ВВЕДЕНИЕ 6
1. ЭНЕРГЕТИКА РОССИИ И АКТУАЛЬНОСТЬ РАЦИОНАЛЬНОГО
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ 7
1.1 Состояние топливно-энергетического комплекса России 7
1.2 Эффективность использования вторичных энергетических ресурсов в России и в
мире 8
1.3 Вторичные энергоресурсы кислородно-конвертерного производства стали 9
1.4 Использование конвертерного газа 12
1.4.1 Способы отвода конвертерного газа 12
1.4.2 Использование конвертерного газа для производства пара 15
1.4.3 Использование конвертерного газа в качестве топлива 16
2. ТЕРМОХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ГАЗОВЫХ ТОПЛИВ 18
2.1 Паровая конверсия 18
2.2 Энергохимическая аккумуляция 21
2.3 Разработки и патенты в сфере использования материального потока
высокотемпературных газовых отходов 24
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВАРИАНТОВ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОНВЕРТЕРНОГО ГАЗА
ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ 32
3.1 Использование конвертерного газа для паровой конверсии природного газа с
последующей генерацией электроэнергии 32
3.2 Использование конвертерного газа для паровой конверсии природного газа с
последующей генерацией водорода 48
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 55
Список литературы 57
Вопросы энергосбережения становятся все острее по мере наращивания мощностных потенциалов современных потребителей. Это вынуждает искать новые, альтернативные источники генерации тепла, электричества и других видов энергии. Несмотря на активное развитие естественных природных носителей энергии, этот сегмент пока еще не позволяет рассчитывать на полное вытеснение традиционных генераторных станций. В то же время немалым интересом пользуются вторичные энергетические ресурсы, которые в значительной мере являются бесплатными и требуют меньше вложений в создание обслуживающей инфраструктуры.
В российском металлургическом производстве значительным резервом экономии топлива является использование теплоты конвертерных газов сталеплавильного производства. Вторичная переработка ресурсов базируется на комплексном анализе широкого спектра показателей, что позволяет извлекать из производственных отходов максимум пользы.
Конвертерный газ является высококачественным технологическим и энергетическим топливом. Благодаря высокому содержанию CO (около 60-80%), высокой теплоте сгорания Q% = 10 МДж/м3, малому выходу продуктов сгорания на единицу теплоты, конвертерный газ выгодно использовать в качестве восстановителя, тем самым, улучшая экологическую ситуацию за счет снижения выбросов вредных веществ. Использование теплоты конвертерных газов позволяет сэкономить 30 тыс. т. условного топлива на 1 млн т. стали.
Важно подчеркнуть, что данный тепловой ресурс может применяться как непосредственно в качестве источника тепла, так и в виде сырья, переработка которого будет способствовать получению электроэнергии.
Одной из важнейших проблем, стоящих в настоящее время перед промышленными сферами, является снижение удельных расходов исходных материалов и энергии на единицу производимой продукции за счет внедрения экономически эффективных энергосберегающих технологий и повышения обеспеченности предприятия собственными энергоресурсами. Один из путей реализации данной стратегии - использование вторичных энергетических ресурсов, потенциал использования которых на предприятиях нашей страны явно недостаточен. Развитию использования вторичных ресурсов во многом способствует широко развернутая в нашей стране научно-исследовательская работа.
Высокотемпературные газовые отходы промышленных установок являются вторичным энергоресурсом, который можно комплексно утилизировать с получением нового источника энергии - синтез-газа - посредством конверсии природного газа или иного углеводородсодержащего вещества. Синтез-газ может быть использован как вторичное топливо для энергоустановок либо как сырье для технологических процессов, в том числе для получения водорода.
В данной работе разработаны и исследованы две тепловые схемы: схема использования конвертерного газа для выработки электроэнергии и схема использования конвертерного газа для производства водорода. И та, и другая схема базируются на паровой конверсии природного газа.
Исследование первой схемы приводит к выводу, что ее реализация на Магнитогорском металлургическом комбинате изменяет структуру потребления энергоресурсов, обеспечивая в целом существенный энергетический и экономический эффект. Ожидаемое годовое потребление электроэнергии снизится на 16%, расход природного газа возрастет на 8,68%,
при этом годовая экономия издержек на энергоресурсы составит
Исследование теплотехнических параметров схемы для производства водорода приводит к выводу, что ее реализация позволит организовать производство водорода с удельным расходом природного газа на 22-56% ниже, чем в ныне используемых технологиях. Результаты исследования позволяют сделать вывод о высокой энергоэффективности рассмотренного решения по генерации водорода с использованием отходов сталеплавильного производства.
