Использование коксового газа станет привлекательнее

Использование коксового газа станет привлекательнее
(перевод статьи из журнала “Deutz Talk” №2/2003)
Возможность более эффективного и
экономичного производства энергии в
свете перспективного сокращения
ресурсов принимает все большее
значение.
Это особенно важно там, где в качестве
побочного продукта процесса
производства получается большое
количество энергоносителя, например,
газа. Встаёт вопрос о рациональном
использовании ресурса. Поэтому и в Сан
Джузеппе ди Каиро поставили себе этот
вопрос, и вместе с DEUTZ нашли очень
удовлетворительный ответ.
В Сан Джузеппе ди Каиро , около 60 км северо-западнее Генуи, находится предприятие
«Italiana Coke SpA» - самый крупный в Италии коксовый завод по изготовлению коксового
угля, применяемого в чугунолитейном производстве. При коксовании угля получается
большое количество так называемого коксового газа, богатого водородом, который обычно
используется для отопительных целей.
При ежегодном производстве 500 000 т коксового угля получается 20 000 м3 коксового газа в
час. Примерно половина этого газа предназначено для отопления коксовых печей. „Мы
спросили себя, а нельзя ли использовать оставшееся количество газа для производства
электроэнергии и тем самым снизить издержки производства. Мы используем произведенную
электроэнергию для наших собственных нужд, а также осуществляем подачу энергии по
общей сети”, разъясняет итальянский руководитель проекта по коксу Клаудио Джиромини
повод для начала пилотного проекта получения электроэнергии из коксового газа с помощью
больших газовых двигателей.
Пар
Схема агрегата на коксовом газе:
моторы производят более 24 МВт
электрической энергии. Тепло
выхлопных газов двигателей
используется для производства
пара, который обеспечивает
получение 1 МВт электроэнергии
на паровой турбине.
Мультигазовый смеситель
DEUTZ позволяет использовать
как природный газ, так и
коксовый газ. Газовая рампа
коксового газа соединена с
экономайзером и фильтром
тонкой очистки для охлаждения и
очистки коксового газа.
G
Паровая
турбина
Воздух
Выхлопной газ
Парогенератор
Конденсат
Катализатор с
глушителем
Коксовый газ
Природный газ
G
Газовый
двигатель
Самая крупная в мире установка по использованию коксового газа с
большими двигателями
Так несколько лет назад возникала самая крупная в мире установка по использованию
коксового газа, которая обеспечивает получение электрического тока с помощью газовых
двигателей. Девять 16-ти цилиндровых моторов DEUTZ типоряда 632 (8 TBG 632 и один
TCG 2032) в целом производят с помощью генераторов около 24 МВт электрической
энергии. 8 двигателей производят электроэнергию для общих сетей и один двигатель – для
собственных нужд завода. Дополнительно от тепла выхлопных газов двигателей
производится пар, который частично используется для получения на паровой турбине
дополнительно 1 МВт электрической энергии.
Почти 5 лет установка поставляет электроэнергию, двигатели за этот период совместно
наработали более 300 000 часов.
Карл Штеллваген, который руководил проектом от DEUTZ, сказал об истоках проекта: „Так
как раньше не имелось никакого опыты по применению коксового газа для моторов такой
величины и производительности, то это сначала нуждалось в некоторой кропотливой работе,
до тех пор, пока мы не придумали правильную настройку двигателя и необходимую
подготовку газа ".
Современные четырёхтактные моторы Дойтц
типоряда TCG 2032: 3000-4000 кВт при 1000
об/мин, с частотой тока 50 Гц. Система
управления TEM (Total Electronic Management)
заботится о регулировании газового сгорания, а
также о контроле и управлении системы моторгенератор. Опционально могут включаться
периферийные и вспомогательные устройства.
Детские болезни быстро проходят
Прежде всего, необходимо было собирать информацию, о том, как состав коксового газа
влияет на протекание процесса горения в газовом двигателе.
Основной компонент газа - это водород, около 55 %, метан и азот соответственно около 25 и
10 %. Водород, имеющий, по сравнению с углеводородами, низкую температуру зажигания и
легкую воспламеняемостью, прежде всего может вызывать в больших двигателях стук,
самовоспламенение в горячих трактах и отложения в моторе. К тому же в начальный период
микрочастицы, поступающие с воздухом и коксовым газом, приводили к износам
конструктивных элементов мотора и турбонагнетателя.
Карл Штеллваген: „ Мы с самого начала были уверены, что быстро справимся с этими
детскими болезнями". Например, в моторах сегодня на переходных режимах используется
природный газ для избежания обратных воспламенений и "прополаскивания" поверхности
конструктивных элементов, что существенно предотвращает коррозию от примесей
коксового газа. Фильтры тонкой очистки воздуха и газов значительно сокращают
проникновение микрочастиц и предотвращают, таким образом, износ поршневых колец и
крылчаток компрессора турбонаддува. Повышенная температура в поршне вызывает эффект
самоочистки, вследствие чего предотвращаются отложения на поверхности поршня.
Первоначальные расчёты экономичности явно превзойдены
Этими мероприятиями специалисты от DEUTZ заметно увеличили коэффициент
использования двигателей: от около 50 % в период ввода в эксплуатацию до 98,5 % при
сегодняшнем нормального использования. Также на 500 % был увеличен срок службы
некоторых конструктивных элементов.
Вильгельм Бойеманн, руководитель от DEUTZ ENERGY (круг вопросов по агрегатам
выработки электроэнергии DEUTZ): „ При этом мы явно превзошли первоначальные
расчёты экономичности. При помощи установок на Italiana Coke мы доказали: большие
газовые двигатели также могут надежно работать на коксовом газе или на других богатых
водородом синтез-газах, например, газах мусорных свалок, с высокой степенью
эффективности и низкими эмиссиями.
Сегодня мы являемся единственными во всем мире производителями двигателей, которые
имеют опыты по таким установкам и запросы со всего мира подтверждают нашу
правильную стратегию”.
Около 220 сотрудников от Italiana Coke
произвели почти 500.000 т коксового угля в
2002 на заводе в San Giuseppe di Cairo.
Вместе с тем это предприятие - номер 1 в
Италии по производству кокса для
чугунолитейной промышленности.