2.3. Система ccs до сжигания топлива

Достоинством метода улавливания углекислого газа до сжигания является возможность получения дополнительных продуктов из угля, а также несколько более высокий КПД ТЭС по сравнению с пылеугольными блоками с системами CCS благодаря технологии ПГУ IGCC/ССS и снижению затрат на газоочистку. Внедрение этого метода на существующем оборудовании невозможно и требуется строительство новых блоков «с нуля». Существенным недостатком данной системы является увеличение УКЗ, затрат энергии на собственные нужды и более низкий КПД нетто по сравнению с пылеугольными блоками без систем CCS.

Метод основан на конверсии синтез-газа в водород в специальном реакторе СО-сдвига. Полученный  газ, состоящий из углекислого газа и водорода, сепарируется в абсорбере или мембранном реакторе. Водород используется в качестве топлива для газовой турбины, на выходе из которой установлен котел-утилизатор, генерирующий пар для паровой турбины. Одним из основных и в то же время наименее надежным элементом схемы является газификатор – необходима установка радиационно-конвективного пароохладителя, представляющего собой наиболее слабое звено в технологической цепочке производства топливного газа. В настоящее время эту проблему решают в ущерб эффективности путем прямого водяного охлаждения синтез-газа. В будущем, с появлением системы горячей газоочистки, насыщение синтез-газа водой будет осуществляться непосредственно в газификаторе, а не в реакторе СО-сдвига, как сейчас. Из существующих конструкций наиболее удачной является разработка фирмы Siemens – поточный газификатор SFG. В зоне газификации реактора установлены экранные поверхности. Температура в этой зоне составляет 1300–1500°С. В зоне охлаждения в сырой синтез-газ впрыскивается вода, снижающая его температуру до 200°С. В газификаторе поддерживается давление 4 МПа. 

Проекты ПГУ с системами CCS до сжигания. Одним из первых проектов ПГУ с депонированием углекислого газа является угольная ПГУ IGCC с системой CCS до сжигания – ТЭС FutureGen (США, штат Иллинойс). Кислород с чистотой 95% подается в поточный двухстадийный газификатор типа E-Gas. В газификатор подают ВУС, состоящую по массе на 40% из воды и 60% из угля. В качестве топлива планируется использовать уголь.

1 – золоуловитель; 2 – конденсационная установка; 3 – гидролизная установка; 4 – удаление кислоты; 5 – установка Клауса.

Рисунок 3. Предполагаемая компоновка системы газоочистки ТЭС FutureGen.

 На ТЭС FutureGen полученный углекислый газ будет сжиматься пятиступенчатым компрессором до давления 20,4 МПа, охлаждаться до температуры 150°С с переводом в жидкое состояние, после чего депонироваться. Водород в смеси с кислородом будет направляться в камеру сгорания газовой турбины. Для регулирования температуры горения смесь необходимо дополнительно разбавлять азотом из воздухоразделительного устройства. После ГТУ устанавливается котел-утилизатор, выполняющий функции охладителя/конденсатора продуктов сгорания и генерирующий пар высокого давления для паровой турбины (31 МПа, 648°С).