1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Теплоэнергетика
  4. № 6, 2023

Теплоэнергетика, 2023, № 6, стр. 26-40

Парогазовые установки с внутрицикловой газификацией: история, современное состояние и перспективы развития (обзор)

В. А. Баторшин a, *, С. И. Сучков a, А. Н. Тугов a

a Всероссийский теплотехнический институт
115280 Москва, Автозаводская ул., д. 14, Россия

* E-mail: VABatorshin@vti.ru

Поступила в редакцию 03.11.2022
После доработки 06.12.2022
Принята к публикации 23.12.2022

Аннотация

Парогазовые установки с внутрицикловой газификацией (ПГУ с ВЦГ), в которых используются твердые виды топлива (уголь, нефтяной кокс и др.) для выработки электроэнергии на основе комбинированного цикла, развиваются уже около полувека. В настоящее время наибольший интерес к ПГУ с ВЦГ проявляют страны Азиатского региона. В Японии введены в эксплуатацию два крупных энергоблока ПГУ с ВЦГ – на ТЭС Nakoso и ТЭС Hirono; кроме того, успешно продвигается проект Osaki CoolGen. Китайская Народная Республика и Республика Корея также совершенствуют свои проекты ПГУ с ВЦГ. Благодаря разработкам более эффективных технологий очистки генераторного газа и применению газотурбинных установок следующего поколения на новых ПГУ с ВЦГ удалось достичь низких показателей выбросов вредных веществ и повысить КПД до 48%. В XXI в. возрос интерес к ПГУ с ВЦГ вследствие потенциальной возможности с помощью входящего в их состав оборудования улавливать CO2. Помимо отмеченных преимуществ парогазовые установки с внутрицикловой газификацией имеют и недостатки, самый существенный из которых – высокая стоимость. По этой причине, несмотря на большое количество планировавшихся к реализации в 2000-х годах проектов с участием ПГУ с ВЦГ, значительная их часть была впоследствии отменена, а в настоящее время постепенно выводятся из эксплуатации установки, построенные в 90-х годах. Перспективное направление для ПГУ с ВЦГ – производство водорода для его дальнейшего использования в топливных элементах с одновременным улавливанием CO2. Уже применяемая на некоторых объектах технология полигенерации, благодаря выработке и отпуску потребителю не только электроэнергии, но и побочных товарных продуктов газификации, также позволит решить экономические проблемы ПГУ с ВЦГ.

Ключевые слова: твердое топливо, внутрицикловая газификация, парогазовая установка, эффективность, капитальные затраты, удельная стоимость, надежность, топливный элемент, полигенерация, улавливание CO2

Список литературы

  1. Wang T., Stiegel G. Integrated gasification combined cycle (IGCC) technologies. Woodhead Publishing, 2016.

  2. Phillips J. N., Booras G.S., Marasigan J. The history of integrated gasification combined-cycle power plants // Proc. of ASME Turbo Expo 2017: Turbomachinery Technical Conf. and Exposition GT2017. Charlotte, North Carolina, USA, 26–30 June 2017. https://doi.org/10.1115/GT2017-64507

  3. Ольховский Г.Г. Парогазовые установки с газификацией угля: аналит. обзор. М.: ВТИ, 2009.

  4. Integrated gasification combined cycle (IGCC) // Global Energy Monitor WIKI [Электрон. ресурс.] https://www.gem.wiki/Integrated_Gasification_Combined_Cycle_(IGCC)

  5. Prospect of near-zero-emission IGCC power plants to decarbonize coal-fired power generation in China: Implications from the GreenGen project / C. Xia, B. Ye, J. Jiang, Y. Shu // J. Cleaner Prod. 2020. V. 271. P. 122615. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.122615

  6. Ашинянц С.А. Оценка стоимости строительства и эксплуатации угольных ТЭС: обзор. 2-е изд., перераб. и доп. М.: ВТИ, 2013.

  7. Game-changing coal power technologies // Power. 2019. [Электрон. ресурс.] https://www.powermag. com/game-changing-coal-power-technologies/

  8. Patel S. Japan ushers in new era for IGCC coal power // Power. 2021. [Электрон. ресурс.] https://www.powermag.com/japan-ushers-in-new-era-for-igcc-coal-power/

  9. Сучков С.И., Котлер В.Р., Баторшин В.А. Эффективный способ модернизации устаревших угольных ТЭЦ // Теплоэнергетика. 2016. № 12. С. 23–34. https://doi.org/10.1134/S0040363616120055

  10. Ольховский Г.Г. Новые проекты ПГУ с газификацией угля (обзор) // Теплоэнергетика. 2016. № 10. С. 3–13. https://doi.org/10.1134/S0040363616100076

  11. Particulate control devices in Kemper County IGCC project / X. Guan, A. Hewitt, W.W. Peng, P. Vimalchand, M. Nelson, T. Pinkston, D. Madden // Energy Reports. 2019. V. 5. P. 969–978. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2019.07.009

  12. Exchange and training on clean coal. Technology and clean energy policy // APEC Energy Working Group, 2019. [Электрон. ресурс.] https://www.apec.org/ docs/default-source/Publications/2019/12/Exchange-and-Training-on-Clean-Coal-Technology-and-Clean-Energy-Policy/219_EWG_Exchange-and-Training-on-Clean-Coal-Technology-and-Clean-Energy-Policy.pdf

  13. Removing H2S from gas streams. [Электрон. ресурс.] https://www.merichem.com/sulfur-recovery-with-lo-cat/ ?doing_wp_cron=1670316634.8988521099090576171875

  14. Сайт “Hirono IGCC Power GK”. [Электрон. ресурс.] http://www.hirono-igcc.co.jp/en/

  15. Nakoso large scale IGCC project, Japan // Power Technology. 2022. [Электрон. ресурс.] https://www.power-technology.com/marketdata/nakoso-large-scale-igcc-project-japan/

  16. Hirono Large Scale IGCC Project, Japan // Power Technology. 2022. [Электрон. ресурс.] https://www. power-technology.com/marketdata/hirono-large-scale-igcc-project-japan/

  17. Patel S. Taean IGCC: continued operation, continued achievement // Power. 2021. [Электрон. ресурс.] https:// www.powermag.com/taean-igcc-continued-operation-continued-achievement/

  18. Wiatros-Motyka M. An overview of HELE technology deployment in the coal power plant fleets of China, EU, Japan and USA. UK: IEA Clean Coal Centre, 2016. [Электрон. ресурс.] https://usea.org/sites/de-fault/ files/An%20Overview%20of%20HELE%20technology% 20deployment%20in%20the%20coal%20power%20 plant%20fleets%20of%20China,%20EU,%20Japan% 20and%20USA%20-%20ccc273.pdf

  19. Situation of energy in Japan. Osaki Coolgen Corporation. [Электрон. ресурс.] https://www.osaki-coolgen. jp/en/project/

  20. Patel S. A Japanese project demonstrates a carbon neutrality pathway for coal power // Power. 2022. [Электрон. ресурс.] https://www.powermag.com/a-japanese-project-demonstrates-a-carbon-neutrality-pathway-for-coal-power/

  21. The Wabash river coal gasification repowering project. An update: Topical report. No. 20. The U.S. report on a project conducted jointly under a cooperative agreement between: The U.S. Department of Energy and Wabash River Coal Gasification Project Joint Venture. 2000.

  22. Kohl A.L., Nielsen R. Gas purification. 5th ed. Gulf Publishing Company, 1997.

  23. Higman C. State of the gasification industry: Worldwide gasification Database 2014 Update // Proc. of the Gasification Technologies Conf. Washington, DC, USA, 29 Oct. 2014.

  24. Филиппов С.П., Кейко А.В. Газификация угля: на перепутье. Технологические факторы // Теплоэнергетика. 2021. № 3. С. 45–58. https://doi.org/10.1134/S0040363621030048

  25. Jazan Refinery IGCC power plant. Saudi Arabia // Power Technology. 2021. [Электрон. ресурс.] https:// www.power-technology.com/marketdata/jazan-refinery-igcc-power-plant-saudi-arabia/

  26. Jizan integrated gasification combined-cycle power project // NS Energy. [Электрон. ресурс.] https://www. nsenergybusiness.com/projects/jizan-integrated-gasification-combined-cycle-power-project/

  27. Сучков С.И. Разработка отечественной технологии газификации твердого топлива для парогазовых установок // Библиотечка электротехника: приложение к журналу “Энергетик”. 2013. Вып. 7 (175).

  28. Опытно-промышленные испытания горнового газификатора / И.А. Рыжий, А.В. Штегман, А.Н. Тугов, Д.А. Сиротин, М.М. Гутник, Е.А. Фоменко, Д.В. Сосин, К.В. Тимашков, С.В. Алексеенко, А.С. Заворин, В.Е. Губин, А.С. Матвеев, Д.В. Гвоздяков, К.Б. Ларионов, С.А. Янковский, К.В. Слюсарский // Теплоэнергетика. 2021. № 6. С. 55–67. https://doi.org/10.1134/S0040363621060084

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Теплоэнергетика

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал