Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологий низкоэмиссионного сжигания твердого топлива с выводом СО2 из цикла.

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Выполнение этапа проекта
Проект
02.447.11.5013
Организация
ОАО "ВТИ"
Продолжительность работ
2005 - 2006, 16 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Внебюджетные средства
6 млн

экспериментальная и опытно-конструкторская разработка технических решений для реализации «упрощенной» системы низкоэмиссионного сжигания твердого топлива с внутрицикловой газификацией (ВЦГ) и применением рационального метода выделения СО2 из цикла, а также разработка проекта опытно-промышленного образца создаваемой установки для проверки и демонстрации разработанных решений

Соисполнители

Этапы проекта

1
22.07.2005 - 08.12.2005
На основании накопленного исследовательского и проектного материала осуществлен выбор предложенной ВТИ технологии внутрицикловой газификации углей с горновым газогенератором и высокотемпературной газоочисткой в качестве исходного решения в ОКР по настоящему гос. контракту. Такой выбор обоснован простотой схемных решений, сокращенным набором оборудования, пониженной его удельной стоимостью и умеренными затратами на собственные нужды при сохранении высоких экономических и экологических показателей ПГУ.
Выбранная технология благоприятна для организации фаворитного вари-анта секвестрования СО2 из рекомбинированного генераторного газа и может быть автономно сочлена с блоком секвестрования при любом из выбранных для разработки вариантов его выполнения.
В результате проведенных в рамках настоящей ОКР реконструктивных и опытно-конструкторских работ на существующей комплексной установке создан экспериментальный образец системы внутрицикловой газификации твердого топ-лива, действующий по указанной технологии ВТИ. В состав ее входит: горновой газогенератор, ступенчатая высокотемпературная очистка генераторного газа от пыли, включающая металлотканевый фильтр с пневмоимпульсной регенерацией, сухая аппаратная сероочистка генераторного газа при повышенных температурах, а так же газотурбинная камера горения генераторного газа. Производительность экспериментальной системы по топливу – до 100 кг/ч, давление – до 0,7 МПа, темпе-ратура генераторного газа перед аппаратурной сероочисткой – до 650 ºС.
Получены следующие результаты испытаний и исследований экспериментальной системы и примененного оборудования:
на воздушном дутье система ВЦГ, действующая по технологии ВТИ, позволяет производить из бурых и каменных углей, антрацита и нефтяного кокса с зольностью АС < 30 % генераторный газа, удовлетворяющий по качеству ( Qdi=4,30 – 5,36 МДж/м3 ) и запыленности продуктов его сжигания (6-8 Мг/м3) условиям высокотемпературных газовых турбин.
нормативные выбросы SO2 при использовании топлива с умеренной серностью (Sdaf < 0,8 %) обеспечиваются за счет технологического подмешивания к нему кальциево-магниевых сорбентов (известки, магнезита). При использовании канско-ачинских и кузнецких углей, отличающихся низким содержанием серы, для поддержания низких выбросов SO2 никаких мер не требуется.
выбросы NOX ниже нормативных для твердого топлива обеспечиваются при организации двухступенчатого сжигания генераторного газа.
Впервые в отечественной практике разработана комплексная методика расчета газогенератора.
Проведены лабораторные испытания на термостойкость кремнийорганиче-ского теплоносителя Термосил, которые подтвердили возможность его использования в диапазоне температур от 25 до 400 ºС. Применение промежуточного тепло-носителя может существенно упростить конструкцию оборудования системы ВЦГ.
Предложена технология сухой многоступенчатой сероочистки генераторного газа при высоких температурах, отвечающая условию простоты и надежности системы ВЦГ. В поисковых лабораторных исследованиях выявлены уни-кальные свойства некоторых природных сорбентов Н2S. Создано экспериментальное оборудование для проведения натурных исследований на реальном генераторном газе.
Обоснован выбор вариантов секвестра СО2 для последующей экспериментальной разработки. Разработана оригинальная “сухая” технология выделения СО2 из рекомбинированного генераторного газа. Разработано экспериментальное оборудование для изучения этого процесса.
Развернуть
2
01.01.2006 - 30.06.2006
Проведены дополнительные исследования природных сорбентов на модельных смесях. Выявлены новые свойства дешевого природного сорбента – железомарганцевой руды месторождения Аскизское, позволяющие рассматривать этот сорбент как наиболее перспективный.
В составе комплексной экспериментальной установки создана и освоена система аппаратной сероочистки генераторного газа и проведены ее испытания и исследования.
  Результаты исследования устранили существовавшие ранее опасения о наличии в составе генераторного газа компонентов или микровключений, способных существенно отравлять и снижать активность к поглощению сероводорода этими сорбентами.
На основе проведенных исследований разработана технология и основные конструктивные решения по аппаратной сероочистке с выбранными сорбентами.
Определены термодинамические и кинетические константы реакций СО с водяным паром, разработана методика расчета паровой конверсии генераторного газа и осуществлены расчетно-аналитические изыскания оптимальных ее параметров.
Создано экспериментальное оборудование и проведены исследования декарбонизации газа (поглощения СО2) кальцие-магниевым сорбентом (доломитом) и кальцинации сорбента (выделения из него СО2). Проведены также исследования поглощения СО2 алюминатным раствором, предложена технология получения последнего из промышленных отходов: нефелина и золы канско-ачинских углей.
На основе результатов этих исследований, а также литературных данных осуществлена вариантная разработка технологии выделения СО2 из цикла ПГУ и дано расчетное сопоставление предложенных вариантов технологии применительно к разрабатываемой опытной установке.
Предпочтение отдано варианту с последовательным применением двух ступеней высокотемпературной сероочистки генераторного газа, его паровой конверсии и сорбции СО2 из переработанного газа в диметиламиновом растворе с последующей регенерацией последнего, т.е. десорбции СО2 из этого раствора.
Предложена к рассмотрению также оригинальная технология хемосорбции СО2 из продуктов сжигания генераторного газа с получением полезных продуктов: соды и поташа.
Развернуть
3
01.07.2006 - 10.11.2006
Проведены исследования технологической ступени сероочистки и дополнительные ис-следования природных железо-марганцевых сорбентов на модельных смесях. Выявлены новые достоинства дешевого природного сорбента железомарганцевой руды месторождения Аскиз-ское, позволяющие рассматривать этот сорбент как наиболее перспективный. В составе ком-плексной экспериментальной установки создана и освоена система аппаратной сероочистки генераторного газа и проведены ее испытания и исследования.
Результаты исследования устранили существовавшие ранее опасения о наличии в со-ставе генераторного газа компонентов или микровключений, способных существенно отрав-лять и снижать активность к поглощению сероводорода прорабатываемыми сорбентами. На основе проведенных исследований разработана технология и основные конструктивные ре-шения по аппаратной сероочистке с выбранными сорбентами.
Определены термодинамические и кинетические константы реакций СО с водяным па-ром, разработана методика расчета паровой конверсии генераторного газа и осуществлены расчетно-аналитические изыскания оптимальных ее параметров.
Создано экспериментальное оборудование и проведены исследования декарбонизации газа (поглощения СО2) кальцие-магниевым сорбентом (доломитом) и кальцинации сорбента (выделения из него СО2). Проведены также исследования поглощения СО2 алюминатным рас-твором, предложена технология получения последнего из промышленных отходов: нефелина и золы канско-ачинских углей.
На основе результатов этих исследований, а также литературных данных осуществлена вариантная разработка технологии выделения СО2 из цикла ПГУ и дано расчетное сопостав-ление предложенных вариантов технологии применительно к разрабатываемой опытной уста-новке. Предпочтение отдано варианту с последовательным применением двух ступеней высо-котемпературной сероочистки генераторного газа, его паровой конверсии и сорбции СО2 из переработанного газа в диметиламиновом растворе с последующей регенерацией последнего, т.е. десорбции СО2 из этого раствора.
Рекомендуется к отдельной разработке оригинальная технология хемосорбции СО2 из продуктов сжигания генераторного газа с получением полезных продуктов: соды и поташа.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники" на 2002-2006 годы

Программное мероприятие

2.2 Проведение опытно-конструкторских, технологических и экспериментальных разработок по приоритетным направлениям развития научно-технической сферы (в том числе на долевой основе с хозяйствующими субъектами)
Тема
Разработка технологий низкоэмиссионного сжигания твердого топлива с выводом СО2 из цикла
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
3
Тема
Проведение проблемно-ориентированных исследований и разработка технических решений для увеличения эффективности процесса газификации угля и сжигания синтез-газа применительно к созданию парогазовых установок с внутрицикловой газификацией.
Продолжительность работ
2013, 9 мес.
Бюджетные средства
30 млн
Количество заявок
6
Тема
Повышение экономичности и экологической чистоты парогазовых установок, исследование процессов и создание технологий экономического сжигания твердого топлива в пылеугольном факеле, снижение выбросов оксидов азота при сжигании органических топлив на установке: "Экспериментальный комплекс для исследования процессов горения различных топлив и уменьшения вредного воздействия ТЭС на окружающую среду (ГОРЕНИЕ) (рег. № 4-18)"
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
1,5 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка типоразмерного ряда теплогенерирующих модулей на основе каталитического сжигания твердого топлива, включая отходы углеобогащения.
Продолжительность работ
2011 - 2013, 26 мес.
Бюджетные средства
180 млн
Количество заявок
1
Тема
Коренное усовершенствование технологий сжигания органического топлива.
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Количество заявок
3