ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И КОНСТРУКТОРСКИЙ ИНСТИТУТ ХИМИЧЕСКОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ ОАО «НИИхиммаш» ТЕХНИКО-КОММЕРЧЕСКОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ НА ПРОЕКТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА МОЩНОСТЬЮ 25÷30 МВт-эл. БЛОК ГАЗИФИКАЦИИ Москва 2007 г. 2 Технико-коммерческое предложение (ТКП) ставит целью представить в обобщенном виде информацию о техническом и экономическом содержании Проекта энергетического комплекса мощностью 25÷30 МВт-эл. Разработка альтернативного способа получения горючих газов путем термической переработки различного углеродосодержащего сырья, включая и твердые бытовые отходы, имеет большое значение для энергетической отрасли. Учитывая актуальность данной проблемы, ОАО «НИИхиммаш» организовал работу над ТКП и обеспечил ее финансирование из собственных средств. При разработке ТКП был использован опыт более чем 25 лет работы специалистов «НИИхиммаш»а над этой проблемой, а также результаты анализа зарубежных и отечественных разработок и литературных данных. Разработанные технологическая схема и аппаратура блока газификации являются высокоэффективными и охватывают все стадии производства: стадия подготовки исходного сырья к реагированию, газификации, очистки и кондиционирования полученного горючего газа. 3 БЛОК ГАЗИФИКАЦИИ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА. 4 Стадия подготовки сырья обеспечивает получение пылеугольного воздушного потока с давлением 15 атм. В качестве топлива используется каменный уголь, который дробится до размера менее 0,7 мм. Пылеугольная фракция топлива подается потоком сжатого воздуха в верхнюю часть газификатора. Стадия газификации обеспечивает получение безбаластного горючего газа. Это достигается реализацией взаимодействия частиц углерода топлива с кислородом воздуха и парами воды при определенных технологических параметрах. В результате окислительно-восстановительных реакций происходит образование горючего газа – смеси СО и Н2. Максимальная температура достигает при этом 1200оС. Легкоплавкие частицы золы кристаллизируются в нижней части газификатора охлажденным потоком синтез-газа. Стадия очистки и кондиционирования обеспечивает очистку от частиц золы и шлака в инерционном пылеуловителе, охлаждение и утилизацию тепла и мокрую очистку в абсорберах АПС, на выходе из которых содержание компонентов Н2S, SОх и взвешенных частиц соответствует требованию работоспособности современных газотурбинных установок: содержание Н2S, SОх и взвешенных частиц менее 10 мг/м3. Особенностью разработанной схемы производства горючего газа является использование новой конструкции газификатора струйного типа (патент РФ № 2237079 от 27 сентября 2004 г.), сепаратора ВЗП с двойной зоной контакта для очистки газового потока от взвешенных частиц, системы мокрой очистки (патент РФ № 2206386 от 20 июня 2003 г.) с абсорберами АПС (патент РФ 2226423 10 апреля 2004 г.), позволяющей с минимальными затратами очищать газовый поток от вредных примесей. Использование эффективного нового оборудования и оригинальных технологических 5 решений позволяет получать на выходе из газификатора практически безбаластный горючий газ – содержание СО2 и паров воды менее 1% об. Расчет основных эксплутационных и режимных параметров процесса газификации производился с помощью специальной программы, адаптированной к работе на персональном компьютере. Программа позволяет рассчитывать газовый состав получаемого горючего газа с учетом основных физико-химических констант в условиях равновесия, рассчитывать материальный и тепловой балансы отдельных стадий технологического процесса газификации, включая и его очистку, рассчитывать основные конструктивные размеры нестандартного оборудования: струйного газификатора, аппарата ВЗП, аппаратов АПС. Основные технологические параметры процесса газификации и основные расходные коэффициенты приведены в таблице. -давление в системе, атм -температура в газификаторе, °С -температура газа на выходе из газификатора, °С -расход угля, т/час -удельный расход воздуха, кг/кг угля -удельный расход пара, кг/кг угля -выход горючего газа, нм3/кг угля -состав горючего газа после очистки, об.%: СО СО2 Н2 СН4 Н2О N2 H2S SOx пыль -теплотворная способность горючего газа, низшая, ккал/кг 15,0 1200 450 12,0 3,094 0,148 3,803 31,2 0,9 14,5 0,4 1,5 51,6 1,58 мг/м3 8,93 мг/м3 следы 1280 6 При эксплуатации блока газификации образуются отходы: - зола и шлаки на выходе из газификатора в количестве 1,7 тн/час; - пыль на выходе из сепаратора ВЗП около 200 кг/час; - стоки из системы пылегазоочистки около 10 м3/час. Состав золы ,шлака и пыли из ВЗП в основном (около 98%) составляют окислы алюминия, кремния и кальция и около 2% - непрореагировавший уголь. Стоки со стадии пылегазоочистки и кондиционирования содержат в основном соли СаSO4 и СаSO3 в количестве, не превышающем 20 г/л. С позиции экологии вышеперечисленные отходы не являются вредными и не наносят вреда окружающей среде. В составе потока горючего газа содержатся вредные газовые компоненты: H2S и SOх. Их концентрация в газе ниже ПДК и не представляет опасности для человека. Проведенный экономический анализ включал оценку капитальных затрат на оборудование, строительно-монтажные работы и затраты на пусконаладочные работы. Информация о стоимости на серийно изготавливаемое оборудование запрашивалось на заводах-изготовителях. Был проведен мониторинг существующих предложений, в том числе с использованием Интернета. Затраты на нестандартное оборудование рассчитывались нами по укрупненным показателям с учетом типа оборудования. Затраты на оборудование по состоянию на 01.06.06 года составят 120 млн. рублей, затраты на автоматизацию и строительно-монтажные работы блока газификации составят 330 млн. рублей. 7 Анализ эксплуатационных расходов, включая расходы на уголь, химочищеную воду и щелочной раствор на абсорбцию, стоимость труда и электроэнергии, показал, что основное влияние на себестоимость получаемого синтез-газа оказывает стоимость сырья, принятая 1000 рублей за тонну угля. При этом эксплуатационные затраты на получение горючего газа по теплотворной способности, эквивалентной природному, составляют 3,43 рублей/нм3. При реализации получаемого синтез-газа на Европейском рынке прибыль составит около одного миллиарда рублей в год. При реализации синтез-газа на отечественном рынке для заправки автомобильного транспорта прибыль будет около 3 млрд. рублей в год. При использовании получаемого синтез-газа в качестве топлива при получении электрической энергии эксплуатационные затраты составят около 11 коп. на один киловатт-час. Зависимость стоимости синтез-газа от цены на уголь. Стоимость угля, руб/т 1000,0 Эксплуатационные затраты на производство синтезгаза в пересчете на природный газ, руб/1000 нм3 3434 Эксплуатационные затраты на производство электроэнергии из синтез-газа, руб/КВт∙ч 0,11 700,0 2666 0,09 500,0 2156 0,07 300,0 1645 0,05