WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 |

555

Цена водорода, дол./т у.т.

218

125

240

97

270

34

Выводы. 1. При высокой цене на нефть и тенденции ее роста водород, получаемый на энерготехнологических установках, может иметь цену, конкурентоспособную с ценами на моторные топлива, получаемые из нефти.

2. Комбинированное производство электроэнергии и водорода из угля на ЭТУ с применением для выделения водорода из продуктов газификации палладиевых мембран экономически эффективно при удельной стоимости палладиевых мембран не выше 6–12 тыс. дол./м2. При этом цена водорода, производимого на ЭТУ, при внутренней норме возврата 15% находится в диапазоне 191–235 дол./т у.т.

3. ЭТУ производства водорода и электроэнергии с газогенераторами, использующими газификацию угля в кипящем слое, имеют более высокую термодинамическую эффективность (эксергетический КПД ~50%) по сравнению с установками с газификацией в пылеугольном потоке (эксергетический КПД ~46%).

4. Как показали расчеты ЭТУ на природном газе, при высокой стоимости электроэнергии производство водорода вырождается, т.к. заданная рентабельность производства покрывается за счет дохода от продажи электроэнергии.

В пятой главе проведено сопоставление эффективности ЭТУ производства водорода и электроэнергии и ЭТУ производства СЖТ (метанола и ДМЭ) и электроэнергии из угля с учетом удаления СО2.

Целью оптимизационных исследований, на данном этапе, является получение оптимальных технико-экономических решений по ЭТУ производства водорода и электроэнергии, ЭТУ производства СЖТ и электроэнергии с учетом затрат на удаление СО2.

Оптимизация проводилась по критерию минимума цены СТ при заданной внутренней норме возврата капиталовложений и цене электроэнергии

min CCT(x,y,kCO2,NCH ) (7)

при ограничениях

, (8)

, (9)

, (10)

, (11)

, (12)

где kCO2 – капиталовложения в систему удаления СО2; – мощность собственных нужд ЭТУ с системой удаления СО2; – мощность собственных нужд ЭТУ без системы удаления СО2; – мощность собственных нужд системы удаления СО2.

Всего в задаче оптимизировалось 9 параметров технологической схемы (давление газа на выходе компрессора азота, изменение энтальпий холодных потоков в теплообменниках-охладителях, расход внешнего азота, массовые скорости в теплообменниках-охладителях и др.). Всего – 56 ограничений.

Основная исходная информация для исследования выбрана в результате анализа существующих стоимостных характеристик материалов и оборудований, смет энергетических и технологических объектов с распределением затрат по различным статьям, а также была получена в результате проведенных технико-экономических исследований, которые представлены выше.

Как отмечалось, в качестве альтернативных вариантов экологически чистых топлив в работе рассматриваются метанол и ДМЭ, производимые на ЭТУ производства метанола и электроэнергии и ЭТУ синтеза ДМЭ, соответственно, т.к. данные виды топлива признаются наиболее перспективными.

В таблице 4 приведены основные технико-экономические показатели оптимальных вариантов ЭТУ синтеза метанола и ДМЭ (показатели ЭТУ синтеза СЖТ приняты на основе ранее проделанных работ в ИСЭМ СО РАН) и ЭТУ производства водорода из угля, полученные в результате оптимизационных исследований на математических моделях установок без учета затрат в системы удаления СО2. Видно, что варианты производства метанола и ДМЭ существенно различаются по соотношению производимой продукции (СЖТ и электроэнергии). Так установки синтеза ДМЭ характеризуются более высоким уровнем производства СЖТ (в энергетическом эквиваленте) по сравнению с установками синтеза метанола. В свою очередь на ЭТУ синтеза метанола электроэнергии вырабатывается значительно больше (в 1,5 – 2 раза в зависимости от вида потребляемого топлива). Это обусловлено тем, что практически весь CO расходуется в реакторах синтеза на производство ДМЭ. В ЭТУ синтеза метанола CO в значительных объемах поступает после синтеза в камеру сгорания газовой турбины.

Производство водорода характеризуется меньшими капитальными вложениями и соответственно меньшей ценой. Следует отметить, что дальнейшее использование газообразного водорода в качестве энергоносителя требует разработки эффективных методов хранения и транспортировки, что будет существенно увеличивать его конечную стоимость (у потребителя) по сравнению с СЖТ, поскольку транспортировка и хранение жидких топлив значительно дешевле, чем газообразных.

В табл. 5 даны основные технико-экономические показатели оптимальных вариантов ЭТУ производства СТ и электроэнергии на основе угля с учетом затрат на удаление СО2 (при этом не учитывались затраты на захоронение СО2). Затраты энергии на удаление двуокиси углерода из продуктов сгорания характеризуются нелинейной зависимостью и значительным ростом по мере понижения парциального давления СО2 в продуктах сгорания. По этой причине извлечение СО2 производится не полностью, небольшое его количество присутствует в уходящих газах. Следует отметить, что часть СО2 удаляется из синтез-газа в блоке газификации рассматриваемых ЭТУ. Затраты электроэнергии и капитальные затраты в удаление СО2 в блоке газификации учитываются при расчете показателей ЭТУ без систем удаления СО2.

Таблица 4

Основные технико-экономические показатели оптимальных вариантов ЭТУ производства СТ и электроэнергии на основе угля

Показатели, размерность

Варианты ЭТУ

получения водорода

синтеза ДМЭ

синтеза метанола

Годовой расход натурального топлива, тыс. т.

4500

Годовой расход условного топлива, тыс. т у. т.

2500

Годовое производство СТ:

-условного топлива, тыс. т у. т.

655

1600

1350

-натурального топлива, тыс. т.

165

1625

1880

Мощность, МВт :

-паровой турбины,

351

240

270

-газовой турбины,

349

110

145

-собственных нужд,

57

189

185

-полезная.

642

150

225

Годовой отпуск электроэнергии, млн. кВт ч.

4500

1060

1560

Капиталовложения суммарные в установку, млн. дол.

890

1350

1150

Эксергетический КПД производства СТ, %.

45,3

59,2

61,7

Цена отпускаемой электроэнергии, цент/кВт ч

5

Цена производства СТ, дол./т у.т.

198

288

270

Суммарная стоимость продукции ЭТУ, млн. дол. в год

354,7

513,8

442,5

Таблица 5

Основные технико-экономические показатели ЭТУ производства СТ и электроэнергии с учетом энергетических и капитальных затрат в системы удаления СО2

Показатели, размерность

Варианты ЭТУ

получения водорода

синтеза ДМЭ

синтеза метанола

Содержание СО2 в уходящих газах, тыс.т. в год

4000,0

2127,0

2700,0

Извлечение СО2, тыс. т. в год

3950,0

2070,0

2592,0

Выброс СО2 после очистки, тыс. т в год

50,0

57,0

108,0

Выброс СО2 в продуктах сгорания СТ, тыс. т в год

0,0

3100,0

2585,0

Суммарный выброс СО2 при производстве и сгорании СТ, тыс. т в год

50,0

3157,0

2693,0

Мощность в системе удаления СО2, МВт:

-компрессоров продуктов сгорания,

50,1

11,8

19,8

-компрессоров азота в азотной холодильной машине,

182,7

91,1

99,5

-детандеров продуктов сгорания,

42,4

9,5

17,4

-детандеров азотной холодильной машины,

52,2

26,5

28,2

-собственных нужд суммарная.

138,0

67,0

75,0

Годовой отпуск электроэнергии ЭТУ с учетом потребления в системе удаления СО2, млн. кВт ч.

3334,0

592,0

1045,0

Капвложения в системы удаления СО2, млн. дол.

128,0

86,0

93,0

Капвложения в ЭТУ с учетом систем удаления СО2, млн. дол.

1018,0

1436,0

1243,0

Цена отпускаемой электроэнергии, цент/кВт ч

5,0

Цена СТ с учетом затрат в системы удаления СО2, дол./т у. т.

356,0

325,0

312,0

Суммарная стоимость продукции ЭТУ с учетом затрат в системы удаления СО2, млн. дол. в год

400,0

549,6

473,5

Удорожание продукции ЭТУ с учетом затрат в системы удаления СО2, %

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»