Телефон: +7 (383)-202-16-86

Статья опубликована в рамках: II Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ» (Россия, г. Новосибирск, 16 апреля 2012 г.)

Наука: Технические науки

Секция: Энергетика

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Прокошин Д.П., Климов Д.В., Попов В.Д. ТЕХНОЛОГИЯ УЛАВЛИВАНИЯ И ЗАХОРОНЕНИЯ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА, ОБРАЗУЮЩЕГОСЯ ПРИ СЖИГАНИИ ТОПЛИВА НА УГОЛЬНЫХ ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩИХ УСТАНОВКАХ, КАК СПОСОБ СНИЖЕНИЯ АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА АТМОСФЕРУ // Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ: сб. ст. по мат. II междунар. студ. науч.-практ. конф. № 3. URL: https://sibac.info//sites/default/files/conf/file/stud_3_2.pdf (дата обращения: 06.07.2020)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

ТЕХНОЛОГИЯ УЛАВЛИВАНИЯ И ЗАХОРОНЕНИЯ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА, ОБРАЗУЮЩЕГОСЯ ПРИ СЖИГАНИИ ТОПЛИВА НА УГОЛЬНЫХ ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩИХ УСТАНОВКАХ, КАК СПОСОБ СНИЖЕНИЯ АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА АТМОСФЕРУ

Прокошин Дмитрий Павлович

Магистрант первого года обучения, кафедра Гидравлики и теплотехники ТГТУ, г. Тамбов

E-mail: dimmmon89@mail.ru

Климов Дмитрий Владимирович

Магистрант первого года обучения, кафедра Гидравлики и теплотехники ТГТУ, г. Тамбов

E-mail: marcelldm@mail.ru

Попов Валентин Дмитриевич

Студент четвертого курса, кафедра Гидравлики и теплотехники ТГТУ, г. Тамбов

E-mail: valentin.poopov@mail.ru

 

 

На протяжении столетий, вместе с ростом объемов мирового промышленного производства, увеличивалась потребность человечества в энергии, получаемой в результате сжигания топлива, что приводило к увеличению объемов выбросов вредных газов, основную часть которых составляет углекислый газ, представляющий серьезную опасность для окружающей среды.

Согласно базовому сценарию развития глобальной энергетики, подготовленному Международным Энергетическим Агентством [2, с.6], к 2050 году ожидается более чем двукратное увеличение количества выбрасываемого СО2 в атмосферу (62 гигатонны ежегодно) (рисунок 1), что может привести к катастрофическому изменению климата на планете.

Описание: 1

Рисунок 1 – Прогноз уровня выбросов СО2 в мире до 2050 г.

В связи с этим все более актуальным становится вопрос снижения количества выбрасываемого СО2. Сегодня в мировом топливном балансе большую часть составляет уголь, причем, по данным [3, с.70], к 2050 г. объемы добычи угля вырастут в 3 раза в сравнении с 2003 годом. Уголь займет лидирующие позиции в топливном балансе, и его доля составит 34%     (рисунок 2). А уголь, как известно, среди ископаемых энергоресурсов является не только самым дешевым (в пересчете на 1 кВт∙ч выработанной энергии) источником энергии, но и самым «грязным» (по выбросам вредных газов, среди которых основное место занимает углекислый газ, образующихся при его сжигании, значительно превосходит все остальные ископаемые энергоносители).

Описание: Без имени-2

Рисунок 2 – Прогноз мирового потребления первичных энергоресурсов до 2050 г.

Впрочем, еще в начале 2000-х появились предложения совместить традиционную угольную или газовую энергетику и борьбу с мировым потеплением. Речь идет о  технологии улавливания и захоронения углекислого газа – CCS (Carbon capture and storage).

Концепция CCS чрезвычайно проста: если при сжигании углеводородного топлива выделяется СО2 в больших количествах, то нужно просто улавливать его на месте, не допуская попадания в атмосферу, а затем закачивать в подземные хранилища либо на дно океанов и морей.

Существует 3 принципиальных схемы улавливания углекислого газа, которые представлены на рисунке 3 [5, с.25].

Рисунок 3 – Принципиальные схемы улавливания выбросов СО2

1. Удаление СО2 после сжигания органического топлива.

Улавливание СО2 после сжигания топлива заключается в отделении СО2 от дымовых газов. В настоящее время наиболее перспективной технологией является очистка дымовых газов методом абсорбции. Абсорбентом является водный раствор моноэтаноламина. В результате образуется смесь, содержащая связанный СО2, которая направляется в регенератор, где она нагревается, происходит регенерация абсорбента и выделение сверхчистого углекислого газа с концентрацией до 99,95 % [1]. Эффективность улавливания СО2 описанным методом составляет 85 – 95 %. Среди недостатков метода стоит отметить необходимость значительных затрат электроэнергии на восстановление абсорбента и сжатие СО2 для транспортировки, что приводит к снижению КПД электростанции.

 

 


2. Удаление СО2 до сжигания органического топлива.

В системах улавливания до сжигания первичное топливо подвергают обработке в реакторе или установке для газификации угля с получением синтез‑газа (смесь, состоящая главным образом из оксида и диоксида углерода и водорода), из которого сепарируется СО2, отправляемый на захоронение, и смесь Н2 и СО, которые используются в качестве топлива для выработки энергии.

Несмотря на то, что первоначальные этапы преобразования топлива являются более сложными и дорогостоящими по сравнению с системами, действующими после сжигания, образующиеся при помощи реактора высокие концентрации СО2 (обычно 15–60 % по объему на сухой основе) и высокое давление, создают вполне благоприятные условия для сепарации СО2 [5].

3. Кислородно-топливное сжигание.

Кислородно-топливное сжигание основано на применении в качестве окислителя обогащенного кислородом атмосферного воздуха, получаемого путем выделения из него азота. В результате после сгорания топлива получаем дымовые газы с высокой концентрацией углекислого газа, вследствие чего улавливание его значительно облегчается.

Современные системы улавливания до или после сжигания могут улавливать до 95 % образующегося СО2. Однако основная проблема всех этих решений заключается в их дороговизне, поскольку дополнительно необходима установка сепарирующего оборудования и требуется на 10 – 30 % больше энергии, в зависимости от типа системы, по сравнению с аналогичной установкой без улавливания.

Однако, по данным [4], ожидается, что КПД пылеугольных ТЭС с применением технологии CCS к 2030 году вырастет до 37 % (таблица 1).

 

Таблица 1

Прогнозируемая динамика развития угольных ТЭС в 2015 – 2030 гг.


Годы \ ТЭС


Пылеугольные ТЭС без применения технологии CCS


Пылеугольные ТЭС с применением технологии CCS


2015 – 2020


КПД, %


47


33


Кап. затраты, евро/кВт установленной мощности


1125


1750


2020 – 2025


КПД, %


47


35


Кап. затраты, евро/кВт установленной мощности


1070


1630


2025 – 2030


КПД, %


49


37


Кап. затраты, евро/кВт установленной мощности


1015


1520

Увеличение негативного вклада энергетики в загрязнение окружающей среды, а также действенность механизмов взимания платы за выбросы СО2 в рамках Киотского протокола стимулируют развитые страны разрабатывать концепцию энергетики с минимальными выбросами углекислого газа в атмосферу. В подобной ситуации, помимо очевидного положительного экологического эффекта, существуют и другие плюсы: ускорение развития технологий, повышение КПД генерации энергии, а также переход на новые виды топлив и применение новых инженерных подходов.

 

Список литературы:

1. Неуловимый диоксид  // Аналитика / UA Energy :: ТЭК по существу :: Нефть, газ, электроэнергетика, уголь, энергоэффективность. 19.12.2011. URL: http://www.uaenergy.com.ua/c225758200614cc9/0/8b71a9d7ea4746d4c225796500484d8e (дата обращения: 12.04.2012).

2. Отчет Международного энергетического агентства «Technology Roadmap. Carbon capture and storage» [Электронный ресурс] // Улавливание и хранение углерода / Энергетические технологии / Главная страница на русском / International Energy Agency (IEA). Систем. требования: Adobe Acrobat Reader. URL: www.iea.org/papers/2009/CCS_Roadmap.pdf (дата обращения: 12.04.2012).

3. Отчет Международного энергетического агентства «Перспективы энергетических технологий 2006. Сценарии и стратегии до 2050 г.» [Электронный ресурс] // Перспективы энергетических технологий / Публикации и статьи МЭА / Главная страница на русском / International Energy Agency (IEA). Систем. требования: Adobe Acrobat Reader. URL: http:// www.iea.org/textbase/nppdf/free/2006/etp_russian.pdf (дата обращения: 12.04.2012).

4. Рыжков А.Ф., Рыжков О.И., Силин В.Е.. Энергетика без углекислого газа? // Новости / Energyland.info – Новости энергетики и топливно-энергетического комплекса, аналитика, инструменты для развития бизнеса. 2604.2011. URL: http://www.energyland.info/news-show-actualno--70220 (дата обращения: 12.04.2012).

5. Special Report on Carbon Dioxide Capture and Storage «Intergovernmental panel on climate change» [Электронный ресурс] // Special Report on Carbon Dioxide Capture and Storage Summary for Policymakers and Technical Summary // Russian / IPCC – Intergovernmental panel on climate change. Систем. требования: Adobe Acrobat Reader. URL:                  www.ipcc.ch/pdf/special-reports/srccs/srccs_spm_ts_fr.pdf (дата обращения: 12.04.2012).

 

Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом