книги / Математическое моделирование и технико-экономические исследования энерготехнологических установок синтеза метанола

4.1.2. Результаты исследований ЭТУ на угле

Основные технико-экономические показатели исследуемых ва­ риантов представлены в табл. 4.3. В табл. 4.4 приведены за­ висимости внутренней нормы возврата капиталовложений, пе­ риода возврата капиталовложений и чистой дисконтированной стоимости проектов от удельной стоимости произведенного метанола. Причем рассматривались изменения удельной стои­ мости метанола от 100 до 210 дол./т у.т. Нижняя граница этого интервала примерно соответствует стоимости природного газа,

аверхняя — современной стоимости метанола, используемого

вхимической промышленности [88].

Более подробные результаты расчета технологической схе­ мы ЭТУ для оптимального варианта 5 представлены в табл. 4.5.

Т а б л и ц а 4.3

Анализ представленных результатов позволяет сделать сле­ дующие выводы.

ЭТУ производства метанола имеет достаточно высокий термический коэффициент полезного действия: около 65 % по сравнению с 55 % для традиционных технологических устано­ вок производства метанола из угля.

Важно подчеркнуть, что во всем диапазоне цен на метанол оптимальным вариантом как по внутренней норме возврата, так и по термическому КПД является вариант 5. Он харак­ теризуется значительным отклонением состава свежего синтезгаза от стехиометрически необходимого (меньше соотношение Н2 СО). Работа с таким составом снижает энергетические

потери, а весь избыточный СО сгорает в энергетической установке. Данное обстоятельство позволяет отказаться от дорогостоящего блока конверсии СО, снизить подачу водяного пара в газогенераторы (по сравнению с чисто технологи­ ческими установками), что повышает энергетическую эффек­ тивность использования химической энергии угля. Необходимо отметить, что за счет большего отдува газа из блока синтеза (существенно большего, чем для технологических установок синтеза метанола) резко повышается производительность реак­ торов синтеза (примерно в 2 раза), так как они работают на синтез-газе с более благоприятным составом.

В рассматриваемом интервале цен на метанол 100— 210 дол./т у.т. можно выделить следующие диапазоны: 100— 120 дол./т у.т. примерно соответствуют цене природного газа; 120—140 дол./т у.т. — цене печного бытового топлива и ос­ ветительного керосина; 140—170 дол./т у.т. — цене дизельно­ го топлива; 170—200 дол./т у.т. — цене бензина; 200— 210 дол./т у.т. — цене метанола в химической промышлен­ ности. Отметим, что нижние границы диапазонов относятся к прогнозным ценам на 2000 г., а верхние — к ценам 2010 г. Из табл. 4.4 видно, что метанол из угля может успешно кон­

Однако с учетом более экологичного состава продуктов сго­ рания метанола замена им жидкого печного топлива у мелких потребителей может быть целесообразной.

Самое неблагоприятное сопоставление метанола из угля с природным газом (IRR = 9,9 - 12,2%). Как будет показано далее, метанол может конкурировать с природным газом лишь в случае необходимости дальнего транспорта этих энерго­ носителей.

Результаты оценки чувствительности цены на метанол при заданной внутренней норме возврата капиталовложений к изменению цен на уголь, удельных капиталовложений в уста­ новку и цен на электроэнергию для оптимального варианта представлены на рис. 4.1—4.3.

На рис. 4.1 даны зависимости удельной стоимости метано­ ла от удельной стоимости угля при трех значениях коэф­ фициента изменения капиталовложений (80, 100 и 120 %). Стоимость угля изменялась в диапазоне 20—40 дол./т у.т., что соответствует диапазону изменения стоимости бурого угля в Восточной Сибири.

На рис. 4.2 показана зависимость удельной стоимости ме­ танола от коэффициента изменения удельных капиталовло­ жений в диапазоне от 80 до 120 % при ценах на уголь 20, 30 и 40 дол./т у.т. Возможное снижение капиталовложений в ЭТУ по сравнению с приведенными в табл. 4.3 может быть связано с тем, что доли неучтенного оборудования и строительно-мон­ тажных работ от основного оборудования были приняты на основе анализа смет установок синтеза метанола произво-

а

= 15 и 18 %. Стоимость электроэнергии изменялась в диапазо­ не 2—10 цент/(кВт-ч), что соответствует диапазону изменения стоимости электроэнергии по регионам России. Коэффициент изменения капиталовложений принимался равным 100 %.

Как видно из рис. 4.1—4.3, изменение стоимости угля на 20 дол./т у.т., приводит к изменению цены метанола на 37 дол./т у.т., изменение капиталовложений в ЭТУ на 20 % — к изменению цены метанола на 29—35 дол./т у.т., а изменение стоимости электроэнергии на 1 цент — к изменению цены метанола на 11—12 дол./т у.т.

Комбинация производства метанола и электроэнергии по­ вышает тепловую эффективность и снижает (на 10—15 %) удельные капиталовложения в установку по сравнению с изо­ лированными установками производства метанола и электро­ энергии. Другой важной особенностью ЭТУ является ее эко­ логическая чистота. Это связано со следующими обстоятельст­ вами. Содержание сероводорода в синтез-газе, поступающем в блок синтеза, не должно превышать 0,2 мг/нм3 (по требо­ ваниям со стороны катализатора), а содержание золы не должно превышать 5 мг/нм3 (по требованиям недопущения эрозии проточной части газовых компрессоров и турбин). Что касается окислов азота, то единственным источником их обра­ зования служит камера сгорания газовой турбины энергетичес­ кого блока. Концентрация NOx в продуктах сгорания может

быть оценена в 40 мг/нм3 Исходя из этого и учитывая, что подача синтез-газа в блок синтеза составляет около 460 нм3/с, а объем продуктов сгорания после камеры сгорания газовой турбины — около 800 нм3/с, масса вредных выбросов может быть оценена следующими величинами: золы — 2,3 г/с, NOx — 32 г/с, S02 — 0,2 г/с. В пересчете на тонну натурального топлива это в сотни раз по S02, в 2 раза по золе и в 4 раза по NOx меньше, чем у экологически чистых ТЭС [89, 90]. Изло­ женное дает дополнительное основание к развитию данной технологии переработки угля на основе установок комби­ нированного производства метанола и электроэнергии.