В угольной энергетике одним из перспективных направлений развития отрасли является внутрицикловая газификация углей.
Анализ применения различных способов газификации канско-ачинских углей показывает возможность получения из них трех типов синтегаза и водорода (табл. 1). Сопоставительный анализ применения различных видов газообразного топлива в тепловых схемах парогазовых установок с котлами утилизаторами проводился для парогазовой установки (ПГУ) – 170.
В результате расчета процессов сгорания различных топлив в ПГУ-170 с использованием программной среды Boiler Designer был получен следующий состав уходящих газов (табл. 2).
Таблица 1
Состав исходного рабочего тела
|
Наименование газа |
Обозначение |
Состав газа подаваемого в ГТУ, % |
||||
|
Природный газ |
Синтез газ №1 |
Синтез газ №2 |
Синтез газ №3 |
Водород |
||
|
Метан |
СН4 |
94 |
- |
- |
- |
- |
|
Этан |
С2Н6 |
3 |
- |
- |
- |
- |
|
Пропан |
С3Н8 |
1 |
- |
- |
- |
- |
|
Бутан |
С4Н10 |
1 |
- |
- |
- |
- |
|
Азот |
N2 |
1 |
5,9 |
5,8 |
9,1 |
- |
|
Водород |
H2 |
- |
53 |
53,1 |
26,5 |
100 |
|
Двуокись углерода |
CO2 |
- |
1,3 |
2,1 |
2,1 |
- |
|
Окись углерода |
CO |
- |
36,9 |
39,7 |
62,2 |
- |
|
Оксид серы |
SO2 |
- |
0,2 |
0,1 |
0,2 |
- |
|
Итог |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
|
|
Теплотворная способность топлива, МДж/кг |
|
49,520 |
15,436 |
15,514 |
10,361 |
119,978 |
Таблица 2
Состав выхлопных газов ГТУ
|
Наименование |
Обозначение |
Природный газ |
Синтез газ №1 |
Синтез газ №2 |
Синтез газ №3 |
Водород |
|
Массовая доля продуктов сгорания, %: |
||||||
|
Азот |
N2 |
0,73 |
0,71 0,24 0,04 - 0,01 |
0,69 |
0,74 |
|
|
Водяные пары |
H20 |
0,06 |
0,21 |
0,09 |
||
|
Двуокись углерода |
CO2 |
0,06 |
0,09 |
- |
||
|
Кислород |
O2 |
0,14 |
- |
0,16 |
||
|
Аргон |
Ar |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
||
|
Итог |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
Таблица 3
Результаты расчетов выбросов оксида азота от газотурбинной установки
|
Вид топлива |
Массовая концентрация оксида азота |
Суммарное количество оксидов азота |
|
Природный газ |
234,5 |
32,6/1028 |
|
Синтез газ №1 |
221,4 |
24,2/763,2 |
|
Синтез-газ №2 |
221,4 |
24,3/766,3 |
|
Синтез-газ №3 |
208,4 |
33,6/1060 |
|
Водород |
195,4 |
3,193/101 |
, мг/м3
, г/с / т/г
Наибольшая массовая доля азота в выхлопных газах ГТУ образуется при сжигании водорода. При сжигании синтез-газа образуется наибольшее количество водяных паров.
Так как содержание серы в исходном топливе составляет менее 1 %, то в приближении принимаем, что оксид серы в уходящих газа отсутствует.
По полученным результатам видно, что природный газ проигрывает по экологическим показателям синтез газу №1 и 2 на 25 % по суммарному выбросу и на 5 % по массовой концентрации. При сжигании водорода суммарное количество оксидов азота в 10 раз ниже, чем у природного газа, концентрация при этом снижается 16 %.
По установленным нормативам платы за выбросы в атмосферный воздух загрязняющих веществ, от стационарных источников, произведен расчет платы за выброс диоксида азота за годовой период работы ГТУ. Штрафы за выброс оксида азота у природного газа и синтез-газа № 3 находятся на одном уровне, для синтез-газа №1 и №2 снижаются на 25 %, для водорода составляет 10 % от природного газа [1].