![]() |
|
|
Введение в водородную энергетику3—1123 К происходит пиролиз исходного угля продуктами газификации. Поэтому получающийся газ содержит продукты пиролиза, хотя при указанной температуре в среде водяного пара они частично разлагаются. Часть образовавшегося полукокса поступает в собственно кипящий слой газификатора. В верхнюю часть слоя поступает регенерированный доломит с температурой около 1300 К. В нижнюю часть слоя подается паровое дутье. Образующаяся в результате реакции с водяным паром двуокись углерода вступает в реакцию с СаО, образуя доломит и поставляя теплоту для эндотермической реакции угля с водяным паром. Более крупные и тяжелые частицы СаСОз постепенно опускаются в нижнюю часть слоя. Непрореагировавший уголь и зо- 63 ла уносятся газами вверх, а-СаС03 выводится из газификатора и направляется на регенерацию. Регенерация представляет собой эндотермический процесс, происходящий при температуре около 1300 К: СаС03 = СаО + С02. В регенераторе также организуется кипящий слой. Здесь теплоту для реакции регенерации поставляет сжигание в воздухе части полукокса, выводимого из камеры термического разложения (см. рис. 2.5). Регенерированный доломит возвращается в газификатор, а дымовые газы из регенератора вместе с золой направляются на утилизацию теплоты, в частности на производство водяного пара в котле-утилизаторе. Таким образом, в конечном итоге теплоту для эндотермической реакции газификации угля водяным паром поставляет горение того же угля, но так как продукты сгорания не смешиваются с продуктами газификации, может быть использовано дешевое воздушное дутье. Недостатком процесса С02 — акцептор является сравнительно низкая температура газификации, лимитируемая термической стойкостью доломита (-—-1123 К). Из-за этого в газе, как уже отмечалось, остаются продукты пиролиза и требуется специальная очистк-а как газов, так и воды. Газ, получаемый по этому методу, содержит (по объему): 16% СО, 11 % С02, 56 % Н2, 15% СН4 (прочие компоненты — около 2 %). Таким образом, содержание водорода достаточно велико, но велико и содержание метана, связанное с высоким давлением. 2.3. Экономические показатели процессов получения водорода с помощью угля Как уже отмечалось, для получения водорода с помощью угля пригоден любой способ газификации. Продуктом газификации является синтез-газ (смесь СО и Н2), состав которого лишь в незначительной степени зависит от способа газификации и свойств исходного угля. Отличительной особенностью процесса газификации, направленного на получение водорода, является необходимость проведения реакции сдвига (2.8), превращающей в пределе синтез-газ в чистый водород. Сегодня в нашей стране нет действующих промышленных установок для получения из угля синтез-газа, что не позволяет привести надежные экономические характеристики соответствующих процессов, В то же время за рубежом, и прежде всего в США и ФРГ, подобные установки имеются, и в литературе приводятся их экономические показатели. Несмотря на то, что система подсчета стоимости производства какого-либо продукта в нашей стране и за рубежом различна, а также на то, что в разных источниках приводятся подчас расходящиеся данные, использование зарубежных экономических показателей позволяет получить некоторые оценки, которые могут помочь судить о потенциальных возможностях метода получения водорода с помощью угля. За рубежом достаточно распространены установки для получения различных продуктов из угля, основанные на газификации по методу Копперс-Тотцека. Западногерманская фирма «Крупп — Копперс» построила и продолжает сооружать заводы по производству из угля синтетических жидких топлив, аммиака, метанола, водорода с газификаторами Копперс-Тотцека во многих странах мира. Единичная производительность такого газификатора достигла 50 000 м3-ч~! по синтез-газу. Применительно к получению водорода в [18] приводится расход сырого угля предприятием, производящим 2 400 000 м3 водорода в сутки: Для газификации, ГДж на 1000 м3 .... Для производства энергии, ГДж иа 1000 м! Итого, ГДж на 1000 м3........ Отметим, что это соответствует довольно низкому КПД процесса, равному 46%. Стоимость предприятия составляет 280 млн. марок ФРГ [вместе со всеми вспомогательными установками, необходимыми для работы предприятия (кислородной установкой, электростанцией и пр.)] без учета средств на социальные сооружения, мастерские, центральную лабораторию и т. п. В оценочных расчетах обычно принимается, что удельная стоимость продукции (аналог расчетных затрат в нашей системе экономических подсчетов) может быть определена по формуле ? ^ где К — стоимость предприятия; ? — годовая продукция предприятия; Ь — расход сырья на единицу продукции; с—стоимость единицы сырья. 5-12 65 18,03 5,77 23,8 Рис. 2.6. Зависимость стоимости газообразных продуктов газификации от стоимости угля: / — заменитель природного газа с теплотой сгорания 36 820 кДж/м5; 1—водород; 3 — топливный газ с теплотой сгорания 11 715 кДж/ма Коэффициент 0,24 учитывает процент с капитала, отчисления на амор-1 2 3 и ' 5 тизацию, стоимость теку-- 'Стоимость угля,маркаФРГ/ГДЖ щих ремонтов и оплату персонала. С учетом приведенных выше цифр стоимость водорода (аналог расчетных затрат), полученного из угля на предприятии с газификаторами Копперс-Тотцека, приведена на рис. 2.6. Так, для бурого угля стоимостью 3 марки ФРГ/ГДж и каменного угля стоимостью 6 марок ФРГ/ГДж стоимость водорода составляет соответственно 150 и 240 марок ФРГ за 1000 м3. В [23] приведена стоимость получения синтез-газа из различного сырья, в том числе из угля. В табл. 2.5, заимствованной из этого источника, приводится сравнение стои- Таблица 2.5. Стоимостные показатели процессов производства синтез-газа Способ газификации Показатель Лурги к-? ТеКсако Расход угля в установке в пересчете на 4,32 3,80 3,60 условное топливо, 10вт-год—1 Количество производимого газа, 6,70 5,70 5,70 млрд. м8 · год-1 Стоимость установки, млрд. марок ФРГ 4,04 2,245 2,82 Стоимость синтез-газа, марок ФРГ за ГДж QJ: капитальная составляющая 8,30 5,45 6,34 стоимость угля* 12,26 12,67 12,00 эксплуатационные расходы 1,63 1,21 1,38 продажа побочных продуктов —0,62 •— — Итого 21,57 19,33 19,72 Стоимость синтез-га за**, пфеннигов за 26,97 24,16 24,64 1 м« * Groi мость угля в пересчете иа условное топливо принята разной 237,5 марки ???? в цеиах 1982 г. ** ? 1 марке 100 пфениигоз. 500- ? 400 ? -?-I ?200 d s- o d 66 мости получения синтез-газа из угля при использовании газификаторов Лурги, которые установлены на южноафриканском заводе Сасол, газификаторов Копперс-Тотцека (К-Т), описанных выше, и процесса Тексако, который пока находится в стадии опытного освоения. Обратим внимание на то, что капитальная составляющая, приведенная в табл. 2.5, принята равной всего 17 % удельной стоимости установки, а не 24 %, как в [18]. Отчасти это связано с тем, что в [23] отдельно учитываются эксплуатационные расходы, которые в [18] учтены как доля удельной стоимости установки. Если эти расходы сложить 1С капитальной составляющей, то вместе они составят 21% удельной стоимости установки. Остающееся различие, по-видимому, связано с тем, что автор [18] исходит из деления капитала на собственный (30 %) и посторонний (70%), определяя для последнего годовые отчисления всего в 9 %· Различия в методике подсчета стоимости производства, подобные тем, которые проанализированы выше, затрудняют сопоставление экономических показателей, приводимых в различных работах. Стоимость продукта, ·¦ , . марки ФРГ/ГДж Стоимость сырья, марки ФРГ/ГДж -1-1-1-U_ II ? ¦ 100 200 3001 Ц00 Каменный уголь, марки/т Природный газ, пфенниги./м3 ? 100 200 300 400 500 600 700 Насрта, марки/т Рнс. 2.7. Зависимость стоимости синтез-газа от стоимости сырья 5* 67 Таким образом, стоимость синтез-газа мало зависит от способа газификации, причем стоимость угля составляет более половины стоимости продукта. Это последнее обстоятельство связано с тем, что в приведенных выше расчетах стоимость угля принята очень высокой. Соотношение составляющих стоимости существенно изменилось бы для более дешевых углей. В частности, в предыдущем примере стоимость бурого угля в пересчете на условное топливо принята 90, а каменного—180 марок ФРГ/т. На рис. 2.7 стоимость синтез-газа приведена в функции стоимости сырья (по ценам ФРГ), причем для сопоставления показана стоимость синтез-газа, полученного из природного газа и нафты. Стоимость синтез-газа, полученного из природного газа ценой 0,35 марки/м3, лишь немногим ниже, чем полученного из угля. Представляет интерес оценить стоимость синтез-газа в случае, когда теплота эндотермической реакции газификации водяным паром покрывается не за счет сжигания части угля, а за счет ядерного источника энергии. В [23] эти значения стоимости приведены на основании проекта ??? («прототипная ядерная технологическая установка»), предполагающего газификацию угля водяным паром (табл. 2.6). Некоторые экономические характеристики процессов получения водорода из угля приведены в [19]. В частности, указано значение КПД процесса получения водорода из угля, равное 57%, вне зависимости от способа газификации (водород получается под давлением 20 МПа для использования в качестве моторного топлива). Это соответствует расходу теплоты угля 1.75 ГДж на 1 ГДж водорода. Удельные капитальные вложения в производство водорода в соответствии с [19] составляют 15,26 доллара США за 1 ГДж Н2 в год, или 27,47 марки ФРГ за 1 ГДж Н2 в год (в ценах первой половины 1979 г.). Относительный вклад капитальной составляющей равен 24,2% удельных капиталовложений, причем эта цифра складывается из следующих составляющих: 15,2%—процент на капитал с учетом графика капитальных вложений в период строительства и дисконтирования 10% в год за период жизни установки 15 лет; 3%—текущие и капитальные ремонты; 2,5 |
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 |
Скачать книгу "Введение в водородную энергетику" (2.73Mb) |
[каталог] [статьи] [доска объявлений] [прайс-листы] [форум] [обратная связь] |
|
Введение в химию окружающей среды. Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей
среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги
заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в
разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности.
Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и
атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на
химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах.
Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии
университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга
читателей.
Химия и технология редких и рассеянных элементов. Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов
химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии
лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во
второй
части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана,
лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В
третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия,
тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание
уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В
технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика
рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов
производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие
составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по
1972 год включительно.
|
|