Газификация углей
ием атомного тепла 0,9
4,3 62,9 31,9 ---
(гелиевый теплоноситель, гидрирующая газификация)
Газификация пылевидного топлива в плазме водяного 1,5
41,8 64,6 0,1 2,0
пара
Парогазовый цикл
Любая технология развивается , имеет какую-то незавершенность ,
подвержена постоянным изменениям . Она несет в себе элементы прошлого ,
которые не соответствуют современным экологическим нормам ,
предъявляемым к технологическим процессам . Проанализируем работу
современной тепловой электростанции ( ТЭС ) , работающей на твердом
топливе . Такие электростанции жизненно необходимы , без них нет
промышленности , они вырабатывают электроэнергию для транспорта ,
предприятий торговли , быта , но они , безусловно , вредны в
экологическом плане , так как выбрасывают в окружающее пространство
вещества , наносящие вред здоровью людей и ущерб окружающей среде . Из
дымовых труб ТЭС выбрасываются миллионы тон золы , сажи , оксидов серы
, азота . Взаимодействуя с влагой воздуха , эти выбросы порождают
кислотные дожди , которые наносят вред флоре и фауне Земли . Они
отравляют водоемы , разрушают сооружения и памятники культуры . Это
бедствие современной цивилизации. Ученые считают ,что сравнительная
оценка ущерба ,наносимого здоровью человека работой ТЭС на угле и
атомной электростанции ,в расчете на одинаковую выработку
электроэнергии в год , дает преимущество ядерному циклу по меньшей мере
в 100 раз .
Можно ли создать и создается ли такая технология использования твердого
топлива в энергетике , которая бы была экологически более приемлемой ,
чем на современной ТЭС? Да , такая технология разработана , и она
входит в современную энергетическую технику под названием
комбинированного парогазового цикла .
Она связана в первую очередь с очисткой дымовых газов ТЭС ,
выбрасываемых в атмосферу , от летучей золы , сажи , оксидов серы ,
канцерогенных веществ . Сера в результате из вредного выброса
превращается в полезный продукт . Растет энергетический КПД ТЭС .
Снижается стоимость получаемой электроэнергии .
Рассмотрим принципиальную схему такого комбинированного процесса (
совмещения газогенераторного процесса с процессом получения
электроэнергии ) . Газ паровоздушной газификации твердого топлива
(угольной пыли ) , полученный в газогенераторе , работающем под
давлением , очищают от золы , сернистых соединений , сажи ,
канцерогенных веществ и сжигают под котлом для получения пара высокого
давления . Этот пар , как и обычно , используется в паровой турбине ,
связанной с генератором для получения электроэнергии , направляемой в
сеть . Горячие отходящие газы , покидающие паровой котел при
температуре порядка 800-900 ‘С , поступают в газовую турбину , которая
, в свою очередь , связана с электрогенератором .
Новая технология действует сразу в трех направлениях: ресурсосбережения
, энергосбережения , экологической защиты . Но для обеспечения процесса
необходимы добыча угля , его перевозка , перегрузка , подача в топку
или газогенератор ; остается на земле зола топлива , которое может
содержать радиоактивные элементы . Здесь требуется новый шаг в
технологии использования угля .
Подземная газификация угля
Отметим тот установленный факт , что выбросы тепловых электростанции ,
использующих уголь , могут содержать естественные радионуклиды
элементов . Эти радиоактивные элементы есть и в золе , выбрасываемой
через трубы вместе с дымовыми газами . Если дымовые газы очищать от
золы с эффективностью даже 98,5% , что имеет место лишь на некоторых
наиболее современных ТЭС и является очень дорогостоящим процессом , то
и в этом случае доза облучения , обусловленная естественными
радионуклидами в выбросах тепловых электростанций , превысит
аналогичную дозу , полученную населением , живущим вблизи АЭС
аналогичной мощности , в 5 и даже в 40 раз .
Можно полагать , что единственным методом , который даст возможность
использовать угольные месторождения для получения тепла и
электроэнергии с большей радиационной безопасностью , это реализация
идеи Рамзая - Менделеева о подземной газификации углей и очистке
полученных газов в подземных газогенераторах .
Преимущество подземной газификации не только в этом . В ней исключается
тяжелый и очень вредный труд горнорабочих . Транспортировка , погрузка
, разгрузка и дробление угля , требующие больших энергетических затрат
и загрязняющие топливной пылью окружающую среду , заменяются безвредной
и простой транспортировкой очищенного горючего газа в места его
непосредственного использования . Подземная газификация в экологическом
плане предпочтительней и открытой добычи угля в угольных разрезах ,
так как в ней отсутствует нарушение верхнего покрова Земли . Наконец ,
подземная газификация предоставляет широкие возможности для
автоматизации процесса .
В России работы по подземной газификации углей начались в 30-х гг.
После Второй Мировой войны ее опыт стали использовать в США ,
Великобритании ,Франции , ФРГ , Бельгии и других странах . Способ
подземной газификации углей дает возможность эксплуатировать
глубокозалегающие пласты угля и пласты малой мощности . Например ,
общие запасы каменного угля в ФРГ составляют примерно 230 млрд. тонн ,
в то время как потенциально извлекаемые запасы методами современной
горной техники составляют лишь 24 млрд. тонн . Таким образом , 90%
запасов угля остаются неиспользованными . Однако процесс подземной
газификации пока находится в стадии полупромышленных исследований . По
расчетам в США газ подземной газификации обходился бы в 1,3-3,9 раза
дешевле газа , получаемого с Аляски , и в 1,45 раза дешевле газа
получаемого наземном газогенераторе .
Схема подземного газогенератора представлена на рис. 2 . Расскажем о
некоторых особенностях подземной газификации, которые до сих пор
препятствуют ее широкому использованию в промышленности . Здесь еще
много не решенных задач , которые ждут своих исследователей и инженеров
. Подземная газификация находится в большой зависимости от
геологических и гидрогеологических особенностей залегания угля .
Поэтому трудно , а иногда пока и невозможно достигнутые на одном
месторождении технические показатели запроектировать и получить на
другом . Даже в одном месторождении постоянно изменяются условия
газификации. Поэтому при воздушной , кислородной и паровой газификации
получить устойчивый процесс с постоянным составом газа довольно сложно
. Необходима такая научная концепция подземной газификации , которая бы
позволила получать устойчивые результаты путем воздействия на процесс
каких -либо факторов или включения в процесс ряда залежей ( площадей )
, которые бы усредняли состав конечного газа направляемого потребителю
, например тепловой электростанции для выработки тепла и электроэнергии
или химическому комбинату для синтеза аммиака или метанола .
Основные стадии подземной газификации углей :
1. Бурение наклонно- горизонтальных скважин для подводки дутья и отвода
полученного горючего газа в сеть .
2. Создание в угольном пласте между этими скважинами реакционных каналов
( путем прожигания угольного пласта ).
3. Газификация угольного пласта нагнетанием дутья во входящие каналы и
отвод полученного газа из отводящих каналов .( Зола топлива ,
содержащая естественные радиоактивные нуклиды , остается под землей .
)
4. Окончательная очистка газа .
Бес шахтный способ использования угольных залежей , отсутствие
терриконов возле угольных залежей и отвалов золы возле тепловых
электростанций - таков новый облик добычи и использования угля .
Решение глобальных экологических проблем требует коронного изменения
отношения к природе посредством создания такой технологии , которая не
приводила бы к ее возмущению . Такой технологией является подземная
газификация твердого топлива .
Разработка процессов газификации твердого топлива в самых разных их
проявлениях : парогазового цикла , плазменной газификации топлива ,
подземная газификация угля дает условие для широкого использования
твердого топлива .
Список ситературы:
1. Детская энциклопедия.
2. Справочник по химии.
3. Пособие для учителей по химии.
| |  скачать работу |
Газификация углей |
