WikiDer > Коммерциализация газификации угля

Coal gasification commercialization

Газификация угля представляет собой процесс, при котором углеводородное сырье (уголь) превращается в газообразные компоненты за счет применения тепла под давлением в присутствии пара. Вместо сжигания большая часть углеродсодержащего сырья расщепляется химическими реакциями, в результате которых образуется «синтез-газ». Синтез-газ состоит в основном из водорода и окиси углерода, но точный состав может варьироваться. В системах комбинированного цикла газификации (IGCC) синтез-газ очищается и сжигается как топливо в турбине внутреннего сгорания, которая затем приводит в действие электрический генератор. Тепло выхлопных газов турбины внутреннего сгорания рекуперируется и используется для создания пара для паровой турбины-генератора. Использование этих двух типов турбин в сочетании является одной из причин, по которой энергетические системы на основе газификации могут достигать высокой эффективности производства электроэнергии. В настоящее время коммерчески доступные системы на основе газификации могут работать с эффективностью около 40%.[1] Однако синтез-газ выделяет больше парниковых газов, чем природный газ, и почти в два раза больше углерода, чем угольная электростанция. Газификация угля также водоемка.[2]

По данным торговой ассоциации Совета по газификации и технологиям синтез-газа, в мире насчитывается 272 действующих завода по газификации с 686 газификаторами и 74 завода с 238 строящимися газификаторами. Большинство из них используют в качестве сырья уголь.[3]

По состоянию на 2017 год крупномасштабное расширение отрасли газификации угля происходило только в Китае, где местные органы власти и энергетические компании продвигают отрасль ради создания рабочих мест и рынка угля. Центральное правительство осознает конфликт с экологическими целями. По большей части предприятия расположены в удаленных богатых углем районах. Помимо производства большого количества углекислого газа, растения потребляют много воды в районах, где ее не хватает.[4]

МГК на реке Вабаш[5]

Газификация битуминозного угля для производства электроэнергии

Проект увеличения мощности газификации угля реки Вабаш явился демонстрацией передовых интегрированный комбинированный цикл газификации (IGCC), совместное предприятие Совместного предприятия по проекту газификации угля реки Вабаш и Министерства энергетики США.[6] Термин «восстановление мощности» относится к замене электростанции IGCC устаревшей традиционной электростанции, работающей на пылевидном угле. Строительство началось в июле 1993 года недалеко от Вест-Терре-Хот, штат Индиана, после чего в ноябре 1995 года был введен в эксплуатацию. Демонстрационный этап проекта был завершен и передан в коммерческую эксплуатацию в декабре 1999 года.

Технология газификации, используемая на ВГХК Уобаш Ривер, была первоначально разработана Dow Chemical, а затем передана Destec, частично дочерней компании Dow Chemical. Позже технология была приобретена ConocoPhillips. CB&I в настоящее время лицензирует этот технологический процесс под названием E-GAS ™.[7]

Электростанция IGCC на реке Уабаш спроектирована для использования различных местных углей, в том числе высокосернистых битуминозных углей Среднего Запада, таких как Иллинойс № 6. Кроме того, потребляется нефтяной кокс и смеси угля и кокса в диапазоне примерно 2500 TPD для выработки чистой выработки электроэнергии около 262 МВт.[8]

Проект завода был разработан с целью превзойти стандарты выбросов Закона о чистом воздухе (CAA), которые ограничивают диоксид серы (SO2) при 1,2 фунт / миллион БТЕ топлива на входе и NOИкс при 0,15 фунта / миллион БТЕ. Подтвержденные выбросы намного лучше этих целей. Несмотря на то, что выработка электроэнергии на комплексе реки Вабаш почти в три раза выше, чем на исходном блоке, общие выбросы составляют лишь часть значений до включения в результате системы IGCC. Выбросы твердых частиц незначительны.

Тампа Электрик IGCC[9]

Газификация битуминозного угля для производства электроэнергии

Строительство этого блока IGCC началось на электростанции Polk компании Tampa Electric (округ Полк, Флорида) в октябре 1994 года, после чего в сентябре 1996 года был запущен в эксплуатацию. Проект длился четыре года в качестве демонстрации и продолжает работать в качестве объекта по производству электроэнергии. для Tampa Electric. На заводе используются газогенераторы GE Energy (ранее принадлежавшие Texaco) с унесенным потоком и продувкой кислородом.[10] для производства синтез-газа из угля или нефтяного кокса, который питает турбину комбинированного цикла для производства электроэнергии. Блок IGCC потребляет 2200 т / сутки битуминозного угля, производя 260 МВт электроэнергии.

Следующая таблица[11] количественно оценивает выбросы от электростанции Polk в сравнении с выбросами, связанными с традиционными технологиями производства электроэнергии из угля. Как правило, для производства электроэнергии на основе газификации угля с генерацией в комбинированном цикле выбросы загрязняющих веществ намного ниже, чем при использовании традиционных технологий. Например, несмотря на то, что установка IGCC работает на угле с высоким содержанием серы и / или нефтяном коксе, выбросы серы очень низкие, что является преимуществом MDEA. аминовая очистка газа система, удаляющая H2S из синтез-газа, питающего турбину внутреннего сгорания.[12]

Загрязняющее вещество (фунты / МВтч)Пыль на угольной основеНа базе камеры сгорания с псевдоожиженным слоемПолк (разрешение)Polk (постоянный)
ТАК22.23.31.41.0
НЕТИкс3.61.80.90.7
Твердые частицы0.80.20.07<0.01

Проект Duke Energy Edwardsport IGCC[13]

Газификация битуминозного угля для производства электроэнергии

Duke Energy начал строительство завода IGCC в Эдвардспорте, штат Индиана, в 2008 году, коммерческая эксплуатация которого началась в июне 2013 года. Блок IGCC в Эдвардспорте будет потреблять 1,7–1,9 миллиона тонн угля в год для выработки 618 МВт электроэнергии при базовой нагрузке. Он использует технологию газификации GE, турбины внутреннего сгорания GE 7FB и паровую турбину GE. Электростанция IGCC заменяет ныне снесенную угольную электростанцию ​​мощностью 160 МВт на месте, и, хотя она может производить почти в четыре раза больше мощности, чем замененный блок, она имеет гораздо более низкие выбросы SO.2, НЕТИкс, и частицы. Существует потенциал для улавливания углерода и геологической секвестрации в контексте проекта Edwardsport IGCC, с местом, зарезервированным для CO.2 оборудование для захвата. Кроме того, Дьюк инициировал предварительное инженерное и проектное исследование для улавливания углерода и подал запрос на 121 миллион долларов в Комиссию по регулированию коммунальных предприятий штата Индиана для подробного описания глубоких соленых водоносных горизонтов, истощенных нефтяных или газовых месторождений и повышения нефтеотдачи. Schlumberger Carbon Services приступает к оценке площадки на предмет глубокого улавливания солей рядом с заводом.

Eastman Chemical Company Завод Kingsport[14]

Газификация угля для производства химикатов

Один из первых и наиболее заметных химических заводов в США на базе газификации угля принадлежит и управляется компанией Eastman Chemical Company и основан в Кингспорт, Теннесси. Известный как предприятие по комплексной газификации угля Eastman, он впервые был открыт в 1983 году и предназначен для обработки синтез-газа, образующегося при газификации угля Юго-Западной Вирджинии и Восточного Кентукки, с использованием газификаторов Texaco (теперь технология газификатора GE.[15]). Промежуточными продуктами конверсии синтез-газа являются метанол и CO; в дальнейшем они превращаются в продукты, состоящие из 500 миллионов фунтов в год ацетильных химикатов, включая уксусный ангидрид и уксусную кислоту, которых достаточно для обеспечения половины потребностей Eastman в сырье ацетиле. Ацетиловые химикаты важны для многих продуктов Eastman, но особенно для продуктов на заводе Kingsport, где пять из семи производственных подразделений используют ацетил в качестве сырья. Успех операции привел к решению увеличить мощность завода до уровня, превышающего 1 миллиард фунтов в год, чтобы удовлетворить все потребности Eastman.

Конфигурация процесса в Eastman довольно сложна из-за требований к сырью, связанных с несколькими задействованными химическими синтезами. Часть синтез-газа, образующегося в результате газификации исходного угля, перемещается, и Ректизол процесс используется для удаления серы и CO2 удаление. Восстановленный CO2 продается для приготовления газированных напитков.[16]

Завод по производству синтетического топлива Great Plains

Газификация бурого угля для производства синтетического природного газа или аммиака

Завод по производству синтетического топлива Great Plains (GPSP) в Беуле, Северная Дакота, работает с 1984 года, производя синтетический природный газ (SNG) из бурого угля.[17] и остается единственным предприятием по переработке угля в СПГ в США. GSPS управляется Dakota Gasification Company. Помимо производства СНГ, завод также производит диоксид углерода высокой чистоты, который распределяется по трубопроводу конечным пользователям в Саскачеване, Канада (Apache Canada на месторождении Мидейл и Cenovus Energy на месторождении Вейберн, пока этот актив не был продан Whitecap Resources в 2017 г.[18]) за повышенная нефтеотдача операции.

На рентабельность деятельности ГПСП влияет рыночная цена на природный газ, с которой конкурирует СНГ. В ответ на это в 1990-х годах к технологической линии завода была добавлена ​​установка синтеза безводного аммиака.[19] диверсификация производственной линейки завода за счет отказа от синтетического топлива (SNG) с существенной производительностью по производству безводного аммиака, сырья для производства удобрений. Завод может переключить производство на продукцию с более высокой стоимостью, в зависимости от меняющихся рыночных условий.

Энергетический объект округа Кемпер[20]

Газификация бурого угля для производства электроэнергии

Southern Company Services / Mississippi Power начала строительство нового завода IGCC, расположенного в округе Кемпер, штат Миссисипи, в декабре 2010 года. Кемпер проект по состоянию на январь 2013 г. выполнено на 75%.[21] Начало коммерческой эксплуатации завода запланировано на 2016 год, в результате чего завод переработает 12000 тонн местного Миссисипи. низший ранг угля в сутки (большие запасы добываемого лигнита в 4 миллиарда тонн находятся рядом с заводом) для производства 582 МВт (нетто) электроэнергии. Новый завод будет использовать технологию газификации KBR TRIG ™,[22] пригодны для использования местных ресурсов бурого угля; два газификатора будут работать в режиме обдува на заводе округа Кемпер.

TRIG ™ и связанные с ним системы для газификации низкосортного угля были разработаны KBR и Southern Company совместно с Министерством энергетики США в Power Systems Development Facility (PSDF) в Уилсонвилле, штат Алабама, что включало демонстрацию TRIG ™ и связанных с ним инженерных масштабов. критические подсистемы. Это обеспечило инженерную и производственную базу для полномасштабного завода, который сейчас строится в округе Кемпер.

Завод будет улавливать и улавливать 65% CO.2 он производит через повышенная нефтеотдача. Контроль выбросов удалит более 99% SO2 и P25, не менее 90% Hg, и ограничение NOИкс выбросы менее 0,07 фунта / миллион БТЕ.

Стоимость проекта IGCC округа Кемпер оценивается в 4,7 миллиарда долларов, но завод в Кемпер будет самым дешевым заводом в эксплуатации, когда он будет запущен. Mississippi Power получила грант в размере 270 миллионов долларов от Министерства энергетики и 412 миллионов долларов в виде инвестиционных налоговых кредитов, одобренных IRS в соответствии с Законом о национальной энергетической политике 2005 года и Законом об усовершенствовании и расширении использования энергии от 2008 года.

Сасол

Сасол, в Южная Африка, эксплуатирует заводы по промышленной газификации в г. Секунда, Мпумаланга И в Сасолбург.[23]

Предлагаемая газификация угля

Во время сессии законодательного органа штата Иллинойс в 2011 году были рассмотрены предложения по оказанию финансовой поддержки современным установкам газификации угля в Чикаго и Южном Иллинойсе. Счета требуют, чтобы коммунальные предприятия Иллинойса покупали газ у заводов по фиксированным ценам в течение 30 лет. Завод в Чикаго будет построен Chicago Clean Energy, дочерней компанией Национальная корпорация Leucadia, оценивается в 3 миллиарда долларов. Он будет расположен в существующей промышленной зоне на юго-восточной стороне на Берли-авеню около 116-й улицы. Помимо угля, завод будет использовать кокс, побочный продукт нефтепереработки, в качестве сырья. Углекислый газ, произведенный в ходе проекта, будет улавливаться.[24] Законопроект о строительстве завода в Чикаго был принят законодательным органом, но на него наложил вето губернатор Иллинойса. Пэт Куинн кто процитировал вопросы стоимости. Из-за неопределенности относительно поставок и цен на природный газ альтернативное финансирование сомнительно. Другой завод, Indiana Gasification, LLC, также являющийся дочерней компанией Leucadia National Corporation и имеющий аналогичный бизнес-план, предлагается в Рокпорте, штат Индиана, где штат согласился покупать газ на 30 лет по фиксированной цене.[25][26]

Примерно в период с конца 2011 по начало 2012 года угольная ассоциация выдала около 18 лицензий на разработку угля для создания новых станций газификации угля вокруг острова Великобритания, с самым большим из Суонси Бэй, где под водой находится до 1 млрд тонн угля.[нужна цитата] Если эти лицензии пройдут, Великобритания снова может стать крупнейшей угольной державой в мире.

С 2012 г. Украина постепенно переключается с на основе природного газа к технологиям газификации угля, разработанным Китай.[27]

Рекомендации

  1. ^ «КАК РАБОТАЮТ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЯ». Архивировано из оригинал 13 января 2017 г.. Получено 10 января 2017.
  2. ^ «Газификация угля: чистая энергия будущего?». Получено 10 января 2017.
  3. ^ «Газификационная промышленность». Совет по газификации и технологиям синтез-газа. 2016 г.. Получено 2016-05-10.
  4. ^ Эдвард Вонг (8 февраля 2017 г.). "'Нерациональные угольные заводы могут помешать усилиям Китая по борьбе с изменением климата ». Нью-Йорк Таймс. Получено 8 февраля, 2017.
  5. ^ «Проект по газификации угля реки Вабаш».
  6. ^ «Тематический отчет № 20 - Проект по газификации угля на реке Вабаш: новая информация» (PDF). Совместное предприятие Министерства энергетики США и проекта газификации угля на реке Вабаш. Архивировано из оригинал (PDF) 22 февраля 2014 г.. Получено 18 июля, 2013.
  7. ^ "CB&I E-Gas ™ Technology". Архивировано из оригинал на 2014-08-23. Получено 2014-08-16.
  8. ^ «Опыт эксплуатации на проекте реки Вабаш» (PDF). Томас А. Линч, ConocoPhillips. Архивировано из оригинал (PDF) 2 мая 2014 г.. Получено 18 июля, 2013.
  9. ^ «Проект комбинированного цикла газификации Tampa Electric».
  10. ^ «Газификатор GE Energy».
  11. ^ "Полк Электростанция МГК" (PDF). TECO Energy. Архивировано из оригинал (PDF) 12 мая 2013 г.. Получено 22 июля, 2013.
  12. ^ «Проект комбинированного цикла газификации Tampa Electric» (PDF). Министерство энергетики США. Архивировано из оригинал (PDF) 3 марта 2016 г.. Получено 7 августа, 2013.
  13. ^ «Проект Edwardsport IGCC».
  14. ^ «Коммерческие примеры производства химикатов на основе газификации».
  15. ^ «Газификатор GE Energy (ранее Chevron Texaco)».
  16. ^ «Ацетиловые химикаты от газификации угля - национальный исторический памятник химии». Американское химическое общество. Получено 7 августа, 2013.
  17. ^ «Примеры проектов - Завод по производству синтетического топлива Great Plains». Gasifipedia. Министерство энергетики США, NETL. Получено 19 июля, 2013.
  18. ^ «Cenovus продает контрольный пакет акций в нефтяном проекте Вейберн». CBC Новости. 13 ноября 2017 г.. Получено 29 января, 2018.
  19. ^ «Аммиачный завод: побочный продукт приносит пользу сельскому хозяйству». Dakota Gasification Company. Получено 19 июля, 2013.
  20. ^ «Проект IGCC округа Кемпер».
  21. ^ Миссисипи Пауэр (январь 2013 г.). «Отчет о ходе работы энергетического объекта округа Кемпер, январь 2013 г.» (PDF). Получено 22 июля, 2013.
  22. ^ KBR (2012). «Газификация угля, KBR Technology» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) 18 октября 2012 г.. Получено 22 июля, 2013.
  23. ^ «Раскрытие потенциального богатства угля» (PDF). Получено 6 мая, 2013.
  24. ^ Лидерсен, Кари (10 марта 2011 г.). «Дебаты по поводу чистого угля сосредоточены на газификации завода». Нью-Йорк Таймс. Получено 16 марта, 2011.
  25. ^ Лидерсен, Кари (15 марта 2011 г.). "'«Чистый уголь» сталкивается с неопределенным местным будущим ». Чикагский информационный кооператив. Архивировано из оригинал 18 июля 2011 г.. Получено 16 марта, 2011. Наши инвестиции в чистый уголь не должны производиться за счет потребителей.
  26. ^ Брэднер, Эрик (16 декабря 2010 г.). «Государство, разработчики достигают договоренности по Рокпорту, штат Индиана, газификационному заводу». Evansville Courier & Press. Получено 16 марта, 2011.
  27. ^ Газовая стратегия Киева: более тесное сотрудничество с Газпромом или настоящая диверсификация В архиве 23 октября 2013 г. Wayback Machine, Центр востоковедения (15 июля 2013 г.)