Комплексные исследования энерготехнологического производства синтетических жидких топлив из углей Сибири для электроснабжения удалённых потребителей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.01, кандидат технических наук Скрипченко, Ольга Викторовна
- Специальность ВАК РФ05.14.01
- Количество страниц 156
Оглавление диссертации кандидат технических наук Скрипченко, Ольга Викторовна
ВВЕДЕНИЕ.
1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКИ ПРИМЕНЕНИЯ СЖТ ИЗ УГЛЕЙ СИБИРИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ УДАЛЁННЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ.
1.1 Анализ существующего положения угольной энергетики сибири и перспектив её развития.
1.2 Современные технологии химической переработки угля в синтетические жидкие топлива.
1.3 Схема решения задачи комплексной, оценки применения СЖТ, производимого на ЭТУ из углей, для электроснабжения удалённых потребителей.
1.4. Вопросы построения эффективных математических моделей элементов и установок.
1.5 Методика расчета инвестиционного проекта ЭТУ произ- . водства СЖТ и электроэнергии с учётом затрат на очистку продуктов газификации.
2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ ЗВЕНЬЕВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЦЕПОЧКИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ УДАЛЁННЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ СЖТ.
2:1 Математическое моделирование и оптимизационные исследования ЭТУ с учётом затрат на глубокую очистку продуктов газификации.
2.1.1 Выбор метода очистки продуктов газификации.
2.1.2 Математическое моделирование системы глубокой очистки продуктов газификации методом Рек-тизол.■.
211.3 Математическая модель ЭТУ с системой очистки продуктов газификации.
2.1.4, Оптимизационные технико-экономические исследования системы очистки продуктов газификации методом Ректизол.
2.1.5 Оптимизационные технико-экономические исследования ЭТУ производства СЖТ и электроэнергии с учётом затрат в систему очистки продуктов газификации.
2.2 Математическое моделирование и оптимизационные исследования метанолопровода.
2.3 Математическое моделирование и оптимизационные исследования ПГУ на СЖТ. 11В
2.3.1 Математическое моделирование ПГУ на
2.3.2 Оптимизационные технико-экономические исследования ПГУ на СЖТ.
3 СРАВНИТЕЛЬНАЯ ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЙ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ УДАЛЕННЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЗА СЧЕТ ЭНЕРГИИ УГЛЕЙ СИБИРИ.
3.1 Методический подход к согласованной оптимизации параметров звеньев технологических цепочек дальнего транспорта энергии органического топлива.
3.2 Сопоставление экономической эффективности технологических цепочек электроснабжения удалённых потребителей за счёт энергии углей сибири.
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Энергетические системы и комплексы», 05.14.01 шифр ВАК
Комплексные исследования технологий получения ИЖТ и электроэнергии из твердого и газообразного топлива2004 год, доктор технических наук Тюрина, Элина Александровна
Оптимизационные исследования энерготехнологических установок производства водорода и электроэнергии с удалением CO22008 год, кандидат технических наук Медников, Александр Станиславович
Оптимизационные технико-экономические исследования энерготехнологических установок производства СПГ и электроэнергии с извлечением гелия2009 год, кандидат технических наук Степанов, Виталий Викторович
Оптимизация схем и рабочих параметров установок для получения и использования энергоносителей в нефтехимических производствах1983 год, доктор технических наук Симонов, Вениамин Федорович
Автономные системы электроснабжения фермерских хозяйств Египта с использованием возобновляемых источников энергии2010 год, кандидат технических наук Ахмед Торки Ахмед Джайлани
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Комплексные исследования энерготехнологического производства синтетических жидких топлив из углей Сибири для электроснабжения удалённых потребителей»
Актуальность работы. Россия является одним из мировых лидеров по запасам и производству угля. В то же время во внутреннем балансе потребления топлива доля угля, используемого на ТЭС, в настоящее время сокращается [1]. Вместе с тем, по оценкам большинства специалистов в скором времени возникнет дефицит природного газа [2-5], направляемого на производство электроэнергии, в европейских регионах Российской Федерации.
Прирост электропотребления может покрываться за счёт строительства новых Ь
Ь АЭС и энергетического потенциала сибирских углей. Возможности атомного машиностроения для наращивания энергогенерирующих мощностей считаются ограниченными, поэтому основной прирост производства электроэнергии может быть осуществлён за счёт энергии бурых углей месторождений Сибири.
Однако увеличение потребления ископаемых углей вызывает рост экологической нагрузки на1 окружающую среду. Снизить ущерб окружающей среде от угольной энергетики можно переходом к использованию экологически более чистых видов топлива угольного происхождения. К ним относится облагороженный уголь, синтетические газообразные и жидкие топлива. В связи с этим возникает большой интерес к проблеме переработки углей в синтетическое жидкое топливо (СЖТ) как альтернативное энергетическое топливо.
Вместе с тем, одной из актуальнейших проблем использования Сибирских углей является проблема их дальнего транспорта, т.к. месторождения углей Сибири удалены на значительные расстояния от прогнозируемых центров энергопотребления. Поэтому возникает задача поиска оптимальных способов «доставки» энергии угля к конечным потребителям.
Могут быть использованы различные варианты преобразования и передачи энергии угля (так называемые технологические цепочки), которые нуждаются в технико-экономических исследованиях и сопоставлениях (производство электроэнергии на месте добычи на паротурбинных ТЭС и её передача по линиям постоянного тока; железнодорожный транспорт угля и производство электроэнергии на паротурбинных ТЭС в местах потребления). Перспективной является технологическая цепочка включающая переработку угля на месте добычи в экологически чистое СЖТ, трубопроводный транспорт СЖТ в район потребления и производство электроэнергии на энергетических установках, сжигающих СЖТ. Очевидно, что выбор наиболее эффективной, технологической цепочки переработки углей и передачи их энергии весьма актуален, поскольку может оказать существенное влияние на развитие всей энергетики страны. Такой выбор требует согласованного проведения математического моделирования и оптимизации звеньев каждой цепочки и сопоставления их технико-экономических показателей между собой. При этом наибольшие методические трудности возникают при исследовании технологической цепочки, связанной с переработкой угля в СЖТ.
Одной из наиболее перспективных технологий крупномасштабного производства СЖТ является технология получения метанола из синтез-газа, производимого в свою очередь из угля. Это связано с тем, что получение метанола является отработанным гетерогенно-каталитическим процессом: достаточно селективным, высокопроизводительным, непрерывным и технологичным. Метанол удобен для транспортирования и хранения, а также имеется возможность использовать его как экологически чистое моторное и котельно-печное топливо. Общая мощность существующих заводов производства метанола в мире составляет около 57 млн. т в год, при этом на Россию из них приходится 4 млн. тонн [6, 7].
Следует отметить, что традиционное получение метанола из угля осуществляется, как правило, в одноцелевых установках. В данных установках производится утилизация тепла, выделившегося в процессах газификации угля, а также охлаждения уходящих газов с получением пара, который используется в основном только на собственные нужды технологии (паротурбинный привод5 компрессоров и др.). Такие процессы характеризуются невысоким термическим КПД! Как показали проводимые в течение длительного времени в институте систем энергетики им. Л.А. Мелентьева Сибирского отделения Российской Академии наук (ИСЭМ СО РАН) [8-19] исследования, технологий получения, СЖТ, наиболее эффективным является комбинированное производство СЖТ и электроэнергии; в одной энерготехнологической . установке (ЭТУ). В? этом случае возникает возможность, утилизации; высокотемпературного тепла процесса газификации угля; и горючих газов, получаемых после: синтеза СЖТ, для производства электроэнергии. В результате повышается К1Щ процесса производства СЖТ, сокращаются удельные капиталовложения 'за* счет совмещения функций части энергетического и технологического оборудования;
Большой интерес к исследованиям энерготехнологических установок производства СЖТ и электроэнергии обусловливается рядом причин:
1) существенными техническими, экономическими и экологическими трудностями; при крупномасштабном использовании низкосортных углей для производства.электроэнергии на традиционных паротурбинных установках;
2) значительным улучшением; экологических показателей ЭТУ, связанным с технологическими требованиями;
3) энергетическим и экономическим эффектом. от комбинированного производства СЖТ и электроэнергии;
4) перспективностью* использования СЖТ в качестве экологически, чистого моторного и котельно-печного топлива, в специальных двигателях внутреннего сгорания, в топливных элементах, а также в качестве сырья для химических производств;
5) техническими и экономическими преимуществами дальнего трубопроводного транспорта СЖТ по сравнению с транспортом природного газа, а также простотой его железнодорожной и танкерной перевозки.
Таким образом, развитие процессов комбинированного производства СЖТ и электроэнергии определяется экономической целесообразностью, технологической необходимостью и условиями охраны окружающей среды.
Следует отметить, что в ранее проводимых в ИСЭМ СО* РАН' исследованиях ЭТУ, системы очистки продуктов газификации от Н28 и СОг рассматривались в упрощенном виде с использованием экспертных данных по удельным затратам энергии и капитальным вложениям. Поскольку данные системы являются весьма дорогостоящими и имеют значительное энергопотребление, их упрощенное представление не позволяет с необходимой точностью определить технико-экономические показатели ЭТУ в целом. Кроме того, при каталитическом синтезе СЖТ одним из основных требований со стороны катализаторов является отсутствие соединений серы, так как они способствуют их «отравлению» и снижают скорость образования СЖТ. Важным направлением исследований является определение оптимальных термодинамических и- расходных параметров установок и изменения их технико-экономических показателей в зависимости от степени удаления СО2 из продуктов газификации в системе очистки. Это обусловлено тем, что некоторая часть диоксида углерода участвует в реакциях синтеза метанола, что может увеличить его выход или выход, дополнительного количества оксида углерода в составе продувки синтез-газа, поступающего на сжигание в камеру сгорания газовой турбины. Второе обстоятельство может повлиять на выработку дополнительного количества электроэнергии.
Кроме того, важным моментом при исследовании технологических цепочек, электроснабжения удалённых потребителей на основе СЖТ из углей Сибири является оценка эффекта за счёт снижения затрат при переходе от транспорта угля к трубопроводному транспорту СЖТ. При этом возникает необходимость оптимизации пропускных способностей трубопроводов СЖТ для корректной оценки затрат на его транспорт. Также важно определить оптимальные технико-экономические показатели энергоустановок, использующих СЖТ в качестве топлива.
Решение отдельных вопросов указанных выше проблем привлекает внимание ученых как в нашей стране, так и зарубежом. Выполнено достаточно большое число работ по- исследованию различных аспектов технологии производства СЖТ из. органического топлива, моделированию и исследованию энергетических и химико-технологических установок.
В работах Института нефтехимического синтеза им. A.B. Топчиева Российской Академии наук (ИНХС РАН) [20-22] найдены оптимальные параметры процесса переработки синтез-газа, получаемого из органического топлива, в метанол. Показано, что метанол является- одним из наиболее перспективных. СЖТ в силу высокой- селективности процесса' и большой-единичной производительности каталитических реакторов.
В работах ИСЭМ СО' РАН рассмотрены вопросы термодинамического моделирования процессов синтеза СЖТ различных видов и их сравнительной' эффективности [23-26], разработаны математические модели ЭТУ, выполнена, оптимизация, их параметров и показана высокая эффективность комбинированного производства СЖТ и электроэнергии в одной ЭТУ [15-18], обоснована- целесообразность использования СЖТ в топливно-энергетическом балансе РФ [27-29].
Комплексные исследования энерготехнологической переработки органических топлив проведены в Институте высоких температур Российской Академии наук (ИВТ РАН) [30]; Саратовском государственном техническом университете (СГТУ) сотрудниками А.И. Андрющенко, А.И. Поповым [31];
Новосибирском государственном техническом университете (НГТУ) учёным Г.В. Ноздренко [32], в фирмах Sasol, Shell, Mobil, Bechtel, Methanex [33-37].
Значительный опыт математического моделирования и оптимизации процессов и схем теплоэнергетических установок за долгие годы накоплен в ИСЭМ СО РАН в работах таких учёных как JI.C. Попырин, Г.Б. Левенталь, В.И. Самусев, В.В. Эпелыптейн, A.M. Клер, С.К. Скрипкин, Н.П. Деканова и др.[38-50].
Большой комплекс исследований в области оптимизации процессов и конструкций турбомашин и автоматизации их проектирования проведен в Институте проблем машиностроения АН Украины в работах Л.А. Шубенко-Шубина, A.A. Палагина и коллег [51-55].
В работе Ф.А. Вульмана, Н.С. Хорькова [56] предложено построение математических моделей теплоэнергетических установок (ТЭУ) на основе принципов модульного программирования. Принципы технико-экономической оптимизации циклов и схем теплоэнергетических блоков ТЭС изложены в работе А.И. Андрющенко и соавторов [57].
В.' химической технологии наибольшие достижения в области методов математического моделирования и оптимизации химического оборудования и химических производств отражены в работах школы В.В. Кафарова, Л.С. Полака, Г.М. Островского и др. [58-62].
Сложные вопросы математического моделирования, оптимизации трубопроводных и других гидравлических систем уже давно решаются с применением теории гидравлических цепей, основные положения которой заложены и развиты в работах В.Я: Хасилева, А.П. Меренкова, Е.В. Сенновой и др: [63-66].
Совместное использование принципов термодинамики, моделей и методов теории гидравлических цепей дало возможность оценки пределов энергетического и экологического совершенствования технологий трубопроводного транспорта различных энергоносителей, представленной в работах Б.М: Кагановича и соавторов.[67, 68].
Анализ проводимых исследований в отмеченных направлениях позволяет выявить некоторые нерешенные вопросы, которые возникают при комплексном рассмотрении технологических цепочек электроснабжения удалённых, потребителей. В указанных работах не решён ряд важных для выбора оптимальной технологической цепочки преобразования и< передачи, энергии, угляшроблем: не сформулирована задача согласованной« оптимизации« звеньев технологических цепочек, не проводилась согласованная оптимизация ЭТУ, транспорта СЖТ и энергоустановок, сжигающих СЖТ. Работы по сравнительной эффективности' дальнего транспорта различных энергоносителей часто основываются на экономических оценках с применением аналитических или линейных зависимостей [69]. Не всегда учитывается нелинейный характер зависимостей, не проводится оптимизация параметров с применением строгих математических методов.
В связи с отмеченным целью диссертационной ^ работы> является разработка методического подхода, математических моделей и методов для получения комплексной оценки условий использования СЖТ, произведённых на ЭТУ из углей Сибири, для* электроснабжения удалённых потребителей и сопоставления, этого- варианта дальнего электроснабжения с другими вариантами, и включает следующие основные задачи:
1) разработка методики к согласованной оптимизации параметров звеньев технологических цепочек дальнего транспорта энергии, углей для-электроснабжения-удаленных потребителей,, включающих ЭТУ производства
СЖТ и электроэнергии, экологически чистые угольные ТЭС1, ПТУ на СЖТ, системы транспорта и т.д.;
2) разработка математических моделей звеньев технологических цепочек, включающих ЭТУ производства СЖТ и- электроэнергии на базе угля с системой глубокой очистки продуктов газификации и ПТУ на СЖТ.
3) Проведение оптимизационных исследований на разработанных' математических моделях звеньев технологических цепочек, с получением^ оптимальных термодинамических и расходных параметров установок и- их технико-экономических показателей в зависимости от условий* функционирования.
В итоге решения этих задач в диссертационной работе впервые получены, составляют предмет научной новизны и выносятся на защиту следующие наиболее важные результаты.
1) Методический подход к оптимизации технологических цепочек переработки углей и транспорта их энергии для электроснабжения удаленных потребителей, основанный на последовательной оптимизации параметров звеньев технологических цепочек- по критерию минимума цены выходной продукции звена, при заданном (одинаковом для всех звеньев> и цепочек) уровне внутренней нормы возврата капиталовложений и заданной цене продукции предыдущего звена, полученной при его оптимизации.
2) Математические модели звеньев технологической' цепочки, использующей СЖТ: ЭТУ производства СЖТ и электроэнергии из угля с системой глубокой, очистки продуктов газификации; ПТУ на СЖТ; система глубокой очистки продуктовтазификации от Н28 и СО2 методом Ректизол.
3) Результаты оптимизационных технико-экономических исследований: ЭТУ на угле с разной степенью удаления С02 из продуктов газификации с
1 Экологически чистая угольная ТЭС - теплоэлектростанция, имеющая современные системы очистки газообразных продуктов горения [70 — 72]. учетом капитальных и энергетических затрат в систему глубокой очистки продуктов-газификации; ИГУ, использующей в качестве топлива СЖТ.
4) Сравнительная* эффективность технологических цепочек, переработки углей и транспорта их энергии для электроснабжения удаленных потребителей, включающих цепочку производства СЖТ на ЭТУ, трубопроводный транспорт СЖТ и ПТУ на СЖТ, а также цепочку производства электроэнергии на месте добычи- на паротурбинных ТЭС, её передачу по линиям постоянного'тока-и I цепочку с железнодорожным транспортом угля и производством электроэнергии на паротурбинных ТЭС в местах потребления.
Практическая ценность заключается в возможности оценить условия крупномасштабного использования ЭТУ синтеза СЖТ на базе углей. крупных месторождений для электроснабжения удалённых потребителей. Также получены оптимальные параметры ЭТУ на угле с учётом затрат в систему глубокой очистки продуктов газификации, что позволяет вырабатывать рекомендации для проектирования установок данного типа. Разработанная математическая модель системы глубокой очистки продуктов газификации от диоксида углерода и соединений серы методом. Ректизол может быть, применена для исследования1 как энерготехнологических, так и различных теплоэнергетических установок.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и симпозиумах:
- на конференциях научной молодежи ИСЭМ СО РАН (Иркутск, 2007 -2010);
- на XIV и XV международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Современные техника и технологии СТТ 2008, 2009» (Томск, 2008, 2009);
- на VII всероссийской конференции с международным участием «Горение твёрдого.топлива» (Новосибирск, 2009);
- на 41 международной конференции KRAFTWERKSTECHNISCHES KOLLOQUIUM 2009 (Dresden, 2009);
- на объединенном симпозиуме «Энергетика России в XXI веке — Энергетическая кооперация в Азии (АЕС-2010)» (Иркутск, 2010).
С 2009 г. по 2011 г. по теме диссертации проводились работы, по гранту МГ-2009/04/1 НП Фонда' «Глобальная энергия» в рамках проекта «Математическое моделирование и комплексные' исследования технологий комбинированного производства экологически чистых топлив и электроэнергии из твёрдого и газообразного органического топлива».
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ, из них две статьи« в рецензируемых изданиях, входящих в перечень рекомендованных изданий ВАК.
Личный вклад автора. Постановка задач исследований, методика последовательной* оптимизации звеньев технологических цепочек, а также анализ результатов работы осуществлены совместно с научным-руководителем. Самостоятельно автором разработаны, математические модели технологических цепочек электроснабжения удалённых потребителей. Основное внимание уделено цепочке на основе ЭТУ: разработаны математические модели элементов ЭТУ (абсорбер, десорбер,.система очистки продуктов газификации методом Ректизол и др.) и установка в целом. Построена- математическая модель- ПТУ, использующая в качестве топлива метанол. С использованием этих моделей автором самостоятельно проведены оптимизационные исследования технологических цепочек удалённого электроснабжения.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения? и списка литературы из 147 наименований: Общий объём1 диссертационной работы; 156 страниц; из них 141 страниц основного текста, 19 таблиц и 19 рисунков.
Похожие диссертационные работы по специальности «Энергетические системы и комплексы», 05.14.01 шифр ВАК
Энергоресурсосберегающая модернизация теплоиспользующих установок в производстве фенола2011 год, кандидат технических наук Башаров, Марат Миннахматович
Комплексная энерготехнологическая переработка древесных отходов с применением прямоточной газификации2012 год, доктор технических наук Тимербаев, Наиль Фарилович
Оценка эффективности энергетических технологий на основе перспективных процессов газификации твердых топлив с помощью кинетико-термодинамических моделей2024 год, доктор наук Донской Игорь Геннадьевич
Оптимизация параметров энергоблоков угольных мини-ТЭЦ, работающих в автономных системах энергоснабжения2006 год, кандидат технических наук Сушко, Светлана Николаевна
Разработка комплексного способа очистки газообразных выбросов теплогенерирующих установок2008 год, доктор технических наук Ежов, Владимир Сергеевич
Заключение диссертации по теме «Энергетические системы и комплексы», Скрипченко, Ольга Викторовна
Выход
Рис. 2.5. Блок-схема алгоритма нахождения равновесного состава абсорбента и растворяемого газа на секции абсорбера:
РСЮ - заданная точность вычисления; £>гтек, £>ГТ1 - текущее и уточнённое значение количества молей растворяемого газа на выходе из ступени. где - теплоёмкость поглощаемого компонента в конденсированной фазе (жидкости); сг(() - теплоёмкость поглощаемого, компонента в неконден-сированной фазе (газе); — дифференциальная теплота растворения газа; ~ расход, абсорбента (метанола), содержащего распределяемые компоненты, на входе и выходе из секции; , 27б!гвых, Ш™, Ш™* -суммарные расходы фаз на входе и выходе из ступени; — теплоёмкость чистого абсорбента; - относительная теплоёмкость газа на входе в аппарат.
Количество тепла, содержащегося в выходном потоке метанола с извлечёнными компонентами (НгЭ, С02)
Йх^Й.+^Г*. (2Л1)
Отсюда, полный тепловой баланс на секции абсорбции с учётом дифференциальной теплоты растворения
Сгср • сг • - /гвьк; - О? . сь • - €) + бдиф = 0' (2.12)
Отметим, что расчёт термодинамического равновесия на секции абсорбции производится методом Ньютона с учётом ограничения по тепловому балансу (2.12).
Кроме того, разработана методика определения конструктивных характеристик абсорбера[129].
Нахождение конструктивных характеристик абсорбера.
Выбор типа насадки
При выборе типа насадки для проведения массообменных процессов руководствуются следующими соображениями: во-первых,, конкретными условиями проведения процесса — нагрузками по пару и жидкости, различиями в физических свойствах систем, поверхностью контакта фаз,в единице объема аппарата и,т. д.; во-вторых, особыми требованиями к технологическому процессу - необходимостью обеспечить небольшой перепад давления в колонне, широкий интервал устойчивой работы, малое время пребывания жидкости в аппарате и т. д.; в-третьих, особыми требованиями к аппаратурному оформлению - создание единичного или серийно выпускаемого аппарата малой или большой единичной мощности, обеспечение возможности работы в условиях сильно коррозионной среды, создание условий повышенной надежности и т. д.
Следует отметить, что математическая модель абсорбера позволяет произвести расчет, используя любой тип насадки, поэтому исходя из вышеперечисленных факторов, автором используются керамические кольца Ра-шига размером 50 х 50 х 5 мм. Данная насадка показана на рис. 2.6, а её характеристика приведена в табл. 2.2.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведённые в рамках диссертации исследования позволили сделать следующие выводы;, основанные на полученных в ходе работырезультатах.
1. Разработан методический подход к оптимизации технологических цепочек переработки органических топлив и транспорта их энергии для электроснабжения удаленных потребителей. Он основан на последовательной оптимизации параметров звеньев технологических цепочек по критерию минимума цены выходной продукции звена, при заданном (одинаковом для всех звеньев и цепочек) уровне внутренней: нормы возврата капиталовложений и заданной цене продукции предыдущего звена; полученной при его оптимизации. Исследования, проводимые с использованием данного подхода, позволяют провести декомпозицию задачи оптимизации параметров всех звеньев технологической цепочки на последовательность гораздо более простых задач оптимизации параметров каждого звена. При- этом получается такой же результат, что; и при совместной оптимизации всех звеньев цепочки по критерию минимума цены продукции последнего звена при заданном уровне внутренней нормы возврата капиталовложений:
2. Разработаны математические модели звеньев рассматриваемых технологических цепочек и проведены их оптимизационные исследования для сравнения экономической эффективности технологий переработки углей Сибири и транспорта их энергии для электроснабжения удаленных потребителей. .
• Разработаны математические модели новых элементов системы очистки методом Ректизол (абсорбер и десорбер) и модель системы в целом, которая, была включена в математическую модель ЭТУ. На их основе проведены оптимизационные технико-экономические исследования ЭТУ с учетом затрат в систему очистки в зависимости от степени удаления СОг, которые показали, что существует оптимальный вариант с 50% удалением СО2, характеризующийся наибольшей эффективностью.
• Разработана математическая модель ПТУ, использующая в качестве топлива метанол. На её основе проведены оптимизационные технико-экономические исследования в зависимости от степени сжатия продуктов сгорания метанола на входе в газовую турбину, которые показали, что существует оптимальный уровень давлений 1,4 1,8 МПа. Он характеризуется термическим КПД производства электроэнергии 53 ^ 54% и ценой отпускаемой электроэнергии 8,3 цент/кВт' ч.
3. Получены результаты сравнительной экономической эффективности технологий переработки углей Сибири и транспорта их энергии для электроснабжения удаленных потребителей. Результаты исследований показали, что вариант производства СЖТ на ЭТУ и использования его для выработки электроэнергии на ПТУ имеет высокую конкурентоспособность по сравнению с другими рассматриваемыми вариантами электроснабжения удалённых потребителей за счёт энергии углей Сибири и экономически эффективен на расстояния свыше 2,5 тыс. км.
Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Скрипченко, Ольга Викторовна, 2011 год
1. С. Дубинин. Рецепт от блэкаутов // Эксперт. 26.03.^http://expert.ru/expert/2007/12/reforma епегеейМ/
2. Производство метанола в СНГ // Евразийский химический рынок. -2007.-№8(32),www.chemmarket.info
3. Ю. Гапон. Метафракс: курс на передовые технологии / Фондовый центр «Инфина». М., 2010. - 13 с.http://www.infina.ru/ftproot/files/research/Metafrax.pdf
4. Клер А.М., Прусова Н.М., Тюрина Э.А. и др. Математическое моделирование и технико-экономические исследования энерготехнологических: установок синтеза метанола // Изв. РАН. Энергетика. 1994. - № 3. - С.129 -137. •
5. Беляев JI.C., Клер А.М;, Кошелев А.А. и др. Малая энергетика и нетрадиционные виды и источники > энергии:, их роль и место в энергетике Сибири на ближайшие годы и на перспективу // Рос. хим. журн. 1994: - № 3* -С. 34 - 55. ' ■
6. Клер A.M., Тюрина Э.А. Энерготехнологическая переработка угля в метанол // Региональные энергетические программы: методические основы и опыт разработки. Под ред. Б.Г. Санеева. Новосибирск: «Наука». Сиб. издат. фирма РАН, 1995. - С. 213 - 223.
7. Клер А.М:, Тюрина Э.А. Математическое моделирование и' технико-экономические исследования- энерготехнологических установок синтеза метанола -Новосибирск: Наука. Сиб; издат. фирма РАН, 1998. 127 с.
8. Клер A.M., Тюрина Э.А. Технико-экономические исследования перспективных энерготехнологических установок синтеза метанола из угля с последующим получением жидких углеводородов>// Препринт. 1. Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2000. - 33 с. ;
9. ТюринаЭ.А. Комбинированное производство »искусственного жидкого топлива и электроэнергии: сопоставление технологий // Перспективы энергетики. 2002. - Т.6. - С. 377 - 384.
10. Клер A.M., Деканова Н.П., Тюрина Э.А. и др. Теплосиловые системы: Оптимизационные исследования. Новосибирск: Наука, 2005. - 236 с.
11. Розовский А.Я. О физико-химических основах процесса синтеза метанола // Химическая промышленность. 1980. - №11. - С. 12 - 14.
12. Мочалин В.П;, JIhhi Г.И:, Розовский А .Я. Кинетическая модель процесса синтеза метанола на катализаторе СНМ-1 // Химическая» промышленность. -1984. -№1.-С.11-13.
13. Розовский А.Я., Лин-Г.И. Теоретические основы процесса синтеза метанола. М.: Химия, 1990. - 272 с.
14. Каганович* Б.М., Филиппов С.П:, Кавелин, И.Я. Прогнозные исследования-технологий использования угля. — Иркутск: СЭИ СО1 АН СССР; 1984. -219 с.
15. Каганович Б.М., Филиппов С.П., Анциферов Е.Г. Моделирование термодинамических процессов. — Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1993. — 101 с.
16. Каганович Б.М., Филиппов С.П:, Анциферов Е.Г. Эффективность ! энергетических технологий: термодинамика, экономика, прогнозы.
17. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1989. -256 с.
18. Филиппов. С.П., Каганович Б.М., Павлов П.П. Термодинамический анализ развития энергетических технологий // Системные исследования в энергетике в новых социально-экономических условиях. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние,. 1995. - С. 162 - 176.г1
19. Клер A.M., Санеев Б.Г., Соколов А.Д., Тюрина Э.А. Оценка эффективности различных технологий дальнего транспорта энергии. // Изв. РАН. Энергетика, 2000. №2. - С.36 - 43.
20. Alexander М* Kler, Boris G Saneev, Alexander D Sokolov ets. Longdistance transport of energy carriers from the eastern regions of Russia to Northeast Asia countries // Perspectives in Energy. 2002. - Volume 6. — pp. 53 - 60.
21. Андрющенко А.И., Попов- А.И: Основы проектирования энерготехнологических установок электростанций. М:: Высшая* школа, 1980. -240 с.
22. Эффективность применения, в, энергетике КАТЭК экологически перспективных энерготехнологических блоков электростанций с новымитехнологиями использования« угля: Учеб. пособие / Ноздренко Г.В. -Новосибирск: Новосиб; Электротехн; ИН-т., 1992!- 249-с:
23. Goal utilization. Technology, Economics and Policy./. E.: Grainger and J. Gibson. London, 1981. - 503 p.
24. Klosek J., Sorenson J.G. Flexibility for CGCC power generation LPM . energy storage // Proc: Amer. Power Conf. Vol. 53. Pt 1.53rd Annu. Meet., Chicago,
25. I., 1991.-pp. 720-725. . '35; Schmoe I,ее A., Tam Samuel S., Walters Arden В., Weber William. Enhancement of IGCC through clean by-product fuel coproductiom// Proc;. Amer:, Power Conf; Vol. 53. Pt 1:53rd Annui Meet:, Chicago, IV., 1991. pp. 726-731.
26. LongwelU.P., Rubin.E.S.,-Wilson J. Coal: energy for the future // Progress injEnergy and Combustion Science, 1995. T. 21. - № 4. - pp. 269 - 360:
27. Попырин Л.С., Самусев В;И:, Эпельштейн В В. Автоматизация-математического моделирования теплоэнергетических установок. — М.г: Наука, 1981.-236 с.
28. Левенталь Г.Б., Поиырин Л.С. Оптимизация теплоэнергетических установок. — М.: Энергия, 1970. — 352 с.
29. Метода математического моделирования и оптимизации теплоэнергетических: установок. Отв. ред. Г.Б. Левенталь,. Л: С J Попырин! — М::; Наука, 1972.-224 с.
30. Комплексная оптимизация теплосиловых систем. Под. ред. Л.С. Попырина. Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1976. - 316 с.
31. Попырин JI.C. Математическое моделирование и оптимизация теплоэнергетических установок^ —Mi; Энергия; 19781-416,0;
32. Методы оптимизации сложных теплоэнергетических установок / A.Mi Клер, H.II. Деканова, Т.П. Щеголева иг др. Новосибирск: ВО «Наука».
33. Сибирская издательская фирма; 1993i-116 с.
34. Клер- А-.М., Корнеева З.Р., Деканова- Н.П. и др. Математическое моделирование и оптимизация режимов работы ТЭЦ // Новые технологии и научные разработкив энергетике. Новосибирск, 1994. - Выпуск № 2.
35. КлерА.М.,ДекановаН.П., Корнеева З.Р., Михеев А.В. Оптимизация режимов при оперативном управлении ТЭЦ // Методы управления физико-техническими системами энергетики в новых условиях. Новосибирск: ВО «Наука». Сиб. издат. фирма, 1995. - С. 86 - 89.
36. Клер A.M., Деканова Н.П., Михеев А.В. Задачи оптимизации при оперативном управлении режимами работы ТЭЦ // Методы оптимизации и их приложения: Тез. докл. 10-й Байкальской школы-семинара. Иркутск: 0Э№00 ; РАН, 1995.-G. 80- 84. : ; '
37. Н.П., Скрипкин С.К. и др. Новосибирск: Наука. Сиб: предприятие РАН, 1997. - 120с. .
38. Палагин A.A. Логически-числовая модель турбоустановки // Проблемьвмашиностроения; 1975:.— Bbini№2 — С. 103 - 106;
39. Шубёнко-Шубин^ . Л.А., Стоянов Ф.А. Автоматизированное проектирование; лопаточных аппаратов тепловых турбин. — JI.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1984. — 237 с. .
40. Палагин A.A., Ефимов A.B. Имитационный эксперимент на математических моделях турбоустановок. Киев: Наук, думка,,1986. - 132 с:
41. Вульман Ф.А., Хорьков Н:С. Тепловые расчёты на ЭВМ1? теплоэнергетических установок. -М.: Энергия, 1975. 200 с.
42. Андрющенко А.И., Змачинский A.B., Понятов В.А. Оптимизация тепловых циклов и процессов ТЭС. М.: Высш. шк. 1974. - 279 с. . .58: Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. М.: Химия, 1985: - 448 с.
43. Кафаров В В., Вётохин В.И. Основы автоматизированного проектирования химических производств. М.: Наука, 1987. - 620 с. .
44. Полак, Л.С., Гольденберг М:Я., Левицкий A.A. Вычислительные методы в химической кинетике. М.: Наука; 1984. - 280 с.
45. Кантарджян СЛ., Еганян Т.К., Хуршудян А.К. Экономико-математическое моделирование химико-технологических систем. — Л.:Химия, 1987.- 160 с.
46. Островский Г.М., Бережинский Г.А. Оптимизация химико-технологических процессов. Теория и практика. М.: Химия, 1984: — 240 с.
47. Хасилев В.Я. Элементы теории гидравлических цепей // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1964. - № 1. - С. 69 - 88.
48. Хасилев В.Я. Линейные и линеаризованные преобразования схем гидравлических цепей // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1964. - № 2. -С. 231 -243.
49. Меренков А.П., Хасилев В .Я. Теория гидравлических цепей М.: Наука, 1985. - 278 с.
50. Сеннова Е.В., Сидлер В.Г. Математическое моделирование и-оптимизация развивающихся теплоснабжающих систем. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1985.-222 с.
51. Каганович Б.М. Критерии экстремальности в теории гидравлических цепей. Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 1997. - 22 с.
52. Каганович Б.М., Меренков А.П., Сумароков C.B., Ширкалин И.А. Потокораспределение в сетях и экстремальные принципы механики и термодинамики // Изв. РАН. Энергетика. 1995. - № 5. - С. 107 - 115.
53. Yasumasa Fujii. Analysis of the optimal configuration of energy transportation infrastructure in Asia with a linear programming energy system model // International Journal of Global Energy Issues. Volume 18. - No. 1, 2002. - pp. 23 - 43.
54. Г.Я. Бернер. Конструкции и условия эксплуатации зарубежных очистных устройств дымовых газов / Новости теплоснабжения. 2004. - № 3 (43).http://www.ntsn.ni/3 2004.html
55. О.Н. Фаворский. Об энергетике России в ближайшие 20 30 лет / Вестник Российской Академии Наук. - 2007. - Т. 77. -№ 2. - С. 121 - 132.
56. Оценка стоимости строительства и эксплуатации угольных ТЭС (на примере США). Под ред. Г.Г. Ольховского. М.: ВТИ, 2009.
57. Энергетика XXI века: системы энергетики и управление ими / С.В. Подковальников, С.М. Сендеров, В.А. Стенников и др.;.Отв. ред: Н.И1 Воропай. Новосибирск: Наука, 2004. - 364 с.
58. И. Таразанов. Итоги работы угольной промышленности России за январь-март 2009 года // Уголь. 2009. - № 6. - С. 40 - 48.http://www.ugolinfo.ru/itogi2009q 1 .html
59. Энергетическая стратегия'России'на период до 2020 года Текст.: [утверждена Постановлением Правительства Российской, Федерации» № 1234-р 23 авг. 2003 г.]. М., 2003.76. http://www.raexpert.rU/researches/energy/teploenergetic/4/
60. Соколов А.Д., Такайшвили JI.H. Моделирование и оптимизация, развития угольной промышленности в условиях рынка // Пятые Мелентьевские теоретические чтения: Мат. науч.-практ. конф. М.: Изд-во ИНЭИ РАН; 2004. -С. 281 -291'.
61. Соколов А.Д., Такайшвили Л.Н. Инструментальные средства^ для исследования угольной промышленности // Информационные технологии в науке и образовании: Тр. Всерос. конф. Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2002. - С. 116-121.
62. Г.В: Агафонов, А.Д. Соколов. Долгосрочные тенденции развития угольной промышленности- мира и России // Изв. РАН. Энергетика. — 2004. — №1.-С. 26-33.
63. Романов С.М. Перспективы развития добычи, переработки и использования бурых углей в России // Уголь. 2009. - № 1. — С. 15 - 17.
64. Воропай Н.И. Инвестиции и развитие электроэнергетики в рыночной среде // ТЭК. 2002. - № 3. - С. 69 - 72.
65. Степанов A.B., Ковтун Г.А., Матусевич Г.Г. и др. Ресурсосбережение и энергохимическое использование нефти. Киев.: Наукова думка, 2008. - 239 с.
66. КАТЭК и развитие отраслей хозяйства Сибири. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1984. -164 с.
67. Липович В.Г., Калабин Г.А., Калечиц И.В. и др. Химия и переработка угля. М:: Химия, 1988. - 336 с.
68. Крапчин И.П., Потапенко Е.Ю. Перспективы производства синтетического жидкого топлива из углей // Химия твердого топлива. 2004. — № 5. - С. 59 - 65.
69. Крапчин И.П., Кудинов Ю.С. Уголь сегодня, завтра. М.: Новый век, 2001.-215 с.
70. Хоффман Е. Энерготехнологическое использование угля: Пер. с англ. Под ред. Э.Э. Шпильрайна. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 328 с.
71. Уайтхерст Д.Д., Мишель Т.О., Фаркаши М. Ожижение угля: Пер. с англ. Под ред. В.Г. Липовича. М.: Химия, 1986. - 336 с.
72. Гаркуша А.А., Кричко А.А. и др. Переработка бурого угля в жидкие продукты на опытном заводе СТ-5 // Химия твёрдого топлива, 1990. — № 4. — С. 84 90.
73. Синтетическое топливо из углей. Сб. научных трудов Института горючих ископаемых.-М.: вып. 1983, 1984 и 1986»гг.
74. Юлин М.К. Синтетическое жидкое топливо из бурых углей Канско-Ачинского бассейна // Химия твёрдого топлива, 1990. № 6. - С. 55-63.
75. Печуро Н.С., Капкин В.Д., Песин О.Ю. Химия и технология синтетического жидкого топлива и газа. М.: Химия, 1986. — 352 с.
76. Чуханов З.Ф. Энерготехнологическая переработка углей // Труды совещания по химии углей и сланцев. — М., 1985 — 28 с. ,
77. Химическая технология твёрдых горючих ископаемых. Под ред. Макарова Г.Н., Харламповича Г.Д. М.: Химия, 1986. - 496 с.
78. Волков Э.П. Проблемы использования низкосортных топлив в работах энергетического института им. Г.М. Кржижановского» // Электрические• станции. 1989: - № 8. - С. 46 - 52.
79. Малышев Ю.Н.', Зыков В.М. Будущее угольной промышленности // Уголь. 1997. -№ 11.- С.5- 14.
80. Физико-химические свойства газов и жидкостей. Производство технологических газов. Очистка технологических газов. Синтез аммиака: справочник азотчика. Под ред. Е.Я. Мельникова. 2-е изд. перераб. М.: Химия, 1986.-512 с.
81. Альтшулер B.C. Новые процессы газификации твердого топлива. — М.: Недра, 1976. -280 с.
82. Шиллинг Г.Д., Бонн Б., Краус У. Газификация угля: Горное дело -сырьё энергия. Пер. с нем. - М.: Недра, 1986. - 175 с. „
83. Шелдон P.A. Химические продукты на' основе синтез-газа: Пер. с англ. Под ред. С.М. Локтева: М.: Химия; 1987. - 248 с:,
84. Матрос Ю.Ш. Каталитические процессы в нестационарных условиях. Новосибирск: Наука, 1987. - 230 с.105i Proc. IV Natural Gas Conversion Symposium^ (Kruger National Park, South Africa, 1995). Amsterdam. Elgevier, 1997.
85. Антифеев B.H. Моторное, топливо транспорта XXI века. Экологические, сырьевые и технические аспекты // Мировая экономика. — 2005. — № 2. — С. 3-8.
86. Смирнова Т., Захаров С. Диметиловый эфир экологически чистое моторное топливо-XXX века. Теория и практика внедрения ДМЭ на городском транспорте // Автогазозаправочный комплекс. - № 3. - 2002.
87. АСУТГГ для» производства российского' диметилового эфира // Химический журнал. 2002. - № 1.109. http://www.sibai.ru/content/view/405/519
88. К 2007 году 3000-московских грузовиков будут переведены на диметилэфир // Московский топливный рынок. 2004. — № 3. — 17 с.
89. Ы5. Hansen J.B., Mikkelsen S.-E., DME as Transportation Fuel, Project Carried out for the Danish Road Safety & Transport Agency and the Danish Environmental Protection agency, 2001.
90. Volvo Bus Corporation Company Presentation, 2004.
91. JFE Holdings, Inc, http://www.ife-holdings.co.ip/en/dme/.
92. Basu A., Wainwright J.M., DME as a Power Generation Fuel: Performance in Gas Turbines, Presented at the PETROTECH-2001 Conference; New Delhi, India. January, 2001.
93. Г. Анисимов. Энергия 2.0 // Большой город. 5.04.2007. - С. 15 - 20.http://www.bg.ru/article/6610/
94. О производстве метанола в России // Бюллетень иностранной коммерческой* информации. 8.VIII.2009.http ://www.neftegaz-expo.ru/ru/reviews/printable.php?print::= 1 &id4=2342
95. Murray J. The Regulation- of Electricity Markets Worldwide: when Theory Meets Practice. Speech, to IERE General Meeting, Jinan, China. 13 Nov. 2002.
96. Попырин JI.C. и др. Математическое моделирование и комплексная оптимизация теплоэнергетических установок // Системы энергетики: управление развитием и функционированием. Иркутск: СЭИ СО РАН СССР, 1986.-С. 36-38.
97. Справочник современных процессов переработки газов 1992 г. Нефть, газ и нефтехимия за рубежом. 1992. - № 9. - 76 с.
98. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1973. - 752 с.
99. Справочник по физико-техническим основам криогеники. Под. ред. М.П. Малкова. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1973. - 392 с.
100. В.М: Рамм. Абсорбция газов. М.: Химия, 1966. - 768 с.
101. Миркин А.З., Усинып В.В. Трубопроводные системы: справочное издание. -М.: Химия, 1991. 256 с.
102. Вредные вещества в промышленности. Справочник для химиков, инженеров и врачей; Под. Ред. И.В. Лазарева и Э.И. Левиной. Изд. 7-е, пер. и доп. В 3-х томах: - Том I. Органические вещества. - Л;: Химия, 1976. — 592 с.
103. Рудин M.F. Карманный справочник нефтепереработчика; Л.: Химия, 1989. - 464 с.
104. А.Н. Баратов, А.Я. Корольченко, Г.Н. Кравчук и др. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Справ, изд.: в 2-х книгах. -Кн. 1. -М.: Химия, 1990. -496 с.
105. Ривкин С.Л., Александров A.A. Теплофизические свойства воды и водяного пара. М.: Энергия, 1980. - 424 с.
106. Термодинамические свойства индивидуальных веществ; Под. ред. B.IX Глушко и др. -М.: Изд.-во АН СССР, 1962. Т. 2. - 916 с.
107. Рид Р., Шервуд Т. Свойства,газов и жидкостей. — Л.: Химия, 1971. — 704 с. ' • ;
108. Прейскурант № 10-03 . Тарифное руководство № 1 РЖД. -М., 2003:
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.