Плазменный газогенератор представляет собой топочную камеру (1), на стенках которой установлены плазменные реакторы (2) с плазмотронами (3). В плазмотронах с помощью электрического газового разряда разогревается смесь водяного пара и кислорода. Горячие газовые струи плазмотронов вдуваются в реактор, сливаясь в раскаленный факел. В реакторы поступает угольная пыль. Здесь она газифицируется, а газы выводятся из камеры газогенератора - на остывание и очистку. 4 - сепаратор угольной пыли, 5 - пароперегреватель, 6 - подогреватель воздуха, 7 - энергоустановка для питания плазмотронов, 8 - подготовка горючего
Для питания плазмотронов такого высокопроизводительного газогенератора будет необходимо электрическая мощность 100-150 МВт. Если использовать плазменные реакторы мощностью около 1500 кВт, на стенках камеры придется установить примерно 80 таких реакторов. Мы уже говорили, что из-за эрозии электродов плазмотроны нуждаются в циклическом ремонте, но когда реакторов 10-ки, их можно чинить попеременно, не останавливая газогенератор и даже не изменяя его мощности.
Итак, плазменная газификация угля - вещь стопроцентно реальная, даже в огромных промышленных масштабах. И технические трудности, связанные с ограниченным ресурсом плазмотронов из-за эрозии электродов, тоже разрешимы. Возникает следующий вопрос: как значительны плюсы плазменной технологии по сравнению с имеющейся?
Обретенный синтез-газ необходимо очищать от сероводорода. Но это значительно легче, чем избавляться от окислов серы, неотклонимой составляющей отходящих газов пылеугольных котельных. Разработка удаления сероводорода из газовых смесей освоена и применяется в огромных масштабах на Оренбургском газовом месторождении для очистки природного газа - она проще и экономичнее всех известных методов освобождения от SO2 и SO3. Не считая того, пылеугольные котельные дают примерно в 5 раз больше отходящих газов, чем плазменные газогенераторы.
Большая единичная мощность плазменного газогенератора и возможность обыденный очистки газа от сернистых соединений в большей мере могут отыскать перспективность плазменной газификации для массовой переработки сибирских углей. Это главные плюсы новой технологии. Но не единственные.
По-видимому, газогенератор большой единичной мощности на чисто кислородном дутье, но без плазмотронов чуток ли вообще сможет отлично работать - поначалу из-за неравномерности температурного поля, в конечном итоге которой снижается качество получаемого газа: больше балластирующих примесей (СО2, О2, N2), больше трудноудаляемых окислов серы.
Правда, по забугорным данным, в газогенераторах с кипящим слоем и кислородным дутьем температурное поле достаточно однородно. Но тут появляются другие трудности, существенно ограничивающие единичную мощность агрегата. Одна из их состоит в том, что в нем довольно тяжело форсировать режим - из-за уноса малеханьких частичек горючего потоком газа, движущимся через кипящий слой снизу ввысь. Очень тяжело также более или менее равномерно распределить поступающее горючее по слою, вывести шлак и золу. Во многом все эти трудности и трудности известны по опыту работы котельных топок с кусковым сжиганием горючего в слое. Их мощность по горючему ограничена довольно низким пределом - около 15 т/ч. А в современных пыле-угольных топках паровых котлов сжигается, как мы уже знаем, до 500 т угля в час. Примерно на такой же или даже вдвое больший скачок производительности можно рассчитывать при переходе к плазменной газификации угольной пыли. И вот что в особенности принципно: благодаря высокой температуре плазмы газификация угольной пыли заканчивается в основном в самом реакторе, поэтому унос практически исключен. Несколько другая ситуация характерна для газификации сланцев и окисленных углей. В этом случае подходящая для проведения процесса температура 1200°С вряд ли достижима - это связано с затратами множества тепла на разложение СО2 и на нагрев золы. Как надо, нужен дополнительный подвод тепла от внешнего источника. Таким источником может быть плазмотрон.
При плазменной газификации на кислородном дутье сланцев Кашпирского месторождения (калорийность 1940 ккал/кг сухого горючего) необходимо затратить 180 кВт электроэнергии на тонну исходного горючего. Беря во внимание, что плазменная разработка дает возможность перерабатывать низкосортное горючее, также многозольное горючее - вплоть до отходов углеразработок - и получать при всем этом очищенные от серы высококалорийный газ или жидкое горючее, такие затраты энергии на работу плазмотронов никак нельзя считать чрезмерными.
Таким образом, к. п. д. плазменной газификации приближается к 90%. Его можно еще повысить, если питать плазмотроны энергией атомных электростанций. Актуальность такого решения, позволяющего беречь органическое горючее, не раз отмечал президент АН СССР академик А. П. Александров.
Эффективность плазменной газификации может быть еще выше, если полностью перейти на чисто паровое дутье. При разложении водяного пара на кислород и водород синтез-газ обогащается водородом, в конечном итоге растет его теплотворная способность. Разумеется, плазменная газификация горючего на электроэнергии АЭС возможна исключительно в этом случае, если эта энергия в избытке. Другими словами, процесс выгоднее всего вести ночью, в праздничные и выходные дни. А плазменные газогенераторы, с их гибкостью, способностью работать периодически с разной нагрузкой, как нельзя лучше подходят для этого. Возможность перерабатывать низкосортное горючее в периоды, когда атомные электростанции недогружены, когда их энергию необходимо аккумулировать, представляет особый интерес. Ожидаемые технико-экономические свойства плазменной газификации углей Канско-Ачинского месторождения очень обнадеживают. При производстве метана в плазменном генераторе суровые издержки (на создание тонны условного горючего в год) составят около 75 руб/тут, а с учетом транспортировки в Центр по трубопроводам - около 110 руб/тут. Канско-Ачинский уголь достаточно дешев - в среднем 10 руб/тут. Эксплуатационные расходы, связанные с плазменной газификацией горючего и передачей газа по трубопроводам в Центр, составят примерно 16 руб/тут. Так что в Центре метан, обретенный плазменной газификацией сибирского угля, будет не дороже 26 руб/тут. Заметим, что сейчас в системе Мосэнерго употребляют горючее себестоимостью от 16 до 25 руб/тут. Значит, предлагаемая схема стопроцентно реалистична.
Что касается плазменной переработки сибирских углей в жидкое углеводородное горючее, то и здесь нет никаких противоречий с экономикой. По расчетам, такое горючее в Центре обойдется в 35 руб/тут. Обыденное горючее из нефти (напомним, что на мировом рынке она стоит уже больше 200 баксов за тонну) вряд ли дешевле.
Мы затронули здесь только самые общие технико-экономические вопросы плазменной газификации твердого горючего и убедились, что дело это перспективное. Что же касается технологии переработки углей и сланцев в газ и жидкое горючее, режимов работы плазменного реактора и газогенератора в целом, конструкций особенных плазмотронов - над всем этим еще предстоит работать.
Горючее добытое в плазме
Плазменная разработка - дело сопоставимо новое. Она зародилась в ракетной технике и космонавтике и сейчас умеренно завоевывает себе место в других областях. Плазмотроны уже довольно широко употребляются - главным образом для нагрева газов: высокотемпературная газовая струя употребляется для резки металла, для плавления и распыления тугоплавких материалов, нанесения их в виде тонких слоев на поверхность
Плазменная разработка - дело сопоставимо новое. Она зародилась в ракетной технике и космонавтике и сейчас умеренно завоевывает себе место в других областях. Плазмотроны уже довольно широко употребляются - главным образом для нагрева газов: высокотемпературная газовая струя употребляется для резки металла, для плавления и распыления тугоплавких материалов, нанесения их в виде тонких слоев на поверхность изделий.
Долгое время плазменная обработка считалась применимой только для циклических процессов. Но сейчас ее начинают использовать и в процессах непрерывных, при всем этом сфера их использования умеренно расширяется. Естественно, что для этого необходимо облагораживать плазменную технику, и поначалу увеличивать ее ресурс - длительность работы.
Напомним, что плазма - это нагретый до высокой температуры газ, содержащий, при всем этом в достаточно высокой концентрации, электроны и положительные ионы. В генераторе плазмы - плазмотроне газ (или водяной пар) нагревается электрической дугой. Разность потенциалов меж анодом, которым служит корпус аппарата, и вольфрамовым стержнем-катодом около 500 вольт. Электрический разряд проходит по каналу очень ионизированного газа, и температура в плазменном шнуре достигает 5000-10000°С. При всем этом катод подвергается бомбардировке тяжелыми положительными ионами. Это приводит к сильному его разогреву и эрозии. Происходит также и эрозия анода. В общем, срок службы электродов в важной степени ограничивает общий ресурс плазмотрона.
На данный момент плазмотроны мощностью до 500 кВт уже могут надежно работать около тысячи часов. Очевидно, такой ресурс стопроцентно достаточен для того, чтобы использовать плазменную технологию в многотоннажных непрерывных производствах, в том числе и для переработки твердого горючего в высококалорийный газ или жидкое горючее. Актуальность же этой задачи отлично известна; ее значимость для нашего народного хозяйства отмечена в решениях XXVI съезда КПСС.
Плазменная разработка может найти применение для переработки сибирских углей с получением синтетического газа или углеводородного жидкого горючего, которые по трубопроводам будут транспортироваться в центральные районы страны. Есть и другие возможности ее использования. Это газификация низкосортных местных углей и сланцев - выработка высококалорийного газа для электростанций с парогазовыми блоками или газовыми турбинами, которые могут работать при переменной нагрузке и благодаря этому делать роль "полупиковых" и "пиковых"; это газификация углей и других топлив в газогенераторах малой мощности - для ублажения потребностей компаний в газовом горючем.
Во всех случаях в хоть какой из перечисленных схем сначала необходимо получить так называемый синтез-газ - смесь окиси углерода и водорода, по возможности свободную от балластирующих газов - азота, двуокиси углерода, кислорода, водяного пара. Поэтому процесс должен идти практически без доступа воздуха, другими словами на парокислородном дутье.
Это - главное требование, предъявляемое к плазменной газификации твердого горючего. Для его выполнения нет принципиальных препятствий. Кислородное дутье стопроцентно доступно - изготовленные академиком П. Л. Капицей установки с турбодетандером для получения кислорода из воздуха выпускаются в нашей стране серийно и стопроцентно надежно работают достаточно долгое время, их останавливают на профилактический ремонт через полтора-два года. Что же касается ненадобного балласта, то появление в синтез-газе примесей СО2, О2, Н2О практически исключено благодаря достаточно высокой температуре процесса - не ниже 1100-1200°С. По условиям термодинамического равновесия системы уголь - газ концентрации примесей близки к нулю уже при температуре около 1000°С - этот принципный результат был получен теоретически Е. И. Самуйловым в ЭНИНе им. Г. М. Кржижановского и экспериментально подтвержден Г. Н. Худяковым на лабораторном плазмотроне мощностью 50 кВт.
Таким образом, применение плазмы для газификации твердого горючего, в том числе сибирских углей, принципиально стопроцентно может быть. Посмотрим, сулит ли такая возможность сколько-нибудь значимые выгоды. А для этого вспомним обыденный способ газификации, которую до сих пор ведут в классическом слоевом генераторе. Вот как работает слоевой генератор.
Куски горючего движутся сверху вниз, воздух поступает снизу ввысь. Поначалу он проходит слой шлака и несколько нагревается. Позже подогретый воздух попадает в зону горения и газификации горючего. Обретенная смесь газов (СО, СО2, N2, O2) подымается вверх, подогревая последующие слои угля. Находящиеся в жестком горючем летучие соединения возгоняются. Но сначала уголь или торф подсушиваются, теряют воду, и в газовую смесь попадает водяной пар. Газ загрязняется также малеханькими частицами уносимого горючего. Все это ухудшает качество газа, осложняет его транспортировку по трубам к установкам-потребителям: смолы и твердые частицы могут выпадать на стенки и забивать трубопровод. Поэтому газовую смесь, которую получают в обычных газогенераторах, приходится промывать водой в скрубберах. В конечном итоге теплотворная способность газового горючего падает еще больше, калорийность получаемого газа время от времени превосходит 1000-1200 ккал/м3. К этому необходимо добавить большие утраты тепла со шлаком и уносом и связанный с теплопотерями очень маленький к. п. д. - всего только 40-50%. В конце концов, нельзя не сказать о низкой производительности слоевого газогенератора - несколько тонн твердого горючего в час.
Все таки слоевые газогенераторы такого типа сыграли гигантскую роль. Непосредственно они долгое время обеспечивали газовым топливом многочисленные промышленные печи. Установки газификации угля совершенствовались, были изготовлены газогенераторы, работающие под давлением; у их был несколько выше к. п. д., а производительность по углю достигала 30 т/ч. Но в связи с широким внедрением природного газа создание газа из твердого горючего с помощью газогенераторов значительно уменьшилось и сохранилось только у потребителей, которые по местным условиям не могут получать относительно дешевый и вместе с тем высококалорийный природный газ.
Сейчас положение с топливно-энергетическими ресурсами поменялось. Чтобы решить поставленную партией задачу - освоить богатейшие запасы сибирских углей, необходимо вновь уделить большущее внимание газификации твердого горючего. Разумеется, на данный момент не может быть и речи о возврате к морально устаревшим техническим принципам переработки угля в газ и жидкое горючее. И плазменная разработка - с ее высоким к. п. д., большой производительностью, прекрасным качеством получаемых продуктов - представляется в особенности перспективной. Поведаем о ней подробнее. Плазменный генератор для газификации угля представляет собой обыденную топочную камеру. Только вместо горелок на стенках камеры установлены плазменные реакторы с плазмотронами.
В каждом из плазмотронов смесь водяного пара и кислорода нагревается с помощью электрического газового разряда до температуры в среднем около 3000°С. Горячие газовые струи в реакторе соединяются в раскаленный факел. В этом факеле угольная пыль, поступающая в реактор, с большой скоростью газифицируется - возникает синтез-газ (СО + Н2), который выходит в топочную камеру со средней температурой 1100-1200°С. Как и в обычной котельной установке, в камере и газоходах газ охлаждается примерно до 100°С, улавливаются шлак и зола.
Мощность плазмотронов просто регулировать, изменяя силу тока в цепи. Поэтому в газогенераторе можно автоматом поддерживать температурный режим на данном оптимальном уровне даже при неизбежных в эксплуатации конфигурациях характеристики перерабатываемого горючего. С помощью плазмотронов достаточно просто изменять мощность газогенератора, пускать его в работу после плановых или вынужденных остановок. В этом смысле плазменный газогенератор несравненно удобнее в эксплуатации, нежели обычная пы-леугольная топка. Можно смело утверждать, что мощность по углю плазменного генератора будет не ниже мощности современных пылеугольных -топок - до 500 т/ч. Для массовой переработки углей в высококалорийный метан или углеводородное жидкое горючее, скорее всего, выгоднее будет использовать плазменные газогенераторы большей единичной мощности.
Плазменный газогенератор представляет собой топочную камеру (1), на стенках которой установлены плазменные реакторы (2) с плазмотронами (3). В плазмотронах с помощью электрического газового разряда разогревается смесь водяного пара и кислорода. Горячие газовые струи плазмотронов вдуваются в реактор, сливаясь в раскаленный факел. В реакторы поступает угольная пыль. Здесь она газифицируется, а газы выводятся из камеры газогенератора - на остывание и очистку. 4 - сепаратор угольной пыли, 5 - пароперегреватель, 6 - подогреватель воздуха, 7 - энергоустановка для питания плазмотронов, 8 - подготовка горючего
Для питания плазмотронов такого высокопроизводительного газогенератора будет необходимо электрическая мощность 100-150 МВт. Если использовать плазменные реакторы мощностью около 1500 кВт, на стенках камеры придется установить примерно 80 таких реакторов. Мы уже говорили, что из-за эрозии электродов плазмотроны нуждаются в циклическом ремонте, но когда реакторов 10-ки, их можно чинить попеременно, не останавливая газогенератор и даже не изменяя его мощности.
Итак, плазменная газификация угля - вещь стопроцентно реальная, даже в огромных промышленных масштабах. И технические трудности, связанные с ограниченным ресурсом плазмотронов из-за эрозии электродов, тоже разрешимы. Возникает следующий вопрос: как значительны плюсы плазменной технологии по сравнению с имеющейся?
Обретенный синтез-газ необходимо очищать от сероводорода. Но это значительно легче, чем избавляться от окислов серы, неотклонимой составляющей отходящих газов пылеугольных котельных. Разработка удаления сероводорода из газовых смесей освоена и применяется в огромных масштабах на Оренбургском газовом месторождении для очистки природного газа - она проще и экономичнее всех известных методов освобождения от SO2 и SO3. Не считая того, пылеугольные котельные дают примерно в 5 раз больше отходящих газов, чем плазменные газогенераторы.
Большая единичная мощность плазменного газогенератора и возможность обыденный очистки газа от сернистых соединений в большей мере могут отыскать перспективность плазменной газификации для массовой переработки сибирских углей. Это главные плюсы новой технологии. Но не единственные.
По-видимому, газогенератор большой единичной мощности на чисто кислородном дутье, но без плазмотронов чуток ли вообще сможет отлично работать - поначалу из-за неравномерности температурного поля, в конечном итоге которой снижается качество получаемого газа: больше балластирующих примесей (СО2, О2, N2), больше трудноудаляемых окислов серы.
Правда, по забугорным данным, в газогенераторах с кипящим слоем и кислородным дутьем температурное поле достаточно однородно. Но тут появляются другие трудности, существенно ограничивающие единичную мощность агрегата. Одна из их состоит в том, что в нем довольно тяжело форсировать режим - из-за уноса малеханьких частичек горючего потоком газа, движущимся через кипящий слой снизу ввысь. Очень тяжело также более или менее равномерно распределить поступающее горючее по слою, вывести шлак и золу. Во многом все эти трудности и трудности известны по опыту работы котельных топок с кусковым сжиганием горючего в слое. Их мощность по горючему ограничена довольно низким пределом - около 15 т/ч. А в современных пыле-угольных топках паровых котлов сжигается, как мы уже знаем, до 500 т угля в час. Примерно на такой же или даже вдвое больший скачок производительности можно рассчитывать при переходе к плазменной газификации угольной пыли. И вот что в особенности принципно: благодаря высокой температуре плазмы газификация угольной пыли заканчивается в основном в самом реакторе, поэтому унос практически исключен. Несколько другая ситуация характерна для газификации сланцев и окисленных углей. В этом случае подходящая для проведения процесса температура 1200°С вряд ли достижима - это связано с затратами множества тепла на разложение СО2 и на нагрев золы. Как надо, нужен дополнительный подвод тепла от внешнего источника. Таким источником может быть плазмотрон.
При плазменной газификации на кислородном дутье сланцев Кашпирского месторождения (калорийность 1940 ккал/кг сухого горючего) необходимо затратить 180 кВт электроэнергии на тонну исходного горючего. Беря во внимание, что плазменная разработка дает возможность перерабатывать низкосортное горючее, также многозольное горючее - вплоть до отходов углеразработок - и получать при всем этом очищенные от серы высококалорийный газ или жидкое горючее, такие затраты энергии на работу плазмотронов никак нельзя считать чрезмерными.
Таким образом, к. п. д. плазменной газификации приближается к 90%. Его можно еще повысить, если питать плазмотроны энергией атомных электростанций. Актуальность такого решения, позволяющего беречь органическое горючее, не раз отмечал президент АН СССР академик А. П. Александров.
Эффективность плазменной газификации может быть еще выше, если полностью перейти на чисто паровое дутье. При разложении водяного пара на кислород и водород синтез-газ обогащается водородом, в конечном итоге растет его теплотворная способность. Разумеется, плазменная газификация горючего на электроэнергии АЭС возможна исключительно в этом случае, если эта энергия в избытке. Другими словами, процесс выгоднее всего вести ночью, в праздничные и выходные дни. А плазменные газогенераторы, с их гибкостью, способностью работать периодически с разной нагрузкой, как нельзя лучше подходят для этого. Возможность перерабатывать низкосортное горючее в периоды, когда атомные электростанции недогружены, когда их энергию необходимо аккумулировать, представляет особый интерес. Ожидаемые технико-экономические свойства плазменной газификации углей Канско-Ачинского месторождения очень обнадеживают. При производстве метана в плазменном генераторе суровые издержки (на создание тонны условного горючего в год) составят около 75 руб/тут, а с учетом транспортировки в Центр по трубопроводам - около 110 руб/тут. Канско-Ачинский уголь достаточно дешев - в среднем 10 руб/тут. Эксплуатационные расходы, связанные с плазменной газификацией горючего и передачей газа по трубопроводам в Центр, составят примерно 16 руб/тут. Так что в Центре метан, обретенный плазменной газификацией сибирского угля, будет не дороже 26 руб/тут. Заметим, что сейчас в системе Мосэнерго употребляют горючее себестоимостью от 16 до 25 руб/тут. Значит, предлагаемая схема стопроцентно реалистична.
Что касается плазменной переработки сибирских углей в жидкое углеводородное горючее, то и здесь нет никаких противоречий с экономикой. По расчетам, такое горючее в Центре обойдется в 35 руб/тут. Обыденное горючее из нефти (напомним, что на мировом рынке она стоит уже больше 200 баксов за тонну) вряд ли дешевле.
Мы затронули здесь только самые общие технико-экономические вопросы плазменной газификации твердого горючего и убедились, что дело это перспективное. Что же касается технологии переработки углей и сланцев в газ и жидкое горючее, режимов работы плазменного реактора и газогенератора в целом, конструкций особенных плазмотронов - над всем этим еще предстоит работать.
Плазменный газогенератор представляет собой топочную камеру (1), на стенках которой установлены плазменные реакторы (2) с плазмотронами (3). В плазмотронах с помощью электрического газового разряда разогревается смесь водяного пара и кислорода. Горячие газовые струи плазмотронов вдуваются в реактор, сливаясь в раскаленный факел. В реакторы поступает угольная пыль. Здесь она газифицируется, а газы выводятся из камеры газогенератора - на остывание и очистку. 4 - сепаратор угольной пыли, 5 - пароперегреватель, 6 - подогреватель воздуха, 7 - энергоустановка для питания плазмотронов, 8 - подготовка горючего
Для питания плазмотронов такого высокопроизводительного газогенератора будет необходимо электрическая мощность 100-150 МВт. Если использовать плазменные реакторы мощностью около 1500 кВт, на стенках камеры придется установить примерно 80 таких реакторов. Мы уже говорили, что из-за эрозии электродов плазмотроны нуждаются в циклическом ремонте, но когда реакторов 10-ки, их можно чинить попеременно, не останавливая газогенератор и даже не изменяя его мощности.
Итак, плазменная газификация угля - вещь стопроцентно реальная, даже в огромных промышленных масштабах. И технические трудности, связанные с ограниченным ресурсом плазмотронов из-за эрозии электродов, тоже разрешимы. Возникает следующий вопрос: как значительны плюсы плазменной технологии по сравнению с имеющейся?
Обретенный синтез-газ необходимо очищать от сероводорода. Но это значительно легче, чем избавляться от окислов серы, неотклонимой составляющей отходящих газов пылеугольных котельных. Разработка удаления сероводорода из газовых смесей освоена и применяется в огромных масштабах на Оренбургском газовом месторождении для очистки природного газа - она проще и экономичнее всех известных методов освобождения от SO2 и SO3. Не считая того, пылеугольные котельные дают примерно в 5 раз больше отходящих газов, чем плазменные газогенераторы.
Большая единичная мощность плазменного газогенератора и возможность обыденный очистки газа от сернистых соединений в большей мере могут отыскать перспективность плазменной газификации для массовой переработки сибирских углей. Это главные плюсы новой технологии. Но не единственные.
По-видимому, газогенератор большой единичной мощности на чисто кислородном дутье, но без плазмотронов чуток ли вообще сможет отлично работать - поначалу из-за неравномерности температурного поля, в конечном итоге которой снижается качество получаемого газа: больше балластирующих примесей (СО2, О2, N2), больше трудноудаляемых окислов серы.
Правда, по забугорным данным, в газогенераторах с кипящим слоем и кислородным дутьем температурное поле достаточно однородно. Но тут появляются другие трудности, существенно ограничивающие единичную мощность агрегата. Одна из их состоит в том, что в нем довольно тяжело форсировать режим - из-за уноса малеханьких частичек горючего потоком газа, движущимся через кипящий слой снизу ввысь. Очень тяжело также более или менее равномерно распределить поступающее горючее по слою, вывести шлак и золу. Во многом все эти трудности и трудности известны по опыту работы котельных топок с кусковым сжиганием горючего в слое. Их мощность по горючему ограничена довольно низким пределом - около 15 т/ч. А в современных пыле-угольных топках паровых котлов сжигается, как мы уже знаем, до 500 т угля в час. Примерно на такой же или даже вдвое больший скачок производительности можно рассчитывать при переходе к плазменной газификации угольной пыли. И вот что в особенности принципно: благодаря высокой температуре плазмы газификация угольной пыли заканчивается в основном в самом реакторе, поэтому унос практически исключен. Несколько другая ситуация характерна для газификации сланцев и окисленных углей. В этом случае подходящая для проведения процесса температура 1200°С вряд ли достижима - это связано с затратами множества тепла на разложение СО2 и на нагрев золы. Как надо, нужен дополнительный подвод тепла от внешнего источника. Таким источником может быть плазмотрон.
При плазменной газификации на кислородном дутье сланцев Кашпирского месторождения (калорийность 1940 ккал/кг сухого горючего) необходимо затратить 180 кВт электроэнергии на тонну исходного горючего. Беря во внимание, что плазменная разработка дает возможность перерабатывать низкосортное горючее, также многозольное горючее - вплоть до отходов углеразработок - и получать при всем этом очищенные от серы высококалорийный газ или жидкое горючее, такие затраты энергии на работу плазмотронов никак нельзя считать чрезмерными.
Таким образом, к. п. д. плазменной газификации приближается к 90%. Его можно еще повысить, если питать плазмотроны энергией атомных электростанций. Актуальность такого решения, позволяющего беречь органическое горючее, не раз отмечал президент АН СССР академик А. П. Александров.
Эффективность плазменной газификации может быть еще выше, если полностью перейти на чисто паровое дутье. При разложении водяного пара на кислород и водород синтез-газ обогащается водородом, в конечном итоге растет его теплотворная способность. Разумеется, плазменная газификация горючего на электроэнергии АЭС возможна исключительно в этом случае, если эта энергия в избытке. Другими словами, процесс выгоднее всего вести ночью, в праздничные и выходные дни. А плазменные газогенераторы, с их гибкостью, способностью работать периодически с разной нагрузкой, как нельзя лучше подходят для этого. Возможность перерабатывать низкосортное горючее в периоды, когда атомные электростанции недогружены, когда их энергию необходимо аккумулировать, представляет особый интерес. Ожидаемые технико-экономические свойства плазменной газификации углей Канско-Ачинского месторождения очень обнадеживают. При производстве метана в плазменном генераторе суровые издержки (на создание тонны условного горючего в год) составят около 75 руб/тут, а с учетом транспортировки в Центр по трубопроводам - около 110 руб/тут. Канско-Ачинский уголь достаточно дешев - в среднем 10 руб/тут. Эксплуатационные расходы, связанные с плазменной газификацией горючего и передачей газа по трубопроводам в Центр, составят примерно 16 руб/тут. Так что в Центре метан, обретенный плазменной газификацией сибирского угля, будет не дороже 26 руб/тут. Заметим, что сейчас в системе Мосэнерго употребляют горючее себестоимостью от 16 до 25 руб/тут. Значит, предлагаемая схема стопроцентно реалистична.
Что касается плазменной переработки сибирских углей в жидкое углеводородное горючее, то и здесь нет никаких противоречий с экономикой. По расчетам, такое горючее в Центре обойдется в 35 руб/тут. Обыденное горючее из нефти (напомним, что на мировом рынке она стоит уже больше 200 баксов за тонну) вряд ли дешевле.
Мы затронули здесь только самые общие технико-экономические вопросы плазменной газификации твердого горючего и убедились, что дело это перспективное. Что же касается технологии переработки углей и сланцев в газ и жидкое горючее, режимов работы плазменного реактора и газогенератора в целом, конструкций особенных плазмотронов - над всем этим еще предстоит работать.
Оставить комментарий
