Газификация углей и углеводородов general electric

“© 2010 General Electric Company. All rights reserved. This material may not be copied or distributed in whole or in part without the prior permission of the copyright holder.”

GE Газификация: обзор и сферы применения

GE Power & Water

СингазТопливо


Лидерство

• Лидер в области газификации с 1948, в настоящее время имеет 65 функционирующих предприятий в разных странах мира

• ~145 функционирующих газификаторов

Опыт

• Первое предприятие по газификации угля было запущено в 1978

• Первое предприятие по газификации нефтяного кокса было открыто в 1984

• 30 газовых турбин GE работает на синтетическом газе … > 1+ миллиона часов эксплуатации

• Лидер по электростанциям комбинированного цикла с внутренней газификацией угля (IGCC)… >3 ГВт по технологиям GE

— Демонстрационная установка на предприятии Cool Water 1984-1989

— Демонстрационная промышленная на предприятии Teco 1996

— Промышленная установка на предприятии Duke Energy Edwardsport …планируемый запуск в 2012

Лидерство и опыт GE

3

Copyright 2010 General Electric Company. All Rights Reserved. This material may not be copied or distributed in whole or inpart, without prior written permission of the copyright owner.

Конфигурация системы газификацииПростая конфигурация системы

• Единый инжектор топлива

• Насосы водоугольной смеси

• Отсутствуют системы сушки угля

• Большой коэффициент H2/CO

• Не нужен дополнительный пар для реакции сдвига

• Выигрыш в размере для последующих систем

Сингаз

Водо-угольная суспензияКамера

газификатор

аКвенч

Кислород

4


Технология

газификации

НПЗ

Химикаты

СЖТ

Аммиак

Кислород-содержащие химикаты:

бутанол, этилгексанол

Водород

Пар

Электроэнергия

МетанолФормальдегид

МТБЭУксусная кислота

Амины

DMEМочевина

Нитрат/ сульфат аммония

Сингаз

(H2+ CO)

Электроэнерги

я (IGCC)

Строительство «с нуля»

Полигенерация

Дополнительные мощности

Реконструкция существующего пр-ва

Транспортное топливо

Газификация

Метаниро-

ваниеЗамена природного газа

Сырье• Уголь

• Нефтяной кокс

• Асфальт

• Тяжелая нефть

• Вакуумный остаток

• Природный газ

5


Уголь... больше, чем МВТ и теплоСостав угля

Углерод

Азот

Сера

Зола

Летучие

Водород

Сжигание…

CO2

NOX

SOX

Зола

100

H2O

Результат газификации…

CO

N2

H2S

Стекло-

видный

шлак

1

Используется при производстве промышленных химикатов

Теплотворная способность

Инертный газ для процесса

Полезна при производстве химикатов и/или других

рыночных побочных продуктов

Побочный рыночный продукт

Низкое образование летучих

при использовании

газификации

H2

Используется при производстве промышленных химикатовТеплотворная способность

6


Эффективное удаление загрязнений

PM, Hg, Su

Пыле-угольные электростанции

• Загрязнения удаляются после сжигания угля

• Объем очищенного газа в 300 раз превышает объем газа на установкеIGCC

• Критерии по выбросам выше, чем средние критерии для установки IGCC

• При сгорании образуется большое количество отходов и требуется больше воды, чем для IGCC

IGCC

• При газификации сингаз очищается перед сжиганием

• Высокое давление и малый объем обеспечивают экономичность при удалении загрязнений

• IGCC предлагает большое разнообразие топлива, снижение выбросов и большое разнообразие

вариантов компоновок, технических

решений и продуктовой линейки

Котел

SCRESP/

FF

Введение

углерода

FF

FGD

WESP

CO2

7


Выбросы IGCC до уровня NGCC

Source: GE internal data, average of 30 permits granted

.02.05 .01

SCPC IGCC NGCC0.00

0.05

0.10

0.15

Средняя разрешеннаяединица

Лучшая доступная промышленная технология

Lb/MMBTU

• 62% меньше CO

• Готовность к улавливанию CO2

• 33% меньше NOx

• 75% меньше SOx

Плюсы IGCC сравненные с SCPC в США

NOx

SOX

PM10СераСамый низкий уровень выбросов серы на современных угольных предприятиях в США

• Выброс 0.01 lb/MMBtu

• Лучший ПГУ 0.05 lb/MMBtu(лучший разрешительный уровень, ТЭЦ в Вашингтоне)

РтутьЛучшее, эффективное удаление ртути

NOX

Лучшее предприятия по выбросу NOX на основе битуминозных углей в США

• Выбросы 0.02 lb/MMBtu

• Лучшее на PC 0.05 lb/MMBtu(лучший разрешительный уровень, ТЭЦ в Вашингтоне)

.02 .01 .01.02.02

8


8

� Конец XIX века: разработка каменноугольного газа как источника городского отопления и света;

� Довоенный период: разработка глубокой переработки угля и процессa Haber-Bosch (H2);

� Межвоенный период: разработка процессa Fischer-Tropsch;

� Вторая Мировая Война: Германия и Япония строят 13 заводов Fischer-Tropsch для изготовления синтетического топлива с общей мощностью в 15 тысяч баррелей в день;

� 50-е годы: дальнейшее развитие глубокой переработки угля и Fischer-Tropsch в США и Южной Африке; эксплуатация заводов, вывезенных из Германии, по низкотемпературной обработкеe сланцев в СССР; завод по производству аммиака в Европе;

� 80-е годы: после нефтяного кризиса 70-х годов 6 новых установок глубокой переработки угля в США, Южной Африке, Японии и Китае (топливо, метан, удобрения, метанол);

� 90-е годы: 9 заводов в Западной Европе, США (электроэнергия) и Китае (водород, метанол, различные удобрения);

� 2000-е годы: 29 заводов глубокой переработки угля или нефтяного кокса, в том числе 27 в Китае по западным технологиям, 1 в США, 1 в Японии, большинство для производства аммиака, удобрений, метанола и электроэнергии.

Изменение сырьевых балансов, растущие цены на нефть и газ, необходимость в

диверсификации и постоянное развитие альтернативных технологий ведут к

возрастающему использованию угля как источника углерода и водорода

Мировой опыт переработки угля


GE: производство синтетического газаРост производства синтетического газа по технологии

GE (MMSCFD)

120

320

830

1170

3030

3250

'10s'00s'90s'80s'70s'60s0

25

50

75

100

Ра

бо

таю

щи

е п

ре

дп

ри

яти

я

Комб. цикл

Газификация

Китай

....This afternoon, at a ceremony in Washington, DC, we announced that we signed an agreement forming a joint venture with Shenhua, China’s largest

coal energy company, to advance our gasification business in China, subject to regulatory approvals...

18.01.2011


Основные вопросы� Определение вариантов и окончательный выбор целевых продуктов

� Определение максимально эффективной стадийности выполнения проекта

� Аналитика существующих технологий для безопасной реализации проекта

(вплоть до создания новых технологических комбинаций и отдельных технологий)

� Выбор лицензиаров и согласование деталей дальнейшего сотрудничества

� Эффективное сотрудничество Российских и зарубежных научных баз

� Определение структуры выполнения проекта (ген подрядчик, структура подряда,определение границ поставки и зон ответственности, гарантии и т.д.)

� Определение структуры финансирования, взаимоотношения инвесторов

� Подготовка документов в полном соответствии с мировыми стандартам

� Получение максимально широкого круга государственной поддержки (земля всобственность, различные уровни согласования, налоги, со-инвестирование,инфраструктурная поддержка, политическая поддержка и т.д.)

� Возможное получение дополнительных выгод от экологичности проектов (снижениевыбросов СО2, отсутствие/кардинальное снижение твердых и жидких выбросов и т.д.)

� Максимальная локализация инжиниринга и производства

� Создание благоприятной бизнес среды для инвестирования и выполнения проектов


Эффект от реализации� Современный подход в использовании ресурсов:

комплексное эффективное использование сырья,связанное с его глубокой и экологически чистой переработкой.

� Диверсификация экономики комплекса переработки угля, максимальная гибкость:- Электроэнергия и тепло- Широкая линейка твердых и жидких химических продуктов- Максимальное снижение отходов и их полная утилизация как часть проекта

� Внедрение передовых мировых технологий при добыче и глубокой переработке сырья

� Максимальная локализация инжиниринга и производства

� Стимулирование научно-практической деятельности

� Возможность включения в сферу комплекса других предприятий

региона на базе сырьевой или сбытовой заинтересованности

� Улавливание и утилизация кислотных газов и двуокиси углерода;

� Создание новых рабочих мест

� Ответственный подход к вопросам безопасности и экологии

� Создание объектов социальной инфраструктуры

� Улучшение условий жизни населения и полноценное развитие региона


Конфигурация основных объектов

Блок

добычи

и переработки

угля

(№1)

Блок

Газификации

(№2)

Блок

Производства

тепловой

и электрической

энергии

(№3)

Блок

Углехимического

производства

(№4)

Блок


строительных

материалов

(№6)

Блок


сельскохозяйственной

продукции

(№5)

Различные комбинации и очередность для достижения максимально экономического эффекта в зависимости от условий и задач конкретного региона и инвестора

Радиантный газификатордля внутрицикловой

генерации


Две конфигурации

КвенчРадантный газификатор

Частичный квенч (RSC/PQ)

• Горячий сингаз немедленно охлаждается прямым контактом с водой

• Теплый насыщенный водой сингаз … идеально для реакции сдвига CO

• Рабочее давление коммерческих аппаратов 12 - 86 bar

• Проверенные размеры газификаторов до 45,5 м3

• Стандартное применение: химия, водород, НПЗ, электроэнерги

• CapEx ниже чем у RSC

• Более короткий цикл установки чем у RSC

• Горячий сингаз охлаждается в радиантной секции перед охлаждением

• Производит пар высокого давления до ~135 bar

• Внутренне давл. до ~45bar

• Минимальный разм. 51 м3

• Стандартное применение: генерация элэнергии, НПЗ, полигенерация

• Более высокая эффективность

• Более сложный цикл установки, чем у квенч системы

Ка

ме

ра

га

зи

фи

ка

тор

а

Ра

ди

ан

тны

й

ох

ла

ди

тел

ь д

ля

у

тил

из

ац

ии

те

пл

а

Ка

ме

ра

га

зи

фи

ка

тор

а

Кв

ен

ч

Кв

ен

чк

ам

ер

а

15GE

8/26/2011Copyright 2010 General Electric Company. All Rights Reserved. This material may not be copied or distributed in whole or in

part, without prior written permission of the copyright owner.

Современный RSC

Duke Energy RSC график

23 мая 2010 первый газификатор установлен

27 мая 2010 Установлены внутренние компоненты 1го газ.

5 июня 2010 второй газификатор установлен

9 июня 2010 Установлены внутренние компоненты 2го газ.

20151980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

Настоящая/Запланированная работа радинтн. газификаторов

Polk I (1996 – до наст времени)

DUKE (запуск в 2012)

Cool Water(1984-1990)

16


Сетевой график Edwardsport

промышленная эксплуатация

Начало изучения поставки

Инженер по ком. снабжениюутверждает план строительства

Проектный договор подписан

Duke Energy и GE

Инженер по охране окр. средывыдает разрешение на пром. воздухна площадке

Начало строительства

Начало обучения по управлению/ на имитаторе в Салем, шт. Вирджиния

Турбины на площадке

Первый запуск (турбин)на природном газе

Начало работы турбины на сингазе

Секции радиантного охлаждениясингаза доставляются на площадку

Газификаторы на площадке

*expected

17


Duke Energy: установка Edwardsport IGCC

сентябрь 2009сентябрь 2009

18



апрель 2010апрель 2010

19


Duke Energy: Edwardsport IGCC plant

июль 2010июль 2010

• 618 МВт на угле

шт. Индиана

• ввод в эксплуатацию в 2012

20



Начало 2011 годаНачало 2011 года

Подготовка к началу тестовых испытаний. Передача в коммерческую эксплуатацию в 2012 году.

21


Контакты

ИЛЬЯ СОЛОВЬЕВИсполнительный директор Проектные решенияGE Energy, Power & Water GE газификацияЕвропа и СНГ

T | +7-495-937-19-06F | +7-495-937-11-12M | +7-985-991-56-90

E | [email protected]

Tampa Electric Power Polk 6 IGCC Plant

Газификация углей и углеводородов general electric

Engineering