаковування топки і виникнення аварійної ситуації [14]. З порівняно низькою тем- пературою горіння пов'язана і порівняно низька питома продуктивність топок ЦКШ (qv = 290 кВт/м3 [12]) та їх великі габаритні розміри. Топки ЦКШ чутливі до вмісту тонких пиловидних фрак- цій у паливі: в разі їх значного вмісту та за низької реакційної здатності (що характерно для вугілля марки АШ) конверсія палива за один цикл може бути досить низькою. Спалювання на напівпромисловій установці коксового дріб'язку фракції 0,297-6,35 мм показа- ло ступінь його вигоряння за один прохід 92%. В свою чергу, при спалюванні в оптимальних умовах такого самого коксу фракції 0-6,35 мм ступінь вигоряння за один прохід знизилась до 81-84%. Це за умови надлишку повітря у 8-31%. Повернення леткого виносу підвищило ступінь вигоряння до 94% при зменшенні надлишку по- вітря. Але в авторів виникли сумніви щодо "мож- ливості здійснити безперервний процес повер- нення продуктів виносу без перевантаження цик- лу [13]" за високого вмісту тонких пиловидних фракцій та низької реакційної здатності палива. Є дані [5], що для повного вигоряння палива кратність циркуляції леткого виносу може дося- гати 50. Для досягнення високої енергопродук- тивності топки необхідно підтримувати високу швидкість матеріального потоку в киплячому шарі (6-8 м/с), але при цьому з шару виносяться невигорелі часточки менші за 6 мм [5]. Кількість коксо-зольного виносу в одному циклі може до- сягати 40-80% [14]. В установці ЦКШ тепловою потужністю 400 МВт концентрація твердих час- точок на виході становить 20-30 кг/м3 [15]. Отже, за високого вмісту пиловидних фрак- цій, високої зольності та низької реакційності па- лива цикл може швидко перевантажитись. У та- кому випадку для збереження високої конверсії палива необхідно зменшувати швидкість матеріа- лу в киплячому шарі, що призводить до зменшен- 36 ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №14/2006 ÑÈÑÒÅÌÍ² ÄÎÑË²ÄÆÅÍÍß ÒÀ ÊÎÌÏËÅÊÑÍ² ÏÐÎÁËÅÌÈ ÅÍÅÐÃÅÒÈÊÈ ня продуктивності. Для збереження продуктив- ності необхідно виводити з циклу певну кількість коксо-зольного виносу, що знижує конверсію па- лива. Доводиться вирішувати ще одну суттєву проблему: великий об'єм циркулюючого твердо- го матеріалу створює серйозне ерозійне наванта- ження на теплообмінні поверхні котла, циклон і тракт повернення виносу. При цьому найефек- тивніші топки ЦКШ із зануреними в киплячий шар виносними теплообмінними поверхнями (Лургі) є також найбільш вразливими – зовніш- ня ерозія труб золою і паливом може сягати в ЦКШ кількох десятків (!) мм на рік [5, 16, 17]. Це вимагає великих постійних затрат на оновлення поверхонь нагріву, застосування спеціальних зносостійких покриттів. Слід зазначити, що через постійне зростання вартості енергоносіїв все більше уваги приділяєть- ся підвищенню ККД ПТУ. Для прогресу в цьому напрямі є один шлях – підвищення робочих пара- метрів пари – тиску до 300 бар, температури до 600-650оС [18]. При цьому ККД ПТУ може дося- гати 45-47%. Наприклад, ТЕС у Шанхаї потужніс- тю 900 МВт за робочого тиску пари 279 бар і тем- ператури до 568оС має ККД, що перевищує 42%. Тривають роботи з упровадження 700оС – технології з тиском пари до 375 бар із надією от- римати ККД ПТУ понад 50% [19]. За таких пара- метрів пари теплообмінні поверхні котлів хоча і виготовляються із дорогих сплавів на нікелевій основі, але все одно працюють на межі можливос- тей матеріалів, і додатковий зовнішній ерозійний і абразивний вплив на них матеріалу киплячого шару і циркулюючого коксо-зольного виносу є практично неприпустимим. Технологія ЦКШ супроводжується утворен- ням великих об'ємів леткої золи, зберігається та- кож необхідність очистки димових газів від дво- оксиду сірки. Реконструкція топок пиловугіль- них парових котлів із заміною їх топками ЦКШ потребує збільшення на кілька метрів висоти топки та надбудови ліхтаря на несучих конструк- ціях котла, що не завжди є можливим [20]. Перевагою топок ЦКШ є знижений вміст ок- сидів азоту в димових газах внаслідок низької температури згоряння [13]. Технології з газифікацією вугілля Технологія інтегрованої газифікації для ро- боти установок комбінованого циклу (ІГКЦ). Як зазначено вище, перехід ПТУ на роботу з па- рою надкритичних параметрів гостро ставить завдання зменшення впливу паливно-зольної ма- си на теплообмінні поверхні котла. Адже в цьому випадку такі явища, як шлакування поверхонь, перегрів окремих ділянок, їх зовнішня ерозія твердими паливно-зольними частинками, коро- зія під дією гарячих оксидів сірки, стають особ- ливо небезпечними. Тривала і надійна робота та- ких котлоагрегатів можлива мабуть лише в разі використання чистого газового палива. І при цьо- му ККД таких ПТУ очікується на рівні 50% чи трохи більше, хоча ці величини ще практично не підтверджено. А ще ж необхідно використовува- ти парові турбіни нових конструкцій чи, принай- мні, реконструювати діючі. До того ж, за такої технології повністю зберігаються гострі екологіч- ні проблеми: необхідність очистки димових газів від пилу та оксидів сірки, транспортування, скла- дування та утилізації леткої золи. Інший шлях підвищення ККД енергоустано- вок передбачає створення комплексних (бінар- них, комбінованих) парогазових установок (ПГУ): теплота згоряння природного газу спо- чатку використовується для роботи газотурбін- ної установки (ГТУ), вихлопні гази з якої посту- пають у котел-утилізатор, а пара з останнього ви- користовується для роботи ПТУ. На сьогодні та- кі ПГУ є досить поширеними, їхня загальна по- тужність досягає 3000 МВт. Останній приклад – пуск у жовтні 2005 року в Калінінграді (Росія) першої черги ТЕС з ПГУ, яка включає дві ГТУ, котел-утилізатор і одну ПТУ. Високотемпературні ГТУ простого циклу з їх помірною вартістю і високою надійністю вважа- ються ідеальними для використання в бінарних ПГУ [21]. Причому вже при застосуванні серій- них ГТУ і ПТУ з середніми показниками ККД, для комплексних ПГУ, працюючих на природно- му газі, за різними даними [18, 21, 22], ККД зна- ходиться в межах 54,6-62,7% (максимальна вели- чина належить до показників найпотужнішої з установок). Але робота ПГУ виключає можливість пря- мого застосування твердого палива. І в даному випадку єдиним шляхом його повернення в енерговиробництво є застосування технології з попередньою газифікацією та використанням синтез-газу, що і спостерігається останніми рока- ми в установках ІГКЦ. За такої схеми енергоус- тановки теплота гарячого синтез-газу з газогене- ратора (900-950оС) відбирається в котлі-утиліза- торі, і пара використовується для роботи ПТУ. Охолоджений синтез-газ очищається від сірко- водню і спрямовується в камеру згоряння ГТУ. Вихлопні гази з ГТУ також спрямовуються в ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №14/2006 37 ÑÈÑÒÅÌÍ² ÄÎÑË²ÄÆÅÍÍß ÒÀ ÊÎÌÏËÅÊÑÍ² ÏÐÎÁËÅÌÈ ÅÍÅÐÃÅÒÈÊÈ котел-утилізатор для одержання додаткової па- ри для роботи ПТУ. На даний час у світі вже працює значна кіль- кість демонстраційних і промислових установок з газифікацією твердого палива [23-25]. Газифі- кація здійснюється, як правило, у високотемпе- ратурних газогенераторах поточного типу з рід- ким шлакоутворенням [26], подача палива в біль- шості випадків здійснюється у вигляді водо-ву- гільних суспензій чи паст, що дозволяє одночасно використовувати різні відходи, які зазнають тон- кого подрібнення, в т.ч. пластмаси і біомаси [22]. Слід зазначити суттєву екологічну перевагу енергоустановок ІГКЦ. За прямого спалювання твердого палива в багатьох випадках використан- ня систем для запобігання шкідливим викидам у довкілля призводить до виникнення інших еко- логічних проблем, наприклад, до утворення вели- ких кількостей шламів у нерегенеративних про- цесах десульфуризації димових газів [27]. Водно- час при газифікації палива в установках ІГКЦ че- рез жорсткі вимоги до чистоти газу для роботи ГТУ синтез-газ узагалі не використовується без попередньої глибокої очистки від утворюваного при газифікації сірководню. І в цьому випадку вигідніше використовувати високосірчисте пали- во, адже рентабельність регенеративних устано- вок сіркоочистки є пропорційною до вмісту сір- ководню, що і застосовується на практиці. Варто зазначити, що Курахівська ТЕС щороку викидає з димовими газами понад 120 тис. т диоксиду сір- ки [14]. Його видалення призводить до утворен- ня великої кількості небажаних твердих відходів, тоді як при видаленні із синтез-газу відповідної кількості сірководню можна було б одержати до 62 тис. т високоякісної сірки (за ціною 140-150 дол./т). Що ж до пилоутворення, то воно відсут- нє в принципі внаслідок відсутності самих димо- вих труб на установках газифікації [28]. Характеристики кількох діючих чи близьких до пуску установок ІГКЦ 1. У США з 1996 року в демонстраційному ре- жимі працює ТЕС потужністю 250 МВт [29]. Па- ливо із вмістом сірки 2,3% у вигляді водо-вугіль- ної суспензії газифікується в реакторі типу Тек- сако, дуття – кисневе, очистка синтез-газу – хо- лодна, загальний ККД перевищує 40%. Виділе- ний сірководень на власній установці переробля- ється на сірчану кислоту – при роботі на повну потужність ТЕС щодня продає підприємству з виробництва добрив близько 100 т 98%-ної сірча- ної кислоти. 2. У США ПГУ потужністю 260 МВт з сер- пня 2000 року працює виключно на газифікова- ному нафтовому коксі. Там же з 2000 року поча- ла працювати на синтез-газі ПГУ потужністю 180 МВт [23]. 3. У Голландії в демонстраційному режимі на- дійно працює установка ІГКЦ потужністю нетто 253 МВт з газифікацією вугілля. Використову- ється газогенератор типу Шелл-Копперс, дуття – кисневе [25]. 4. В США ТЕС із ПГУ потужністю 580 МВт працює з газифікацією високосірчистого вугілля і твердого міського сміття з ККД 47,8% [25]. 5. В Італії працює ПГУ потужністю 242 МВт (нетто) з газифікацією високов'язких залишко- вих продуктів нафтопереробки в кількості 59 т/год і з вмістом сірки 6,8-8,6%. Залишки газифікують- ся в газогенераторі типу Тексако, дуття – кисне- ве. Виробництво сірки становить 4 т/год, вміст сірководню в синтез-газі після очистки не пере- вищує технічних вимог [30]. 6. У Великобританії планується введення в експлуатацію в 2006 році ТЕЦ із ПГУ потужніс- тю 432 МВт з газифікацією 123,5 т/год вугілля. Передбачається використати три газогенерато- ри типу Шеврон-Тексако з кисневим дуттям. Вважається, що загальний ККД становитиме 41,3% [31]. Загалом величина сумарного ККД діючих ус- тановок ІГКЦ з урахуванням ККД газифікації знаходиться в межах 40-45%, але вважається за можливе підвищення його до 48-50% [32]. До переваг установок ІГКЦ, крім незапереч- ної екологічної, належить їх здатність зменшува- ти "газову залежність" енергетики в умовах обме- женості геологічних запасів природного газу по- рівняно із запасами твердого палива [24]. Вважа- ється, що за певних змін у камерах згоряння газо- вих турбін та застосуванні відповідної газорозпо- дільчої автоматики ПГУ зможуть без порушення режиму роботи працювати як на природному га- зі, на синтез-газі чи навіть водні, так і на сумішах цих газів. Адже хоча теплота згоряння метану, ок- сиду вуглецю і водню значно відрізняється, під час їх спалювання в еквівалентних у тепловому відношенні кількостях об'єми димових газів у всіх випадках є близькими за рахунок різної вит- рати повітря та об'єму утворюваних вуглекисло- го газу та водяної пари: Так, в Італії при спорудженні ПГУ з газифіка- цією нафтових залишків передбачається можли- вість роботи газової турбіни на суміші синтез-га- зу з природним газом [31], а у Великій Британії 38 ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №14/2006 ÑÈÑÒÅÌÍ² ÄÎÑË²ÄÆÅÍÍß ÒÀ ÊÎÌÏËÅÊÑÍ² ÏÐÎÁËÅÌÈ ÅÍÅÐÃÅÒÈÊÈ планується будівництво ПГУ з роботою газової турбіни на чистому водні, одержуваному конвер- тацією синтез-газу [25]. Автономна газифікація палива для багатоцільового застосування синтез-газу За даними наукової літератури, станом на 2000 рік у світі працювало, будувалось і проекту- валось близько 160 газифікаційних установок [23]. У 2000-му і 2001 рр. лише з газогенератора- ми типу Тексако у промислову експлуатацію бу- ло введено 12 установок газифікації [25]. Далеко не всі діючі установки входять до складу ПГУ. Синтез-газ використовується також для вироб- ництва теплоти, технологічної пари, водню на потреби металургії [33] та інших галузей промис- ловості. В 2001 році потужності з виробництва синтез-газу з вугілля становили 40 тис. МВт у тепловому еквіваленті [26]. Якщо прийняти се- редній ККД газифікації в 75% і теплоту згоряння вугілля 20 МДж/кг, то це відповідатиме річній газифікації близько 8,4 млн т вугілля. Споживан- ня одержаного синтез-газу розподілилось таким чином: для виробництва електроенергії – 30%, у хімічній промисловості – 45%, для виробництва синтетичного рідкого палива – 25%. Отже частка синтез-газу, який використову- ється для виробництва електроенергії, не є знач- ною. В чому причина? За всіх очевидних переваг установок ІГКЦ, зокрема хороших ККД і, головне, екологічної чистоти, вони мають суттєвий недолік – занадто високий ступінь взаємозалежності бага- тьох процесів і вузлів, що вимагає надскладної системи керування їх роботою. В разі збою в робо- ті газогенератора порушується робота всієї систе- ми, і повернути її до стаціонарного режиму дуже важко. Установки ІГКЦ не вирізняються і швид- кістю пуску: розігрів газогенератора з холодного стану до початку подачі палива на демонстрацій- ній ТЕС у США займає 40 годин [29]. Є думка, що об'єднання обох технологій (газифікації та елек- трогенерації) не є доопрацьованим [18]. Разом із тим, існують певні сумніви, а чи пот- рібне таке об'єднання? Якщо розділити обидві технології, то газифікаційні установки працюва- тимуть як самостійні підприємства, залежні лише від стабільності поставок вугілля, а чистий син- тез-газ за відповідного тиску транспортувати- меться на ТЕС з ПГУ та котельні газопроводами. При цьому газопроводи виконуватимуть ще й певну буферну функцію. У випадку ж зменшення поставки синтез-газу чи для покриття пікових навантажень ПГУ або котельні переходять на ви- користання природного газу. Відокремлення установок газифікації дозво- лить відмовитись від компромісних технічних рі- шень, оптимізувати процес і здешевити установ- ку. Оцінку вартості сучасної газифікаційної уста- новки можна скласти з даних про вартість будів- ництва комплексу ІГКЦ потужністю 785 МВт нетто (935,4 МВт брутто) [23, 25]. При загальній вартості проекту в 1,1 млрд євро (з урахуванням інфляції) вартість газифікаційної складової (два газогенератори, киснева установка, система очис- тки газу) становить 35% від загальної, або 490 єв- ро/кВт (нетто). Оскільки автономні газифікаційні установки практично не мають обмежень за потужністю, це дозволить використовувати в їх складі найбільші кисневі установки, отже, зменшити собівартість кисню (для кисневих установок існує пряма за- лежність між потужністю і економічністю). За рахунок можливості повернення в газоге- нератор фізичної теплоти синтез-газу у вигляді пари, підігрітих кисню і водо-вугільної суспензії (відбір теплоти синтез-газу в комплексах ІГКЦ призводить до необхідності спалювання в газоге- нераторі додаткової частки палива і більшої вит- рати кисню) підвищиться термічний ККД гази- фікації за одночасної економії кисню. На потужних газифікаційних установках мо- же бути раціональним і застосування сучасних установок грануляції шлаку з утилізацією його теплоти. Є приклад такої установки [34]. Вона є невеликою за розміром, займає мало місця, є без- печною, працює в автоматичному режимі. Водяна пара, що утворюється при грануляції, поверта- ється в процес у вигляді конденсату. При розміщенні газифікаційних установок поблизу місць видобування вугілля чи біля вуг- лезбагачувальних фабрик, що може стати харак- терним насамперед для районів Донбасу, до міні- муму скоротяться транспортні витрати на пере- везення палива, а в разі потреби з'явиться мож- ливість захоронення шлаку в шахтних виробках, як це практикується в деяких країнах [9]. Заводи з виробництва синтез-газу можна буде розташовувати на певній відстані від населених Газ Qн, МДж/м 3 Vекв., м 3 Vпов., м 3 Vдим.газ., м 3 СН4 39,73 1,0 9,57 10,57 СО 12,57 3,17 7,58 9,17 Н2 10,79 3,69 8,83 10,68 ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №14/2006 39 ÑÈÑÒÅÌÍ² ÄÎÑË²ÄÆÅÍÍß ÒÀ ÊÎÌÏËÅÊÑÍ² ÏÐÎÁËÅÌÈ ÅÍÅÐÃÅÒÈÊÈ пунктів (наприклад 5-50 км). У цьому випадку споживачі синтез-газу (невеликі ТЕЦ чи котель- ні) доцільно розмістити безпосередньо в житло- вих районах навколишніх міст і на територіях підприємств, що потребують теплової енергії. Синтез-газ буде подаватися спеціальним газо- проводом і використовуватиметься на місці спо- живання залежно від потреби. При потребі син- тез-газ може заміщуватися природним газом (у разі виникнення аварійних ситуацій чи тимчасо- вих затримок з поставками твердого палива). Ре- зервним джерелом палива при цьому залишиться природний газ, запаси якого зберігатимуться у газосховищах. Застосування газифікаційних комплексів для енергопостачання комунальної сфери за такою схемою вирішить проблему забруднення при ви- користанні твердих видів палив (особливо вугіл- ля) у населених пунктах. Заводи з виробництва синтез-газу будуть винесені за межі населених пунктів і їх шкідливий вплив буде певною мірою локалізований. При цьому слід мати на увазі, що заходи з локалізації шкідливого впливу газового заводу будуть дешевшими, оскільки при збіль- шенні масштабів виробництва їх питома вартість буде знижуватись. Якщо ж спалювати вугілля безпосередньо у споживачів на території населе- ного пункту на дрібних установках (котлах), заб- руднення неминуче буде значно більшим, що позначиться на платі за забруднення і в кінцево- му підсумку стане причиною підвищеної вартості теплової енергії для споживачів. Набуття практичного досвіду експлуатації та- ких установок та їх вдосконалення дасть змогу в разі потреби збільшувати обсяги виробництва синтез-газу і його частку в роботі енергетичних ПГУ чи діючих ПТУ на газі, нарощувати його ви- робництво на спеціальних газових заводах, а та- кож використовувати синтез-газ для теплопоста- чання через міні-котельні в житлово-комунальній сфері, для виробництва водню та з іншою метою. Висновки і пропозиції 1. Всі технології прямого спалювання вугілля не позбавляють необхідності очистки димових газів від оксидів сірки та пилу, виключають мож- ливість застосування високоефективних ПГУ. Використання твердого палива для одержання пари з надкритичними параметрами знижує на- дійність і кампанію котлоагрегатів. 2. Технологія ІГКЦ є екологічно найкращим засобом використання твердого палива в енерге- тиці, забезпечує високий ККД на існуючому електрогенеруючому обладнанні, може давати додаткову продукцію – товарну сірку. Але ком- плекси відзначаються складністю керування, низькою готовністю до роботи. 3. Пропонується створення спеціалізованих газифікаційних установок. Такий підхід збереже всі екологічні переваги комплексів ІГКЦ, додат- ково надасть змогу газифікаційним установкам працювати в оптимальному режимі, спростить систему керування, підвищить їх надійність і еко- номічність. На ПГУ з'явиться можливість при зміні обставин гнучко оперувати співвідношен- ням синтез – газ – природний газ. Стане можли- вим використовувати синтез-газ для інших пот- реб, зокрема для теплопостачання через міні-ко- тельні, для роботи діючих ПГУ, для одержання водню тощо. 40 ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №14/2006 ÑÈÑÒÅÌÍ² ÄÎÑË²ÄÆÅÍÍß ÒÀ ÊÎÌÏËÅÊÑÍ² ÏÐÎÁËÅÌÈ ÅÍÅÐÃÅÒÈÊÈ 1. Корчевой Ю.П., Майстренко А.Ю., Вольчин И.А. Экологические аспекты сжигания высокосернистых углей в циркулирую- щем кипящем слое. – Экотехнологии и ресурсосбережение. – 1997. – № 5. – С. 40-43. 2. Дорошин Г.А., Ткацкая О.С., Мусаев М.Т., Дмитриенко Л.Н. Влияние режимных параметров на уровень образования окис- лов азота в вихревом факеле кузнецкого угля // Топочный процесс при сжигании низкосортных топлив / Сб.науч. тр. – М.: 1988, с. 37-44. 3. Альтшулер В.С. Новые процессы газификации твердого топлива. – М.: 1976. – 280 с. 4. Дорощук В.Е., Рубин В.Б. Котельные и турбинные установки энергоблоков мощностью 500 и 800 МВт. Создание и освое- ние. – М.: 1979. – 680 с. 5. Карпенко Е.И., Мессерле В.Е., Перегудов В.С. Основные этапы совершенствования способов сжигания твердых топлив и их наиболее перспективные направления. – Теплоэнергетика. – 2003. – № 12. – С. 42-45. 6. Маршак Ю.Л. Топки с сухим и топки с жидким шлакоудалением. – М.: 1960. – 23 с. 7. Маршак Ю.Л., Миронов С.Н. Современные зарубежные топочные устройства с жидким шлакоудалением. – М.: 1962. – 158 с. 8. Маслов В.Е., Пугач Л.И. Сжигание кузнецких энергетических углей в топках с жидким шлакоудалением. – М.: 1972. – 120 с. 9. Корчевой Ю.П., Майстренко А.Ю., Чернявский Н.В., Яцкевич С.В. Направление реконструкции пылеугольных ТЭС Украи- ны. – Экотехнологии и ресурсосбережение. – 1997. – № 5. – С. 3-13. 10. Мокрушин А.Р., Логунов А.А., Самерсова А.В. Использование золошлаковых отходов ТЭС в энергетическом строительс- тве. – Л.: 1975. – 93 с. 11. Маршак Ю.Л. Топочные устройства с вертикальными циклонными предтопками. – М.-Л.: 1966. – 320 с. 12. Доброхотов В.И., Троицкий А.А. Дальнейшее техническое совершенствование ТЭС на органическом топливе // Совре- менные проблемы энергетики / Сб.науч.тр. – М.: 1984. – С. 84-120. 13. Тейлор Т.Е. Результаты экспериментальных исследований сжигания угля на полупромышленной установке с псевдоожи- женным слоем диаметром 0,46 м. // Новое в теории и практике псевдоожижения / Сб.науч.тр. – М.: 1980. – С. 28-40. 14. Кравцов В.В., Педос В.А., Махмудов А.Г. Оптимальное использование угля на современном рынке энергии. – Донецк: 1998. – 217 с. 15. Корчевой Ю.П., Кузьменко Б.В., Майстренко А.Ю. Современные угольные энерготехнологии. – Киев, "Наукова думка": 1988. – 64 с. 16. Симанов В.И., Рукавцова В.Е. Исследования и разработки по применению вихревых топок и топок с кипящим слоем для сжигания экибастузских углей / Тезисы докладов ІІ всесоюзного н.-техн.семинара "Сжигание топлив с минимальными вредными выбросами". – Таллин: 1978. – С. 8-10. 17. Воинов А.П. Положение котельной трубы в кипящем слое и ее внешняя эрозия. – Теплоэнергетика. – 2003. – № 8. – С. 73-78. 18. Гастайгер Г., Стамателопоулос Г.-Н. Угольные электростанции – современный уровень техники и перспективы разви- тия на будущее. – Черные металлы. – 2002. – № 10. – С. 26-35. 19. Bauer F., Stamatelopoulos G.-N., Vortmeyer N., Bugge F. Driving coal-fired power plants to over 50% efficiency. – VGB Power Techn., Int. Ed., 2003, vol. 83, № 12, p. 97-100. 20. Ольховский Г.Г., Тумановский А.Г. Применение новых технологий при техническом перевооружении угольных ТЭС. – Теплоэнергетика. – 2003. – № 9. – С. 7-18. 21. Ольховский Г.Г. Газовые турбины для энергетики. – Теплоэнергетика, 2004, № 1, с. 33-43. 22. Eurlings J.Th.G.M. The future for the IGCC: scale, fuels and products. – Mod. Power Syst., 1997. – vol. 17. – № 11. – P. 32-44. 23. Stambler I.Gasification meeting looks at new petcoke plants and IGCC design. – Gas Turbine World. – 2000. – vol. 30. – № 6. – Р. 22-25. 24. Гольдштейн А.Д., Позгалев Г.И., Доброхотов В.И. Состояние развития ПГУ на твердом топливе. – Теплоэнергетика. – 2003. – № 2. – С. 16-23. 25. Саламов А.А. Тепловые электростанции с газификацией топлива. – Теплоэнергетика. – 2004. – № 5. – С. 75-77. 26. Степанов С.Г. Развитие технологий и новые подходы к газификации угля. – Теплоэнергетика. – 2004. – № 9. – С. 40-43. 27. Христианович С.А., Джейнс Т.К. Парогазовые установки с внутрицикловой газификацией топлива и экологические проблемы энергетики. – М., 1983. – 264 с. 28. Беликов С.Е., Котлер В.Р. Нулевые выбросы в атмосферу. – Теплоэнергетика. – 2004. – № 1. – С. 69-72. 29. Макензи Д. ПГУ с внутрицикловой газификацией: новые перспективы угольных ТЭС. – Мировая электроэнергетика. – 1998. – № 1. – С. 23-25. 30. Котлер В.Р. Газотурбинные установки и проблема вредных выбросов в атмосферу. – Теплоэнергетика. – 2003. – № 8. – С. 73-78. 31. Саламов А.А. Парогазовые установки с газификацией топлива и сокращение выбросов СО2. – Теплоэнергетика. – 2005. – № 2. – С. 78-80. 32. Вихрев Ю.B. Пути повышения экономичности современных углесжигающих энергоустановок. // Экономия энергии / Информ.-реферативный сб. – 2002. – № 1. – С. 57-58. 33. Такке К.-Г., Штефен Р. Использование водорода для восстановления железной руды. Современное состояние и перспек- тивы. – Черные металлы. – 2004. – № 9. – С. 16-23. 34. Гроспич К.-Х., Эверс В., Домбровски Г. Новая установка грануляции шлака: улучшение хода процесса и повышение про- изводительности. – Черные металлы. – 2004.– № 1. – С. 20-26. ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №14/2006 41 ÑÈÑÒÅÌÍ² ÄÎÑË²ÄÆÅÍÍß ÒÀ ÊÎÌÏËÅÊÑÍ² ÏÐÎÁËÅÌÈ ÅÍÅÐÃÅÒÈÊÈ
id	systemreorg-article-288
institution	System Research in Energy
keywords_txt_mv	keywords
language	Ukrainian
last_indexed	2026-07-19T01:08:56Z
publishDate	2006
publisher	General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine
record_format	ojs
resource_txt_mv	systemreorg/9b/03935a8e91db111abb7c49ec562d3c9b.pdf
spelling	systemreorg-article-2882026-07-18T12:57:35Z Analysis of prospects of the hard fuel using for the heating systems Аналіз перспектив використання твердого палива для теплофікаційних систем Tarasenko P.V. Bilodid V.D. gasification complex, coal, vapor-gas power stations, thermal energy. газифікаційні комплекси, вугілля, парогазові електростанції, теплова енергія. Possibilities of large gasification complexes creation for the increase of efficiency of the coal using are analyzed. On the basis of analysis it is recommended the creation of such systems as sources of energy resources for work of modern vapor-gas power stations of different type, including thermal power stations for providing of communal needs in thermal energy. Проаналізовано можливості створення великих газифікаційних комплексів для підвищення ефективності використання вугілля. На основі здійсненого аналізу рекомендовано створення таких систем як джерел енергоресурсів для роботи сучасних парогазових електростанцій різного типу, в т.ч. ТЕЦ для забезпечення комунальних потреб у тепловій енергії. General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine 2006-12-04 Article Article application/pdf application/pdf https://systemre.org/index.php/journal/article/view/288 System Research in Energy; No. 2 (14) (2006): The Problems of General Energy; 35-41 Системні дослідження в енергетиці; № 2 (14) (2006): Проблеми загальної енергетики; 35-41 2786-7102 2786-7633 uk https://systemre.org/index.php/journal/article/view/288/235 https://systemre.org/index.php/journal/article/view/288/236 Copyright (c) 2006 Tarasenko P.V., Bilodid V.D. https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0
spellingShingle	gasification complex coal vapor-gas power stations thermal energy. Tarasenko P.V. Bilodid V.D. Analysis of prospects of the hard fuel using for the heating systems
title	Analysis of prospects of the hard fuel using for the heating systems
title_alt	Аналіз перспектив використання твердого палива для теплофікаційних систем
title_full	Analysis of prospects of the hard fuel using for the heating systems
title_fullStr	Analysis of prospects of the hard fuel using for the heating systems
title_full_unstemmed	Analysis of prospects of the hard fuel using for the heating systems
title_short	Analysis of prospects of the hard fuel using for the heating systems
title_sort	analysis of prospects of the hard fuel using for the heating systems
topic	gasification complex coal vapor-gas power stations thermal energy.
topic_facet	gasification complex coal vapor-gas power stations thermal energy. газифікаційні комплекси вугілля парогазові електростанції теплова енергія.
url	https://systemre.org/index.php/journal/article/view/288
work_keys_str_mv	AT tarasenkopv analysisofprospectsofthehardfuelusingfortheheatingsystems AT bilodidvd analysisofprospectsofthehardfuelusingfortheheatingsystems AT tarasenkopv analízperspektivvikoristannâtverdogopalivadlâteplofíkacíjnihsistem AT bilodidvd analízperspektivvikoristannâtverdogopalivadlâteplofíkacíjnihsistem

Analysis of prospects of the hard fuel using for the heating systems

Репозитарії

Схожі ресурси