Перечень документов для газификации частного дома: Газификация частного дома: этапы подключения, требования, документация | Статьи

Содержание

Какие документы нужны для газификации частного дома

Владельцы частных домов все чаще предпочитают иметь автономное газоснабжение, несмотря на большие затраты и время, необходимое для проведения газификации. Необходимо подготовить и собрать все документы, соблюсти технические условия, получить разрешения.

Каждый этап регламентирован законодательными актами, поэтому не помешает получить консультацию у специалистов. Процесс подключения может затянуться, если не соблюдать инструкцию, которая была для этого разработана специалистами.

Предварительная подготовка

Чтобы приступить к сбору документов, надо выяснить некоторые моменты, так как это позволит быстрее газифицировать дом.
  1. В первую очередь следует выяснить собственника центрального газопровода, расположенного рядом с участком. Именно у него необходимо получить разрешение, затем узнать сумму подключения. На нее повлияет месторасположение участка, необходимость прокладки распределительной трубы, разрешение от соседей и т. д.
  2. Общая площадь дома, высоты потолков, количества окон необходимо знать не только для выбора котла, но и расчета тепловой нагрузки. Для отопления 50 квадратных метров необходимо около 5 кВт.
  3. Прокладка подземной трубы обойдется на 30 процентов дороже. К тому же придется получить разрешение от ГИБДД или соседей. Наземный способ даст возможность быстро подключиться, однако нужно каждый год следить за состоянием трубы, производить покраску.

В последнее время в частных домах используются котлы на комбинированном топливе. Про подобные агрегаты типа «газ-дрова» можно прочитать здесь: https://teplo.guru/kotly/combi/kombinirovannye-kotly-gaz-drova.html

Имейте в виду: сбором документов можно заниматься самостоятельно или поручить все специализированной компании, оформив доверенность.

Перечень необходимых документов

Следует учитывать, что часть бумаг и актов оформляются еще до начала работ, остальные — во время их проведения.
  1. Письменное заявление подается в организацию, которая занимается обслуживанием и реализацией газа в в данном городе или поселке.
  2. Необходима копия документа, удостоверяющего личность.
  3. Обязательно прикладываются бумаги, подтверждающие права собственности.
  4. Разрешение от соседей потребуется в том случае, если трубопровод пройдет через их участок.

Желательно сразу рассчитать мощность котла с учетом отопления. На 10 квадратных метров расход газа составит 1 кВт. Это будет учитываться при проектировании и монтаже газового котла.

Подробнее про установку и подключение газового котла можно прочитать перейдя по ссылке: https://teplo.guru/kotly/gazovye/ustanovka-i-podklyuchenie-gazovyh-kotlov.html

Получение технических условий

Кадастровый план земельного участка. (Нажмите для увеличения)

Без соответствующих технических условий будет невозможно получить разрешение на проведение газификации. Для получения технических условий необходимо предусмотреть следующее:

  1. Кроме паспорта и идентификационного кода нужны бумаги, подтверждающие права на участок и дом.
  2. Прилагается топографическая съемка участка и кадастровый план, который можно получить у главного архитектора.
  3. Нужен оригинал технического паспорта домостроения.
  4. В заявлении указывается отапливаемая площадь, расход газа, документы на оборудование и место его установки.
  5. Потребуется акт обследования дымохода и разрешение на строительство, если дом недостроенный.
  6. Время для изучения документов и выдачи разрешения составляет 10 дней.

В случае положительного решения надо найти проектную организацию, чтобы подготовить документацию для проведения монтажа и установки. У нее должны быть соответствующие лицензии и сертификаты, которые позволяют заниматься этой деятельностью.

Проектирование системы газоснабжения

Топографический план. (Нажмите для увеличения)

Перед подписанием договора, чтобы приступить к созданию проекта, собирается ряд важных документов:

  1. Топографический план, на котором указаны все инженерные коммуникации.
  2. Технический паспорт дома или проект, по которому его построили.
  3. Паспорт оборудования и описание применения котла.
  4. Информация о расположении вентиляции и дымоходов.
  5. Количество точек получения горячей воды.

Замеры и согласования нередко делаются непосредственно на месте, так как проектировщик сможет подсказать самый приемлемый вариант. Поэтому важно прописать этот пункт в договоре. Весь этап должен уложиться в две недели.

Договор с монтажной организацией

За две недели, пока готовится проект системы газоснабжения, составляется смета расходов. Вопрос согласования проекта должен взять на себя проектировщик. Придется получить разрешение от пожарного инспектора, который проведет обследование дымоходов.

Чтобы сэкономить средства желательно выбрать проектную компанию, занимающуюся монтажом и пуском. В договоре указываются все условия и сроки проведения работ.

Нужно установить наиболее рациональные режимы для газового оборудования, выявить все дефекты, чтобы сразу их устранить.

При монтаже и настройке желательно присутствовать владельцу дома.

Важный момент: расчет должен происходить только после подписания акта о запуске системы в эксплуатацию.

Особенности подключения

Плата обычно проводится по выставленному счету перед врезкой в магистральный трубопровод. Сроки надо обговорить заранее.
  1. В указанный день будут привезены трубы и уложены вдоль линий прокладки.
  2. После сварки открывается газовый вентиль и делается пробный запуск.
  3. Требуется собрать всю исполнительно-техническую документацию, чтобы прошла приемка объекта заказчиком, подрядчиком и представителем газовой службы.
  4. Затем счетчик пломбируется и подписывается договор о поставке газа.
  5. Владелец обязательно проходит инструктаж по технике безопасности, а затем расписывается в специальном журнале.

За пуск газопровода отвечает организация, заключившая договор.

Срок гарантийного обслуживания котлов или другого оборудования обычно составляет от одного года до трех лет.

Узнать подробнее о факторах, влияющих на цену газификации, можно здесь: https://teplo.guru/normy/kak-provesti-gaz-v-chastnyi-dom.html

Смотрите видео, в котором пользователь подробно объясняет все этапы при проведении газификации частного дома:

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

форма 20 газоснабжения и другие документы для заключения договора на поставку

В этой статье мы рассмотрим, какие документы могут понадобиться при подключении газа в частном доме. Думаю, что практический каждый владелец частного дома сталкивался с некими трудностями при подключении газа, связанными с нехваткой того или иного документа.

Последовательность подачи документов для подключения вы можете прочитать в другой статье: Подключение газа к частному дому

Здесь же пройдемся по спискам.

Какие документы нужны для подключения газа

Первое, что необходимо сделать, это выяснить поставщика газа. Тут я советую просто пообщаться с соседями. Во-первых, вы узнаете, кто поставщик услуг, во-вторых, можно примерно прицениться, во сколько это все обойдется и какие «круги ада» вам придется пройти.

А теперь к перечню, для начала в кратко, ниже рассмотрим подробнее.

  1. Заявление на газификацию частного дома.
  2. Удостоверение личности (паспорт) владельца. Кстати вы можете делегировать подключение газа. Есть даже специальные фирмы, которые этим занимаются. Для этого понадобится доверенность на газификацию дома, а точнее на того человека кто этим займется.
  3. Проект на газоснабжение частного дома.
  4. Документ согласования с соседями. Согласование с соседями будет необходимо, если газопровод проходит через их участок.
  5. Справка о присвоении почтового адреса для газификации. С вас ее могут на первых этапах в плоть до подключения газоснабжающей организацией не потребовать, однако пуск газа без нее вам вряд ли разрешат.
  6. Свидетельство права собственности на землю.
  7. Кадастровый паспорт на землю и постройку.
  8. Справка об отсутствии животных (или их наличии при ведении домашнего скота).
  9. Акт от пожарников на подключение газа (форма 20 газоснабжения).
  10. Договор на поставку газа.

А теперь давайте рассмотрим наши пункты более подробно.  Естественно упустим очевидное, типа заявки на газификацию (подключение газа) частного дома, паспорта владельца – по-моему тоже очевидно и т.д.

Проект на подключение газа к частному дому

Подробно о проекте вы можете прочитать в нашей статье: Проект на газификацию частного дома. Здесь мы ограничимся списком:

  1. Заявление в газоснабжающую службу.
  2. Паспорт (удостоверение личности владельца).
  3. Технические условия. Далее мы еще рассмотрим, какие документы нужны для получения ТУ. Каким образом их получить, читайте в другой статье на нашем сайт: Технические условия на подключение к сетям газоснабжения
  4. Ситуационный план земельного участка. Целую статью на эту тему читайте по ссылке: Ситуационный план земельного участка
  5. План дома с поэтажной планировкой, в том числе с расстановкой запланированного оборудования.

Документы на получение технических условий для газификации частного дома

Сразу уточним, что на стадии строительства понадобятся дополнительные документы, такие как ситуационный и топографический план земельного участка.

Узнать о них подробно можно в наших статьях:   Ситуационный план земельного участка для газификации и Топосъемка земельного участка

Вернемся к перечню необходимых документов для ТУ:

  1. Заявка на получение ТУ.
  2. Копия паспорта владельца или доверенность.
  3. Документ о праве собственности на участок и само строение (дом, баня и т.д.) плюс кадастровый паспорт объекта.
  4. Акт ввода в эксплуатацию.
  5. Перечень оборудования, размещенного в доме и их характеристики.
  6. При необходимости расчет максимального часового потребления газа (не требуется, если потребление не более 5 м³ в час).

Справка формы 20

Остановимся на информации по справке от пожарной службы формы 20 подробнее. Начнем с того, что акт формы 20 для газоснабжения означает первичную проверку дымохода и вентиляции.

Вообще установлена периодичность проверки, например два раза в год при сезонном использовании газовых котлов и соответственно вентканалов. Однако справка понадобится лишь раз при подключении. Для примера, ниже на фото представлен тот самый акт формы 20 (бланк).

Договор на поставку газа

Стоит ли говорить, что конечным этапом считается подписание договора между владельцем и газоснабжающей организацией. Все документы для заключения договора на поставку газа для физических лиц должны быть представлены вместе с договором оферты и переданы в ресурсоснабжающую службу.

Да и еще: не забудьте подготовить копию паспорта на газовый счетчик и документ при наличии льготных условий оплаты газа.

Срок рассмотрения договора – 1 месяц.

Читайте про договор подробнее в статье: Оферта на заключение договора поставки газа

Рубрика. Вы спрашивали, мы отвечаем

Перейдем к наиболее часто задаваемым вопросам по теме.

Провели газ, как оформить подключение

Такой вопрос часто возникает у людей, которые приобрели дом с уже врезанным газопроводом, но дело до оформления на подключение газа в частном доме так и не дошло.

В этом случае обязательно запросите все документы на газификацию частного дома у предыдущего владельца. Поскольку, по сути, остается заключить договор с газоснабжающей службой и все! Но к нему понадобятся все ранее собранные документы, читайте выше.

Переехали в новый дом, надо ли переоформлять документы на газ

В любом случае у Вас должна быть абонентская книжка на газификацию, оформленная на Вас! Поэтому после переезда придется переоформлять договор. Но в данном случае все гораздо проще и договор, по сути, будет просто переоформлен на вашу фамилию.

Можно ли оформить заявку на подключение газа через интернет

Можно, если есть такая услуга у газовиков. Например, Мособлгаз располагает такой возможностью. Регистрируйтесь на сайте и получите доступ к личному кабинету. Необходимо будет оформить заявку и приложить копии документов. После рассмотрения надо будет явиться к газовикам и заключить договор.

Какие документы нужны для газификации частного дома в деревне

Без разницы, в деревни или в городе, основной перечень один и в этой статье он перечислен. Если же деревня не газифицирована в целом, то можно будет подать коллективную заявку на подключение газа.

Читайте об этом подробно в статье: Газификация дачи

Вкратце, наверное, все. В нашей рубрике: «Подключение газа» можно найти всю информацию о порядке подключения газа и газоснабжения в целом.

P.S. Перечисленный перечень исполнительной документации при газоснабжении в частном доме приблизительный и зависит от ресурсоснабжающей организации.

Мне нравитсяНе нравится

Какие документы нужны для проектирования газоснабжения частного дома

При проектировании и монтаже любых инженерных сетей стоит отнестись серьезно. Но особого внимания требуют газовые коммуникации. При любой неисправности может произойти утечка газа, которая влечет за собой серьезные последствия. Газопотребляющие установки являются опасными объектами, подлежащие строгому контролю и учету. Подключить газопровод к дому, и провести топливо к газовым приборам довольно трудно. Такую работу могут выполнять только квалифицированные специалисты. Рассмотрим, почему необходимо получить проект газоснабжения, какие документы для этого нужны, какие требования предъявляются к проектированию, а также что включает в себя проект газоснабжения.

 

Содержание:

  1. Почему необходимо получить проект газоснабжения?
  2. Какие документы нужны для проектирования газоснабжения
  3. Полномочные организации для проектирования газоснабжения
  4. Что включает проект газоснабжения?
  5. Требования к проектированию газоснабжения

Почему необходимо получить проект газоснабжения?

Главной задачей инженеров при проектировании газоснабжения является обеспечение безостановочной подачи топлива к приборам. Кроме этого следует учитывать множество требований, которые предъявляются к газоиспользующим системам и устройствам, которые поставляют газ потребителю.

В специальных государственных стандартах указываются все нормы проектирования газоснабжения и других инженерных коммуникаций. Посмотреть их можно в сводах правил, справочниках и технической литературе. Все грамотные специалисты обязаны знать эти нормы и правила. Производить проектирование и подключение газопровода должны только сотрудники проектных организаций. Приступить к установке и использованию системы без получения согласования газовой службы проекта нельзя.

Какие документы нужны для проектирования газоснабжения

Заказчик в первую очередь должен предоставить проектировщику данные для проектирования. В это перечень входят:

  1. Ситуационный план участка, который выдает Администрация населенного пункта.
  2. Технические условия на подключение к газовым сетям. Выдается документ в Горгазе.
  3. План дома с указанием примерного расположения оборудования. Если дом уже построен, то план сделать может инженер-проектировщик. Кроме этого он выполняет все требуемые замеры.
  4. Протокол геологических исследований, который предоставляют специализированные организации;

Специалисту понадобятся следующие параметры для проектирования:

  • Габариты помещений;
  • Расстояние от источника газоснабжения до стен дома;
  • Расстояние между сооружениями, коммуникациями и постройками, которые находятся на участке;

При наличии вышеперечисленных данных инженер может произвести расчеты и сделать проект.

Полномочные организации для проектирования газоснабжения

Множество организаций расположены в каждом городе, которые предоставляют услуги в сфере проектирования инженерных коммуникаций. К этим объектам можно отнести не только газопроводы, но и другие газопотребляющие сети или котельные. Обычно все такие организации после создания должны вступать в членство саморегулирующих организаций (СРО). Иначе данная фирма не сможет принимать участие в тендерах и получать крупные заказы. Если организация находится в составе СРО, то данный факт может дать безопасность и грамотное выполнение работ заказчикам. Если организация выполнила свою работу некачественно, то она рискует своей репутацией, а также финансовыми средствами.

Получить членство СРО не так просто. Для этого в штате организации должно быть 2 инженера-проектировщика систем газоснабжения. Каждые 3 года должны проверяться знания и квалификация этих специалистов специальной комиссией. Вручаются аттестаты после успешной сдачи экзаменов. Но, несмотря на такие строгие требования, организация не обязана иметь лицензию. Недавно было отменено лицензирование проектной деятельности.

Перед тем как заказать проект газоснабжения в организации, следует поинтересоваться наличием свидетельства СРО, а также штатных инженеров-проектировщиков газовых систем.

Во время заключения договора необходимо уточнить следующие моменты: обязанности по выездам в газовую службу, замерам, согласованию, утверждения проекта исполнитель берет на себя. Данный пункт позволяет заказчику снять с себя всю ответственность за процесс и результат проектирования газоснабжения.

Что включает проект газоснабжения?

Любой проект должен включать в первую очередь расчеты. Проектировщик сразу рассчитывает расход газа, который требуется для снабжения всех газовых приборов в доме. После этого проектировщик начинает планировать трассу газопровода. С учетом норм запроектирует газ от магистрального трубопровода к дому. На вводе дома должен быть запроектирован счетчик, а на врезке – отключающая задвижка. С учетом пожеланий заказчика специалист выбирает приборы и оборудование. Приобрести оснащение можно только в специализированных магазинах. Таким образом, вы не купите некачественный товар или подделку.

Каждый газоиспользующий прибор должен иметь техническую документацию (паспорта и сертификаты) при сдаче объекта. Такие документы предоставляют серьезные организации, которые несут ответственность за продаваемый товар.

После того как оборудование будет установлено, а трубы разведены, инженер должен приступить к гидравлическому расчету газопровода. Такие расчеты нужны для определения размера трубы, а также потерь давления в системе газоснабжения.

После того как будет проверена работа газовой сети, производится состав спецификации оборудования и материала.

Проект газоснабжения должен включать:

  • Поэтажный план и разрез дома с указанием месторасположения приборов и разводки газопровода;
  • Схемы сети от места врезки до приборов;
  • Схемы монтажных узлов и советы по строительству;
  • Меры по защите от негативных воздействий;
  • Рекомендации по эксплуатации и обслуживанию системы газоснабжения;
  • Спецификация материалов и оборудования.

Проект всегда согласовывается с техническим отделом службы, которая выдала технические условия. Если были внесены какие-либо изменения в проект, то они должны быть утверждены повторно.

Вся исполнительная документация, которая включает выполненную работу, хранится в архиве Горгаза. Для того чтобы не получить неприятности, окончательный проект должен соответствовать монтажу.

Требования к проектированию газоснабжения

Главным условием, которое должно всегда соблюдаться является полное соответствие проекта требованиям нормативной документации. Квалифицированные опытные специалисты всегда сталкиваются с правилами на практике. При появлении нового проекта в каждом случае пункты изучаются досконально.

Исходя из условий строительства, способов прокладки газопровода, типа оборудования могут быть разные требования к газовым сетям. При несоблюдении хотя бы одного правила, проект не сможет пройти проверку и будет возвращен в работу. Сотрудники технического отдела газовых служб тщательно проверяют документацию. На утверждение одного проекта иногда уходит даже месяц.

Читайте также:

Документы для газификации

 

  Мы будем говорить о последовательных шагах при сборе документов для газификации частных домов в Минске, Минской области и Минском районе. Процедура в других регионах Республики Беларусь должна быть схожа. Речь пойдет о строительстве газового ввода к дому и проведении внутренних работ. Выполняя услуги по строительству магистралей и уличных газопроводов мы проводим полную техническую поддержку и консультацию с порядком действий для экономии Вашего времени.   Для начала Вам необходимо узнать, кто является собственником газопровода, который находится максимально близко от Вас. Вы должны получить у собственника разрешение на врезку в газопровод. Без данного разрешения технические условия,необходимые для проектирования объекта газификации Вы получить не сможете. Зачастую  собственником газопровода является Мингаз, тогда с необходимой документацией Вы можете обратиться в Управление Капитального Строительства Минского района  для получения направления в Мингаз (для регионов Сельсоветы и горгаз соответственно) и выдачи технических условий. Если же собственник газопровода не государственная структура, то получить разрешение Вы сможете только на условиях собственника газопровода, в основном кооперативов по газификации.

 

  После получения разрешения на врезку в газопровод Вам необходимо получить технические условия (ТУ). Для получения технических условий Вам необходимо предоставить в УКС Минского района (для регионов, и если дом не сдан в эксплуатацию, Сельсоветы и местные Исполкомы ) ходатайство  кооператива по газификации о выдаче ТУ (если газопровод в собственности частной организации), технический паспорт (ведомость технических условий или согласованный архитектурный план ) на дом и копию паспорта владельца. После прохождения необходимых процедур,  Мингаз (горгаз) выдаст технические условия, которые будут готовы в течении месяца и забрать их можно будет там же, где и подавались документы. 

В случае, если газопровод находится на балансе Мингаза (горгаза), вся процедура проходит так же, только разрешение от кооператива Вам не нужно.

Исключением являются садоводческие товарищества, в которых созданы и действуют кооперативы по газификации. Для получения ТУ, в данном случае, требуется подать заявление о выдаче ТУ на имя гл. инженера Мингаза (горгаза), закрепленное подписью и печатью, как председателя кооператива по газификации, так и председателя садоводческого товарищества.   Все изменения и нововведения по правилам подачи документов, а также всю актуальную информацию можно отслеживать посещая наш форум. Если  Вы делаете подвод газопровода к дому, то Вам так же необходимо сделать топографическую съемку Вашего земельного участка и предоставить ее в проектную организацию.  С полученными техническими условиями и техническим паспортом на дом (так же подойдет ведомость технических условий или согласованный архитектурный план дома) Вы можете обратиться в проектную организацию для изготовления проекта. Так же в проектную организацию Вам необходимо предоставить паспорт владельца дома, при использовании газового котла импортного оборудования необходимо иметь при себе оригинал паспорта на котел. Так же Вы должны знать расположение дымоходов и вентканалов и их размеры.

 

  После того , как проект пройдет все необходимые согласования и он будет у Вас на руках, Вы можете обращаться в строительно-монтажную организацию для заключения договора на проведение работ. Строительно-монтажной организации Вы должны предоставить проект, копии документов на все используемое оборудование, технические условия.

  После завершения строительно-монтажных работ по газификации Вам необходимо заключить договор с Мингазом на поставку газа. Для заключения договора с Мингазом  Вам понадобится технический паспорт на дом и свидетельство о государственной регистрации строения, паспорта на счетчик и регулятор газа и договор на техническое обслуживание котла, акт приемки Мингазом внутренних работ и паспорт владельца. В течении 10-ти дней Мингаз должен осуществить пуск газа к Вам в дом.

  

  Наша компания будет рада видеть Вас в числе наших клиентов. Мы максимально качественно и в сжатые сроки выполняем услуги по газификации ваших домов и объектов.

Газификация дома, коттеджа, технические условия

Самым выгодным и удобным источником для отопления частного дома в нашей стране на сегодняшний день является магистральный природный газ.

Наличие у вас в доме магистрального газа обеспечивает ряд неоспоримых преимуществ:

√ Экономия

√ Возможность выбора оптимальной системы отопления и оборудования для ее реализаци

√ Использование для приготовления пищи и нагрева воды

Единственное «НО»! процесс газификации частного дома занимает достаточно много времени и требует определенных финансовых вложений.

Если вы решили подвести газ к своему дому, мы рекомендуем вам начать процесс оформления всех необходимых документов еще до начала строительства, иначе ваш уже построенный дом рискует долгое время простаивать в ожидании оформления всех необходимых документов.

Газификация частного дома шаг за шагом

Первый этап — это получение Технических Условий (ТУ) для присоединения объекта газоснабжения к газораспределительной сети.

Для получения ТУ  Вам необходимо обратиться в службу «Газовый сервис», если ваш земельный участок находится в пределах Екатеринбурга или в районную газовую службу, если участок находиться в области.

Выдача технических условий производится при наличии перечня документов:

1) правоустанавливающие документы на земельный участок (оригинал+копия)


2) копия топографической карты участка строительства в масштабе 1:500 (со всеми надземными и подземными коммуникациями и сооружениями). На карте должно быть указано расположение дома или участка. (Документ можно получить в здании городской администрации ул. Ленина, 24 комн.204).

Важно: Если объекты, которые вы планируете газифицировать уже построены или есть фундаменты, лучше заказать топосъемку с уже имеющимися на участке объектами!

3) копия технического паспорта БТИ или проекта дома (при незаконченном строительстве), экспликация помещений обязательна


4) заявление от собственника участка на выдачу технических условий.

5) доверенность (если документы сдает представитель)

Выдача ТУ на сегодняшний день является бесплатной услугой в г. Екатеринбурге

Если заветные Технические условия у вас на руках, можно переходить ко второму этапу.

В случае, если вам выдали письмо об отсутствии технической возможности для присоединения к газораспределительной сети, мы рекомендуем вам обратить свое внимание на  системы автономной газификации.

Оборудование для воздушного отопления, предлагаемое нашей компанией может работать как на природном, так и на сжиженном газе от системы автономного газоснабжения.

Второй этап — проектирование включает в себя подготовку и согласование проекта.

1) Подготовка проекта

  • заключение договора на выполнение проектно-сметных работ (у организации обязательно должен быть соответствующий допуск)
  • выезд инженера проектировщика для проведения замеров
  • выпуск проектно-сметной документации по газифицируемому объекту и ее утверждение

Выполнение проекта обычно занимает — 2-4 недели после выезда проектировщика на объект.

2) Согласование проекта

Выполненный проект вам придется согласовать:

  • при необходимости с МУ «Центр подготовки разрешительной документации для строительства» (пр.Ленина,24а, каб.258, четверг 10-12,14-00 — 17-00)
  • ОАО «Екатеринбурггаз» (ул. Белинского, 37, ком.203, вторник с 14-00 до 16-00)
  • при необходимости с Главархитектурой (проспект Ленина,24-а, каб.240, понедельник 14-00-17-00)
  • при необходимости с ЕМУП «МЭС» (Ул.Фронтовых бригад, 18, каб.18).

Третий этап — это строительство самого газопровода специализированной организацией, которая производит монтаж и оформляет исполнительно техническую документацию. (Организация должна обязательно иметь допуск к данному виду работ).

Перед началом строительных работ необходимо заключить договор на ведение технического надзора, оплатить его и зарегистрировать проектную документацию . Только ПОСЛЕ РЕГИСТРАЦИИ ПРОЕКТА можно приступать к строительно-монтажным работам. (Для заключения договора обращаться в «Екатеринбурггаз», ул. Белинского, 37, ком.200). Окончанием данного этапа является приемка смонтированного газопровода и оформление документов по его балансовой принадлежности

Большинство монтажных организаций имеют разрешение на выполнение не только монтажных, но и проектных работ. Мы рекомендуем вам заказывать выполнение проекта у той организации, которая будет осуществлять монтаж на Вашем объекте. Это позволит вам сэкономить деньги и время.

Четвертый этап — врезка построенного газопровода и пуск газа. Для прохождения данного этапа необходимо:

  • заключить договоры на техническое обслуживание и поставку газа,
  • заключить договор подряда на работы по врезке построенного газопровода, выписать и оплатить смету на работы по пуску газа,
  • сдать в Производственно-Технический Отдел (ПТО) Исполнительно-Техническую документацию на проверку соответствия документации нормам и правилам и получить эксплуатационный паспорт.
  • подписать акт пожарной службы ВДПО о проверке дымоходов (ул.Учителей,32, ком.202. тел.341-14-44)
  • пройти инструктаж по технике безопасности при пользовании газом в быту.
  • после прохождения всех этапов, при наличии полного и согласованного комплекта документов Вам назначат дату врезки в газопровод и произведут пуск газа.

Поздравляем! Ваш дом подключен к магистральному газопроводу! ГАЗ ПУЩЕН. УРА!

Внимание! Данная информация носит справочный характер. Наша компания не занимается выполнением работ по подключению к газу. Мы занимаемся системами воздушного отопления и всегда готовы дать консультации о комплексной климатической системе для вашего дома или производственного объекта.

Для получения подробной информации по газификации Вашего объекта рекомендуем Вам обратиться в службу «Газовый сервис», которая оказывает весь комплекс услуг по газификации индивидуальных жилых домов по принципу «единое окно».

Адрес: Екатеринбург, ул. Белинского, 37 (1 этаж)

Тел. (343) 272-37-77

Газпром газораспределение Томск — Вопросы и ответы

Вопрос:
13.07.2021

Где в Томске можно заправить газом баллон 5-10л?

Сергей

Ответ:

Уважаемый Сергей!

Попробуйте обратиться в Торговый дом ООО «Томскоблгаз», г. Томск, ул. Мичурина, 98.

Вопрос:
30.06.2021

Добрый день! Скажите, пожалуйста, можно ли провести газ к дому и в последующем в дом, если земельный участок находится в аренде, а дом ещё не сдан в эксплуатацию? Какие нужны будут документы для подключения?

Любовь Александровна

Ответ:

Уважаемая Любовь Александровна!

Подведение газа к участку, который находится в аренде, возможно — потребуется дополнительно разрешение собственника земельного участка. Без документов на собственность на дом Вы сможете осуществить строительно-монтажные работы к дому и внутри дома. Но для поставки газа дом должен быть зарегистрирован.

Для предоставления информации по техническим условиям на подключение (технологическое присоединение) объектов капитального строительства к сетям газораспределения и предварительный расчет платы за ТП Вам необходимо предоставить следующие документы:

1. Копия правоустанавливающих документов на земельный участок, на котором располагается (будет располагаться) принадлежащий заявителю объект капитального строительства. Если земельный участок находится в собственности администрации, необходимо взять разрешение.
2. Ситуационный план;
3. Копия документа, подтверждающего право собственности или иное предусмотренное законом право на объект капитального строительства, в случае если завершено строительство указанного объекта;
4. Копия паспорта собственника;
5. Согласие основных абонентов (если собственников несколько).

Для сдачи документов Вы можете обратиться в Клиентский центр по адресу: пр. Фрунзе, 170 а, г. Томск. тел. 902-025 (по предварительной записи).
Есть возможность оформления онлайн-заявки на сайте gazpromgr.tomsk.ru, а также можно направить заявку по электронной почте [email protected]

Вопрос:
24. 06.2021

В связи со сменой собственника необходимо перезаключить договор на техническое обслуживание и ремонт газового оборудования. Возможно ли это сделать, не посещая офис? Можно ли воспользоваться электронной почтой?

Татьяна

Ответ:

Уважаемая Татьяна!
Для перезаключения договора на техническое обслуживание и ремонт ВДГО/ВКГО собственнику помещения необходимо подойти лично в Клиентский центр по адресу: пр. Фрунзе, 170 а, г. Томск. с 09.00 до 18.00, тел. 8(3822) 902-025, при себе иметь паспорт и документ, подтверждающий право собственности.

Вопрос:
22.06.2021

Добрый день! Хотели бы узнать, когда будут газифицировать наш поселок — микрорайон «Западный» (Томский район), и в каком году это планируется?

Кирилл

Ответ:

Уважаемый Кирилл!
В текущем году и на плановый период 2022-2025 гг. газификация мкр Западный в рамках Программ газификации Томской области с участием ООО «Газпром газораспределение Томск» не предусмотрена. Для получения разъяснений по указанному вопросу, Вы можете обратится в Администрацию Томского района.

Вопрос:
10.06.2021

Здравствуйте. Какие предъявляются требования к площади помещения котельной частного дома, в которой будет установлен газовый котел и альтернативный вариант — печь на твердом топливе?

Надежда

Ответ:

Уважаемая Надежда!
Объем помещения, в котором будет находиться газовое оборудование, должен быть не менее 8 куб/метров. 

Вопрос:
09.06.2021

Здравствуйте. У меня есть технические условия на подключение газа, около земельного участка выведена газовая труба. Заключен договор на подключение, частично произведена оплата. Дом в настоящее время достраивается. Подключение газа производится в зарегистрированный дом, после ввода в эксплуатацию? Или возможно подключить газ, а после заняться оформлением дома в собственность?

Алексей

Ответ:

Уважаемый Алексей!
Подключение газа возможно только в зарегистрированное строение.

Вопрос:
08.06.2021

Здравствуйте! У меня квартира в собственности в деревянном 4-х квартирном доме без земли в собственности. Как подключить газ? Ветка газовая идет вдоль дома.

Иван

Ответ:

Уважаемый Иван!
Для подачи документов на предоставлении технических условий на подключение (технологическое присоединение) объектов капитального строительства к сетям газораспределения и предварительный расчет платы за техприсоединение, Вам необходимо предоставить следующие документы:
1. Копия правоустанавливающих документов на земельный участок, на котором располагается (будет располагаться) принадлежащий заявителю объект капитального строительства, Если земельный участок находится в собственности администрации, необходимо взять разрешение.
2. Ситуационный план.
3. Копия документа, подтверждающего право собственности или иное предусмотренное законом право на объект капитального строительства, в случае если завершено строительство указанного объекта.
4. Копия паспорта собственника.
5. Согласие основных абонентов (если собственников несколько).

Для сдачи документов Вы можете обратиться в Единый клиентский центр по адресу: пр. Фрунзе, 170 а, г. Томск, тел. 902-025 (по предварительной записи).
Вы можете воспользоваться возможностью оформления онлайн-заявки на сайте gazpromgr.tomsk.ru компании, а также направить документы по электронной почте [email protected]

Вопрос:
07. 06.2021

Добрый день! У меня планируется ремонт на кухне, мне необходимо перенести трубу подключения к газовой плите. В данный момент стоит заглушка, газом не пользуюсь. Пока не начались работы по выравниваю стен, хотелось бы подготовить газовые трубы. Куда позвонить или, может, подойти для оформления документов или заявки?

Алексей

Ответ:

Уважаемый Алексей!
По вопросам проведения работ Вам  необходимо обратиться на участок ВДГО/ВКГО ООО «Газпром газораспределение Томск» в г. Томске по тел: 8 (3822) 90-14-87 с 8.00 до 17.00. 

Вопрос:
02.06.2021

Добрый день! Подскажите, пожалуйста, есть ли возможность отказаться от газа в квартире в многоквартирном доме? Какие действия для этого необходимо предпринять? Пользуюсь в основном электрическими приборами (электрический чайник, мультиварка, хлебопечка и пр. ), газовой плитой практически не пользуюсь.

Ольга

Ответ:

Уважаемая Ольга!
Для отказа от газа в газифицированном доме Вам необходимо:
1. Получить письменное разрешение Управляющей компании о демонтаже газовой плиты.
2. Оставить заявку на демонтаж по тел. (3822) 90-14-87.
3. Получить справку об отсутствии газа в квартире для понижения тарифа на электричество.
4. По вопросам проведения работ можете обращаться на участок ВДГО/ВКГО ООО «Газпром газораспределение Томск» по тел: (3822) 90-14-87 с 8.00 до 17.00.

Вопрос:
01.06.2021

Как получить справку об отсутствии центрального газоснабжения?

И.М.

Ответ:

Для получения справки необходимо обратиться на участок ВДГО/ВКГО ООО «Газпром газораспределение Томск», тел. (3822) 90-14-87.

АО Газпром газораспределение Чебоксары — О порядке газификации

С чего начинается и как проводится газификация
индивидуального жилого дома…

Газификация индивидуального жилого дома начинается с получения технических условий на проектирование.

1. Технические условия (ТУ) на проектирование газоснабжения жилого помещения выдаются в производственно-техническом отделе (ПТО) городского, районного или межрайонного филиала АО «Газпром газораспределение Чебоксары» по заявлению на имя директора филиала.


Перечень документов, необходимых для получения технических условий на присоединение объекта газификации(индивидуального жилого дома) к газораспределительным сетям.

1) Наименование  лица, направившего запрос, его местонахождение и почтовый адрес (заявление).

 2) Нотариально заверенные копии учредительных документов, а также документы, подтверждающие полномочия лица, подписавшего запрос (копия паспорта домовладельца).

 3) Правоустанавливающие документы на земельный участок (для правообладателя земельного участка — свидетельство о государственной регистрации права на земельный участок и жилой дом).

 4) Информацию о границах земельного  участка,  на  котором  планируется осуществить  строительство  объекта  капитального  строительства   или на котором расположен реконструируемый объект капитального строительства; информацию  о  предельных  параметрах   разрешенного   строительства (реконструкции)  объектов  капитального  строительства,   соответствующих данному земельному участку; планируемую величину необходимой подключаемой нагрузки (оригинал технического паспорта существующего строения).

5) Информацию о разрешенном использовании земельного участка (письмо – ходатайство сельской администрации о газоснабжении жилого дома).

6) В случае если  подключение  объекта  капитального  строительства возможно только к существующим сетям инженерно-технического  обеспечения, принадлежащим на праве собственности или на ином законном основании лицу, которое является потребителем соответствующего  вида  ресурсов   (далее — основной абонент), технические  условия  такого  подключения  могут  быть выданы основным абонентом по согласованию с  ресурсоснабжающей  (сетевой) организацией,  к  чьим  объектам  присоединены  принадлежащие   основному абоненту сети инженерно-технического  обеспечения.   По  соглашению  между ресурсоснабжающей (сетевой) организацией и основным абонентом технические условия может разработать ресурсоснабжающая (сетевая) организация (разрешение на подключение от Собственника распределительного газопровода).


    2. Проект газоснабжения жилого помещения выполняется специализированной проектной организацией, имеющей свидетельство о вхождении в саморегулируемую организацию в области проектирования систем газораспределения и газопотребления.

    3. Согласовать в структурном подразделении ООО «Газпром межрегионгаз Чебоксары» технические решения по узлам учета газа в проекте газоснабжения жилого помещения.

    4. Представить проект газоснабжения жилого помещения для согласования в ПТО филиала АО «Газпром газораспределение Чебоксары».

    5. Монтаж наружного и внутреннего газопровода, установка газоиспользующего оборудования производится в соответствии с согласованным проектом специализированной монтажной организацией, имеющей свидетельство о вхождении в саморегулируемую организацию в области строительства систем газораспределения и газопотребления.

    6. Приёмка в эксплуатацию законченного строительством объекта осуществляются специалистами филиала АО «Газпром газораспределение Чебоксары» после представления «Акта о техническом состоянии вентиляционных и дымовых каналов», выданного подразделениями ВДПО или другими лицензированными для этих работ юридическими лицами и предпринимателями.

    7. До пуска газа необходимо оформить на территориальных участках или абонентских пунктах ООО «Газпром межрегионгаз Чебоксары» договор на его поставку.

    Первичный пуск газа в газоиспользующее оборудование и пусконаладочные работы производятся работниками филиала АО «Газпром газораспределение Чебоксары» после прохождения в техническом кабинете филиала инструктажа по безопасному пользованию газом в быту с получением абонентской книжки. Одновременно заключается договор на техническое обслуживание внутридомового газового оборудования.

    По вопросам проектирования газоснабжения, монтажа наружного и внутреннего газопровода и газового оборудования домовладельцы могут обратиться в филиалы АО «Газпром газораспределение Чебоксары», расположенные по адресам:

    АО «Газпром газораспределение Чебоксары» в г. Алатыре – г.Алатырь, ул. Московская, 107а, тел.(83531)2-08-14;

    АО «Газпром газораспределение Чебоксары» в пгт. Вурнары – п.Вурнары, ул. К. Маркса, 65, тел.(83537)2-74-08;

    АО «Газпром газораспределение Чебоксары» в г. Канаше – г. Канаш, ул. Котовского, 7, тел. (83533)4-59-82;

    АО «Газпром газораспределение Чебоксары» в г. Козловке – г.Козловка, ул.Шоссейная, 7, тел.(83534)2-22-33;

    АО «Газпром газораспределение Чебоксары» в с. Моргауши – Моргаушский район, д. Ландыши, тел.(83541)6-02-25;

    АО «Газпром газораспределение Чебоксары» в г. Новочебоксарске – г.Новочебоксарск, ул.Советская, 14а, тел.(8352)73-84-50;

    АО «Газпром газораспределение Чебоксары» в г. Цивильске – г.Цивильск, ул. Трактористов, 1б, тел. (83545)2-11-26;

    АО «Газпром газораспределение Чебоксары» в г. Чебоксары – г.Чебоксары, Мясокомбинатский проезд, 10, тел.(8352)52-15-66;

    АО «Газпром газораспределение Чебоксары» в г. Шумерле – г.Шумерля, ул. Коммунальная, 3, тел.(83536)5-97-55;


    ПТО АО «Газпром газораспределение Чебоксары» — г.Чебоксары, пр. И.Яковлева, 19а, тел.(8352) 51-19-23


    [ вернуться назад ]

    Системы газификации | Министерство энергетики

    Управление ископаемых источников энергии Министерства энергетики США в рамках Программы систем газификации разрабатывает гибкие, новаторские, устойчивые и преобразующие модульные конструкции для преобразования различных типов местного угля и угольных смесей в США с биомассой и твердыми твердыми веществами. отходы (ТБО) и пластмассовые отходы в чистый синтез-газ, чтобы обеспечить дешевое производство электроэнергии, ценных химикатов, водорода, транспортного топлива и других полезных продуктов для удовлетворения потребностей рынка, в сочетании с технологиями отрицательного выброса парниковых газов. Достижения в этой области помогут обеспечить скорейшее внедрение мелкомасштабной модульной газификации смеси угля / биомассы / ТБО / пластиковых отходов и других технологий на основе синтез-газа для производства водорода как на внутреннем, так и на международном рынках. Общая цель состоит в том, чтобы увеличить использование обильных запасов местного угля, биомассы, ТБО и пластиковых отходов в стратегических или целевых высокоценных приложениях, тем самым способствуя повышению энергетической безопасности, возрождению депрессивных рынков в традиционных угледобывающих регионах США. Штаты, и более экономное использование ТБО и пластиковых отходов.

    Работа Министерства энергетики в области систем газификации предоставляет новые возможности для синтеза жидкого топлива из угля, а также угля, смешанного с биомассой, ТБО и пластиковыми отходами, предоставляя возможности местам с высокими затратами на импортируемое топливо и объектам, которые хотят хранить энергию в жидкости химическая форма. Газификация позволяет преобразовывать уголь, биомассу, ТБО и пластмассовые отходы в жидкости путем производства синтез-газа с последующим синтезом Фишера-Тропша для получения жидкого транспортного топлива на основе углеводородов.Технологии синтеза топлива на основе синтез-газа коммерциализируются в больших масштабах, но необходимы улучшения, чтобы эти технологии стали жизнеспособными для небольших масштабов, которые можно было бы использовать в отдаленных районах или вблизи устьев шахт. Эти ориентированные на рынок и зависящие от объекта приложения заставляют Министерство энергетики уделять особое внимание совершенствованию катализаторов, реакторов и других технологий, чтобы сделать газификацию смеси угля / биомассы / ТБО / пластмассовых отходов рентабельной и эффективной при гибких модульных масштабах.

    Несмотря на то, что за последние несколько десятилетий технологии газификации были усовершенствованы, затраты на системы газификации остаются высокими.Исторически «эффект масштаба» приводил к снижению цен, но огромные капитальные вложения, необходимые для крупных заводов, и сопутствующие им финансовые риски стали серьезными препятствиями для проникновения на рынок. Предполагается, что меньшие по размеру и модульные системы газификации снизят затраты за счет принципа интенсификации процесса. Кроме того, за счет использования интенсификации реакции, передовых методов производства и современных материалов, а также улучшенных конструкций реакторов, новые модульные системы имеют потенциал для дальнейшего снижения затрат и повышения производительности.Модульные заводы по преобразованию энергии на основе газификации, которые имеют гибкие подходящие размеры, конфигурацию и расположение, чтобы использовать преимущества местных трудовых ресурсов и использовать сырье, состоящее из недорогого угля, угольных отходов, угольной мелочи, биомассы, ТБО и пластиковых отходов, можно оптимизировать для снабжают местные и нишевые рынки электроэнергией, комбинированным производством тепла и электроэнергии и производством топлива, тем самым обеспечивая значительные воздействия и выгоды для конкретной площадки.

    Газификация угля и биомассы как чистого углеродно-отрицательного источника энергии для экологически чистого производства электроэнергии в Китае

    Значение

    Развертывание систем газификации угля и биоэнергетики с улавливанием и хранением углерода (CBECCS) дает Китаю многообещающие возможности для реализации его цели по сокращению выбросов углерода и загрязнению воздуха одновременно. Мы провели всестороннюю оценку технологии CBECCS для Китая, уделяя особое внимание конфигурации установок и топлива (например, соотношению биомассы) и экономике, а также CO 2 и выбросам парниковых газов и сопутствующим преимуществам для качества воздуха. Мы находим значительные возможности для снижения выбросов углерода с помощью дополнительных преимуществ для качества воздуха от развертывания систем CBECCS в регионах, которые одновременно богаты пожнивными остатками и сталкиваются с неотложными потребностями в ограничении серьезного загрязнения воздуха. Таким образом, исследование предоставляет важную информацию для политиков, стремящихся использовать возможности использования энергии CBECCS с отрицательным выбросом углерода.

    Abstract

    Реализация цели Парижского соглашения по ограничению глобального потепления до 2 ° C к концу этого столетия, скорее всего, потребует внедрения углеродно-отрицательных технологий. Особенно важно, чтобы Китай, как крупнейший в мире эмиттер углерода, избегал привязки к углеродоемким технологиям производства электроэнергии с использованием угля и осуществлял плавный переход от производства электроэнергии с высоким содержанием углерода к производству электроэнергии с отрицательным выбросом углерода. Мы сосредоточены здесь на использовании комбинации угля и энергии биомассы для производства электроэнергии в Китае с использованием интегрированной системы цикла газификации в сочетании с улавливанием и хранением углерода (CBECCS).Такая система также снизит выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, что будет способствовать достижению ближайшей цели Китая по улучшению качества воздуха. Мы оцениваем цены на производство электроэнергии с помощью шинопровода для CBECCS с соотношением компонентов растительных остатков от 0 до 100%, а также сопутствующие затраты на снижение выбросов углерода и сопутствующие выгоды для качества воздуха. Мы обнаружили, что системы CBECCS, использующие долю растительных остатков 35%, могут производить электроэнергию с нулевыми чистыми выбросами парниковых газов в течение всего жизненного цикла при нормированной стоимости электроэнергии не более 9.2 цента США за киловатт-час. Цена на углерод около 52,0 долларов США за тонну сделает CBECCS конкурентоспособным по стоимости с электростанциями, работающими на пылевидном угле. Таким образом, наши результаты предоставляют критически важную информацию для разработки стратегии CBECCS в Китае, чтобы использовать краткосрочные побочные выгоды для качества воздуха, закладывая основу для достижения отрицательных выбросов углерода в долгосрочной перспективе.

    Внедрение углеродно-отрицательных технологий, вероятно, сыграет важную роль в достижении долгосрочных целей по снижению выбросов углерода.В Парижском соглашении об изменении климата поставлены амбициозные цели: удержать повышение средней глобальной температуры до уровня ниже 2 ° C и продолжить усилия по ограничению повышения температуры до 1,5 ° C (1). Многие сценарии смягчения последствий были разработаны с использованием моделей комплексной оценки для изучения возможных путей достижения целей, поставленных в Париже. Общей чертой всех сценариев стабилизации климата, исследованных в отчете Межправительственной группы экспертов по изменению климата с температурой 1,5 ° C (2), является то, что широкомасштабное применение углеродно-отрицательных технологий, особенно биоэнергетики с улавливанием и хранением углерода (BECCS), будет быть необходимым во второй половине века (3). Хотя масштаб мощности BECCS варьируется, во всех этих сценариях требуется некоторое развертывание технологии BECCS для достижения значительного сокращения выбросов парниковых газов (ПГ) (4).

    Хотя важность технологий с отрицательными выбросами широко признана, прогресс в продвижении внедрения BECCS был медленным. Учитывая, что первые в своем роде установки, скорее всего, будут слишком дорогими без существенных государственных субсидий, вскоре должны начаться выкуп и обучение на практике, чтобы BECCS была готова к несубсидируемому и повсеместному развертыванию к середине века.Кроме того, из-за сложности отмены существующих обязательств в отношении недорогих новых угольных электростанций во многих развивающихся странах, потребность в углеродно-отрицательных технологиях производства электроэнергии становится еще более острой для компенсации выбросов, ожидаемых от этих электростанций.

    Существующие исследования BECCS часто сосредоточены на двух технологических путях преобразования биоэнергии в жидкое топливо: ( i ) посредством биохимических процессов, таких как производство биоэтанола с ферментацией (5), и ( ii ) посредством термохимических процессов, таких как газификация в сочетании с обработкой Фишера – Тропша (6, 7) или пиролиз с катализом и улучшением качества (8). Что касается биохимического пути, хотя существуют проверенные технологии преобразования сахаров и зерна в этанол, BECCS с использованием биохимических процессов сталкивается с такими проблемами, как ограничения землепользования и проблемы продовольственной безопасности (5). Напротив, термохимические процессы, в которых растительные остатки используются в качестве топлива, были предложены в ряде исследований как более многообещающий вариант снижения выбросов углерода (9, 10). Однако наиболее важным препятствием в этом случае, по крайней мере в ближайшей перспективе, является конкуренция со стороны стабильно низких цен на нефть (9, 11, 12).

    Этот анализ фокусируется на альтернативном пути, который основан на термохимическом преобразовании угля и биомассы сельскохозяйственных культур для выработки электроэнергии. В частности, смеси угля и растительных остатков используются в качестве топлива для интегрированной системы комбинированного цикла газификации (IGCC) для производства электроэнергии. Благодаря этому процессу, выбросы CO 2 концентрируются и готовы к использованию CCS (далее именуемой CBECCS для обозначения энергозатрат угля и биомассы). Этот путь имеет множество преимуществ.CBECCS производит большое количество электроэнергии для базовой нагрузки, которую можно легко интегрировать в существующие рынки электроэнергии. Он также обладает гибкостью в отношении соотношения угля и биомассы, интенсивности углерода и масштабов обработки. Обе функции удобны для немедленного развертывания и в долгосрочной перспективе способствуют коммерциализации.

    Здесь мы используем Китай в качестве важного тестового примера по двум причинам. Во-первых, технология CBECCS дает Китаю возможность одновременно решать свои долгосрочные климатические проблемы и краткосрочные проблемы загрязнения воздуха (13).Как крупнейшая страна-эмитент CO 2 , Китай в 2015 году внес 9,6 гигатонн (Гт) связанных с энергетикой выбросов CO 2 (в основном из угля), что составляет 26,4% от общих мировых выбросов (14, 15). Китай также пообещал в Парижском соглашении достичь пика выбросов углерода к 2030 году или ранее, снизить углеродоемкость на 60-65% и к тому же времени увеличить потребление неископаемой энергии до 20% от общего потребления первичной энергии (16). Таким образом, системы CBECCS могут способствовать приверженности Китая декарбонизации своей энергетической системы.Кроме того, в отличие от традиционных угольных электростанций, системы CBECCS также удаляют почти все твердые частицы (включая твердые частицы с аэродинамическим диаметром менее 2,5 мкм, PM 2,5 ), оксиды азота (NO x ). ) и диоксид серы (SO 2 ) из синтез-газа перед инициированием процесса горения для выработки электроэнергии (6, 17, 18). В результате выбросы ТЧ 2,5 , NO X и SO 2 на киловатт-час на заводе CBECCS значительно ниже, чем выбросы от электростанций, работающих на пылевидном угле (ПК).Кроме того, сжигание растительных остатков (на открытых полях и в сочетании с приготовлением пищи и обогревом в жилых помещениях) в настоящее время является важным источником загрязнения воздуха внутри и снаружи помещений в Китае (19, 20). Используя растительные остатки в качестве топлива, системы CBECCS могут избежать загрязнения воздуха и воздействия на здоровье, связанного с сжиганием биомассы, как показано ниже. Таким образом, внедрение CBECCS может принести локальные краткосрочные дополнительные выгоды для качества воздуха, одновременно облегчая плавный переход к углеродно-нейтральной и, в конечном итоге, углеродно-отрицательной электроэнергетической системе в будущем.

    Во-вторых, в то время, когда глобальное развертывание CCS, похоже, замедляется, Китай выделяется как особенно многообещающая возможность улучшить улавливание CO 2 посредством газификации, которая является ключевым компонентом CBECCS. Среди трех подходов к улавливанию CO 2 — предварительное сжигание (например, посредством газификации), последующее сжигание и улавливание кислородным сжиганием — продвигается только последующее сжигание, в частности, благодаря проекту модернизации системы CCS Petra Nova в Техасе, который был запущен в 2017 г. . Два других подхода на сегодняшний день не очень продвинулись.Однако, хотя многие запланированные или инициированные проекты IGCC-CCS в других местах были отменены, демонстрационный проект GreenGen IGCC в Китае является исключением; I фаза успешно эксплуатируется 7 лет, с 2012 г. (22). Фаза II планируется начать в 2020-х годах с целью окончательной интеграции ключевых технологий, включая IGCC и захват, использование и хранение CO 2 (22). Таким образом, Китай и его проект GreenGen могут предложить многообещающую возможность в ближайшем будущем усовершенствовать технологию газификации угля и биомассы с помощью CCS.

    В этом исследовании используется целостный подход к оценке экономической эффективности, потенциала снижения выбросов углерода и преимуществ для качества воздуха от развертывания систем CBECCS с использованием растительных остатков в Китае. На основе моделирования систем CBECCS с использованием Aspen Plus (11, 23) поток энергии и углеродный след оцениваются для всех процессов термохимического преобразования. Затем мы оцениваем их экономическую конкурентоспособность по сравнению с установками для сверхкритического ПК (SC-PC) при различных ценах на углерод. Кроме того, мы количественно оцениваем сопутствующие преимущества для качества воздуха от развертывания систем CBECCS мощностью 150 ГВт в континентальном Китае (на основе прогнозируемого масштаба будущих добавок угля), в которых используется около 24.3% имеющихся пожнивных остатков ( SI Приложение , Таблица S8).

    Мы выделяем три вывода. Во-первых, при массовой доле пожнивных остатков в топливной смеси угля и биомассы более 35% системы CBECCS могут вырабатывать электроэнергию с нулевыми чистыми выбросами парниковых газов в течение жизненного цикла (в эквиваленте CO 2 ). Во-вторых, когда цена на углерод достигает 52,0 долл. США за тонну CO 2 , системы CBECCS с нулевыми выбросами парниковых газов становятся экономически конкурентоспособными по сравнению с традиционными электростанциями на базе ПК, при нормированной стоимости электроэнергии (LCOE) примерно 9. 2 цента США за киловатт-час. На конкурентоспособность систем CBECCS также сильно влияет цена биомассы. Наконец, внедрение систем CBECCS может значительно снизить выбросы загрязняющих веществ в атмосферу и улучшить качество воздуха. Например, в сильно загрязненном регионе Северного Китая потенциальное сокращение количества загрязнителей воздуха (SO 2 , NO X и первичных PM 2,5 ) в результате развертывания ~ 24,3 ГВт систем CBECCS может привести к 6,8% снижение среднегодовой PM 2.5 в 2015 году. Одна только эта мера может способствовать более чем 27% целевого показателя сокращения загрязнения, который был объявлен для части Пекин-Тяньцзинь-Хэбэй (BTH) в регионе Северного Китая в Плане действий по предотвращению и контролю Загрязнение воздуха выпущено Государственным советом Китая. В то время как системы CBECCS в настоящее время связаны с относительно высокими затратами, проблемы загрязнения воздуха являются дополнительным стимулом для раннего развертывания и могут способствовать долгосрочному снижению затрат по мере продвижения обучения.

    Результаты

    От угля / биомассы до синтез-газа и электроэнергии.

    Система CBECCS начинается с процесса газификации, в котором твердое сырье из угля и биомассы превращается в газообразное топливо, то есть синтез-газ, состоящий в основном из H 2 , CO и CO 2 (24) . Мы рассматриваем газогенератор с увлеченным потоком (EF), который обычно работает при высоких температурах (от 1300 до 1500 ° C), так что почти вся смесь угля и биомассы в сырье (более 99.5%) газифицируется (11, 23). Процесс высокотемпературной газификации эффективен для восстановления смол, что делает его более устойчивым, чем традиционные электростанции, к неоднородности сырья (25, 26). Кроме того, вариант газификации позволяет значительно снизить выбросы загрязняющих веществ в атмосферу по сравнению с прямым сжиганием этих видов топлива (27). Сырье твердого топлива частично окисляется в процессе, а не только обеспечивает энергию для эндотермических реакций в газогенераторе, которые генерируют CO и H 2 (рис. 1), но и компенсируя потери энергии в системе (25, 28).

    Рис. 1.

    Производительность систем CBECCS при массовых соотношениях смешивания биомассы от 0 до 100%. ( A ) Процесс газификации: состав синтез-газа (CO, H 2 и CO 2 ) и связанные с ним эффективности преобразования энергии (отношение выходной энергии к входящей при более низкой теплотворной способности, LHV). ( B ) Процесс WGS: производство CO, H 2 и CO 2 и связанная с этим эффективность преобразования энергии.( C ) Общая эффективность производства электроэнергии: затраты энергии из угля и биомассы, а также чистая и валовая эффективность производства электроэнергии в системах CBECCS.

    Рис. 1 A иллюстрирует результаты моделирования газификации EF с соотношением компонентов биомассы растительных остатков (CrB) в диапазоне от 0 до 100%. Сохраняя постоянным общее количество потребляемой энергии из угля и пожнивных остатков, мы обнаруживаем увеличение отношения CO 2 в выходящих газах по мере увеличения доли биомассы. Между тем, эффективность преобразования снижается с ~ 81,8 до 75,2% с увеличением доли биомассы. Из-за относительно высокого содержания влаги и летучих веществ, содержащихся в биомассе ( SI Приложение , Таблица S6), и большего вклада кислородсодержащих химических связей (например, C – O, C = O и O – H) по сравнению с углем, более высокая доля биомассы требует дополнительной энергии в процессе газификации для разрыва этих связей. Кроме того, при более высоких соотношениях биомассы газификация сырья дает немного более высокое содержание H 2 и более низкое содержание CO в синтез-газе, что обусловлено более высоким содержанием влаги в биомассе (25).Полученный синтез-газ в конечном итоге используется в процессе сгорания для выработки электроэнергии.

    В процессе конверсии воды и газа (WGS) (CO + h3O↔CO2 + h3, ΔH (298K) = — 41,2 кДж / моль) большая часть углерода, содержащегося в сырье, превращается в CO 2 . Концентрации CO 2 , произведенные в процессе WGS, увеличиваются с 4% (3,7 ~ 4,3%) до 26% (24,9 ~ 27,4%) ( SI Приложение , таблицы S3 и S4). Поскольку процесс WGS является экзотермическим, синтез-газ на выходе из газификатора EF предварительно охлаждается с примерно 1300 ° C до 200 ° C путем гашения воды для облегчения реакции в прямом направлении (23).Приблизительно 16,0% энергии в сырье рекуперируется в виде пара от газификации и процесса WGS, который может быть направлен в систему парогенератора с рекуперацией тепла (HRSG) для повышения общей эффективности производства электроэнергии. Эффективность преобразования WGS демонстрирует тенденцию к небольшому увеличению в зависимости от увеличения доли поступающей биомассы (Рис. 1 B ). Это отражает тот факт, что дополнительные уровни биомассы приводят к более низкому содержанию CO в синтез-газе, полученном при газификации, снижая требования к нагрузке для реакции WGS.

    Сдвинутый синтез-газ состоит в основном из H 2 (от 35,6 до 40,1%), CO 2 (от 24,9 до 27,4%) и H 2 O (от 31,2 до 38,2%). CO 2 и другие кислые газы, включая H 2 S и COS, удаляются из смещенного синтез-газа с использованием метода Rectisol с использованием метанола в качестве рабочего тела (23). Во время процесса удаления кислого газа (AGR) требуется дополнительная энергия для термической регенерации растворителя и циклов абсорбции / десорбции CO 2 .Примерно от 6,4 до 11,6% валовой выработки электроэнергии потребляется внутри блока разделения воздуха для отделения кислорода и для AGR для сжатия потока CO 2 до 150 бар для использования (например, для увеличения нефтеотдачи или подготовки к окончательному использованию). секвестрация). SI Приложение , таблица S5 суммирует состав сырья и выбросы CO 2 на киловатт-час при условии, что уровень улавливания CO 2 составляет около 90%.

    Как показано на рис.1 C , как валовая, так и чистая эффективность производства электроэнергии системой CBECCS несколько снижается с увеличением доли биомассы в сырье. Хотя добавление биомассы требует меньше энергии для подготовки сырья и улавливает больше тепла ПГРТ по сравнению с углем, высокое содержание влаги в биомассе требует большего количества кислорода при газификации и приводит к улавливанию большего количества CO 2 по сравнению с углем. единственный случай, CBECCS-CrB0 (Рис. 1 B и SI Приложение , Таблицы S4 и S5).Из-за высокого внутреннего энергопотребления системы CBECCS могут производить электроэнергию с чистым КПД от 32,16 до 35,70%, что ниже, чем у современных электростанций с ПК без улавливания CO 2 (~ 42,7%) (22, 29).

    Прямой углерод и следы выбросов парниковых газов в течение всего жизненного цикла.

    Мы оцениваем прямые выбросы CO 2 и выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла (измеренные в эквиваленте CO 2 ) для систем CBECCS и сравниваем их с выбросами ПК и угольных электростанций IGCC в Китае.Прямые выбросы CO 2 происходят только при сжигании угля на электростанциях (столбцы на рис. 2), в то время как выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла (квадраты на рис. 2) включают также выбросы парниковых газов от предварительной обработки. угля и биомассы перед поступлением в энергосистемы ( SI Приложение , раздел S3) (30, 31). Сжигание биомассы не влияет на выбросы CO 2 , поскольку содержание углерода в биомассе поступает из атмосферы в результате фотосинтеза.

    Рис. 2.

    Прямые выбросы CO 2 и выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла из систем CBECCS, угольных электростанций (PC) и станций IGCC без CCS. Столбики представляют собой прямые выбросы CO 2 . Квадраты представляют выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла, выраженные в эквиваленте CO 2 .

    Мы рассматриваем диапазон соотношений биомассы для системы CBECCS, включая случай, связанный только с углем, обозначенный как CBECCS-CrB0 (т.е. 0% растительных остатков), и четыре случая с 20%, 35%, 70% и 100% биомассы обозначены как CBECCS-CrB1 — -CrB4, соответственно (более подробная информация приведена в SI Приложение , Таблица S2).Оценка диапазона соотношений биомассы для CBECCS является оправданной, потому что переход тепловой энергетической системы Китая с преобладанием угля на растущую зависимость от топлива из биомассы должен происходить постепенно из-за проблем с осуществимостью (), учитывая время, необходимое как для создания эффективного система сбора пожнивных остатков в больших масштабах и внесение изменений в цепочки поставок угля (например, шахты и транспорт), а также ( ii ) институциональные и политические причины для смягчения сопротивления со стороны действующих групп угольных интересов.

    По сравнению с установками ПК и традиционным IGCC без CCS (черные полосы), на рис. 2 приведены выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла (в эквиваленте CO 2 ), связанных с производством 1 кВтч электроэнергии из систем CBECCS с коэффициентами биомассы. от 0 до 100%. Электроэнергия с нулевым выбросом в виде прямого CO 2 и парниковых газов жизненного цикла достигается при доле растительных остатков 20% и 35% в топливной смеси (или CBECCS-CrB1 и -CrB2), соответственно. С долей биомассы выше 35% системы CBECCS становятся технологиями производства электроэнергии с отрицательными выбросами не только с точки зрения прямого CO 2 , но и с точки зрения парниковых газов жизненного цикла.

    CO 2 , полученный в качестве побочного продукта из систем CBECCS, может быть использован и хранится в истощенных газовых бассейнах, используется для увеличения добычи нефти или метана из угольных пластов или изолирован в соответствующих геологических резервуарах (например, в глубоких соленых осадочных формациях. ) (11, 32⇓⇓ – 35). Для сценария развертывания CBECCS (например, всего 150 ГВт), который будет обсуждаться позже, годовой объем CO 2 , потенциально необходимый для секвестрации, составляет 129 мегатонн (Mt), 164 Mt, 169 Mt, 169 Mt, 94 Mt и 77 Mt. соответственно, для шести регионов материкового Китая, а именно Северного Китая, Северо-Востока, Восточного Китая, Южно-Центрального Китая, Юго-Запада и Северо-Запада, что незначительно по сравнению с доступными наземными геологическими хранилищами в Китае (т.е., менее 0,036% от общего числа хранилищ) (34, 36⇓ – 38).

    Нормированные и предельные затраты на электроэнергию с отрицательным выбросом углерода.

    Мы оцениваем LCOE для пяти различных соотношений смешивания биомассы (т. Е. От 0% в CBECCS-CrB0 до 100% в -CrB4) и сравниваем их с результатами для растений SC-PC и IGCC. Без цены на углерод LCOE увеличивается с 8,78 центов США за киловатт-час для CBECCS-CrB0 до 9,98 центов США за киловатт-час для CBECCS-CrB4. Электростанции SC-PC имеют самый низкий LCOE — 4.67 центов США за киловатт-час, что соответствует ценам на электричество с шинопроводами, которые в настоящее время доступны для сетевых компаний в Китае (39). Из-за низкого LCOE уголь был доминирующим топливом в электроэнергетической системе Китая, увеличившись с 1114 ТВтч в 2000 году до 4284 ТВтч в 2015 году (40). Результаты показывают, что при отсутствии налогов на выбросы углерода или регулирования, ограничивающего выбросы CO 2 , развертывание заводов CBECCS с экономической точки зрения в настоящее время не было бы привлекательным в Китае.

    Рис. 3 A иллюстрирует влияние цен на углерод на LCOE систем CBECCS. CBECCS-CrB1 связан с нулевыми прямыми выбросами углерода, и поэтому его LCOE не зависит от цены на углерод. Для заводов с положительными выбросами углерода, в частности SC-PC, IGCC и CBECCS-CrB0, LCOE увеличивается с ростом цен на углерод. Напротив, для заводов с отрицательными прямыми выбросами (т.е. CBECSS-CrB2 to -CrB4) LCOE снижается с ростом цен на углерод.Более того, наклоны становятся более крутыми с более высокими отношениями смешивания биомассы (например, от CBECCS-CrB2 до -CrB4), предполагая, что более высокие цены на углерод могут эффективно стимулировать переход систем CBECCS к более высоким отношениям биомассы в качестве входящего топлива.

    Рис. 3.

    Экономический анализ выработки электроэнергии системами CBECCS. ( A ) LCOE для угольных электростанций, электростанций IGCC и систем CBECCS с ценой на углерод от 0 до 60 долларов США за тонну CO 2 . ( B ) Предельные затраты на производство электроэнергии как функция массовых соотношений цен биомассы и углерода.Предельная стоимость CBECCS-CrB4 становится отрицательной при цене углерода выше 100 долларов за тонну CO 2 . ( C ) Безубыточная цена углерода, чтобы сделать системы CBECCS конкурентоспособными по стоимости с установками ПК, в зависимости от цен и массовых соотношений смешивания биомассы. Цветные линии — это изокванты с одинаковыми безубыточными ценами на углерод. Массовая доля биомассы в топливном запасе колеблется от 0 до 100%.

    На основе LCOE мы находим безубыточную цену на углерод в 42 доллара.0 и 52,0 долл. США за тонну CO 2, , чтобы сделать CBECCS с нулевыми выбросами парниковых газов (то есть конфигурацию CBECCS-CrB2) конкурентоспособной по стоимости по сравнению с угольными установками IGCC и SC-PC, соответственно.

    Предельная стоимость систем CBECCS зависит от затрат на топливо, эксплуатационных расходов и затрат на техническое обслуживание (O&M), а также цены на углерод. При цене на углерод в 100 долларов за тонну система CBECCS-CrB4 со 100% биомассой будет производить электроэнергию с отрицательным выбросом углерода с отрицательными предельными затратами. (Рис.3 B ).Примечательно, что при такой высокой цене на углерод и высоком относительном соотношении биомассы краткосрочные предельные затраты CBECCS могут быть ниже даже, чем затраты на возобновляемую электроэнергию (т. Е. Практически нулевые). Это означает, что при подходе к диспетчеризации с учетом требований, основанном на предельных затратах, CBECCS, как управляемый источник генерации, потенциально может иметь наивысший приоритет и отправляться первым среди всех источников генерации. Это может гарантировать высокий коэффициент мощности для блоков CBECCS, компенсируя соответствующие капитальные затраты и затраты на топливо.Однако в настоящее время решения об отправке в Китае не следуют процедурам экономического обоснования. Вместо этого правительство устанавливает фиксированные часы работы для каждого класса электростанций (41). В ближайшем будущем, поскольку CBECCS также использует уголь, вполне возможно, что электростанции CBECCS смогут следовать существующим правилам и практикам для угольных электростанций с гарантированными часами работы. В долгосрочной перспективе, по мере того, как Китай продолжает текущую рыночную реформу электроэнергетического сектора (41, 42), переход к диспетчеризации по критериям качества может лучше отражать экономику и отдавать приоритет электроэнергии с отрицательной стоимостью, вырабатываемой из CBECCS с высокой ценой на углерод и соотношение биомассы.

    Однако цена биомассы может зависеть от множества факторов, включая радиус сбора и затраты на транспортировку и хранение (более подробное обсуждение в SI Приложение , раздел S2.2). Здесь мы исследуем, при различных соотношениях биомассы, как цены на биомассу повлияют на безубыточную цену углерода, то есть уровень, на котором CBECCS-CrB2 становится рентабельным по сравнению с установками SC-PC (рис. 3 C). ). При отсутствии топлива из биомассы (например, CBECCS-CrB0) безубыточная цена углерода составляет около 63 долларов за тонну CO 2 , независимо от цены биомассы.Как показано на рис. 3 C , при цене биомассы ниже 80 долларов за тонну безубыточная цена на углерод снижается в зависимости от соотношений смешивания биомассы. Это указывает на то, что добавление биомассы к сырью приводит к снижению затрат на сокращение выбросов CO 2 . Например, при текущей цене растительных остатков 50 долларов за тонну безубыточная цена на углерод снижается с 63 долларов за тонну для CBECCS-CrB0, который использует только уголь, до 52 долларов за тонну для CBECCS-CrB2 с коэффициентом смешивания биомассы 35. %.Однако, если цена биомассы превысит 80 долларов за тонну, безубыточная цена углерода увеличится с увеличением доли биомассы.

    Снижение выбросов углерода и повышение качества воздуха.

    По сравнению с установками ПК или прямым сжиганием биомассы, производство электроэнергии с помощью систем CBECCS имеет более низкие выбросы углерода и загрязняющих веществ в атмосферу. Чтобы пролить свет на потенциальные выгоды для углерода и качества воздуха от развертывания CBECCS, мы разработали контрфактический сценарий на 2015 год, в котором CBECCS развертываются для вытеснения недавно построенных в Китае заводов по производству ПК, которые в основном являются сверхкритическими и сверхсверхкритическими установками.В мире с ограниченными выбросами углерода этим молодым угольным станциям, возможно, потребуется досрочно выйти из эксплуатации к середине века — вероятному временному горизонту, когда CBECCS может начать играть более важную роль. В частности, мы разрабатываем сценарий, в котором развернуты в общей сложности 150 ГВт установок CBECCS с нулевыми выбросами ПГ (CBECCS-CrB2), исходя из масштаба прогнозируемых добавок угля Международным энергетическим агентством (43). В частности, мы предполагаем, что около 24,3% пожнивных остатков, имеющихся в материковом Китае, используются в качестве входящего топлива, что, таким образом, может поддерживать развертывание и эксплуатацию 366 установок CBECCS с нулевыми выбросами парниковых газов (т.е., CBECCS-CrB2) мощностью 410 МВт каждая (44). При коэффициенте мощности 80% для CBECCS этот сценарий может заменить 1051 ТВтч электроэнергии, вырабатываемой угольными электростанциями, что эквивалентно 18,1% от общего объема электроэнергии, произведенной в Китае в 2015 году (40). Замещение этого количества угольной электроэнергии, производимой сверх- или сверхкритическими установками, может снизить годовые выбросы CO 2 на целых 0,88 Гт, что эквивалентно 9,3% от общих выбросов углерода в Китае (9,6 Гт) в 2015 году (рис.4).

    Рис. 4.

    Сокращение общих годовых выбросов загрязнителей воздуха, достигаемое сценарием развертывания CBECCS-CrB2 при массовом соотношении биомассы 35%: ( A ) SO 2 , ( B ) NO X , ( C ) PM 2,5 и ( D ) BC. Мы представляем результаты для шести регионов материкового Китая: Северного Китая (NC), Северо-Востока (NE), Восточного Китая (EC), Южно-Центрального Китая (SCC), Юго-Запада (SW) и Северо-Запада (NW). Столбики представляют собой сокращения выбросов от замены угольных электростанций (ПК) системами CBECCS и от отказа от OBB и DBB.

    Помимо потенциального вклада в борьбу с выбросами углерода, развертывание систем CBECCS для вытеснения производства угля может также привести к сокращению традиционных выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, что, таким образом, будет способствовать достижению ближайших целей Китая по контролю за загрязнением воздуха (13). Развертывание CBECCS снижает загрязнение воздуха двумя способами: ( i ) вытесняют выработку электроэнергии на угле и связанное с этим загрязнение воздуха и ( ii ) избегают биомассы, которая в противном случае могла бы потребляться более загрязняющими способами, такими как открытое сжигание биомассы (OBB) и сжигание биомассы в домашних условиях (DBB).Традиционно для китайских фермеров 17-25,6% пожнивных остатков сжигаются на поле (10, 27, 28). Таким образом, OBB является основным источником загрязнения воздуха, особенно прямых выбросов твердых частиц, включая черный углерод (BC). Наши результаты показывают, что предусмотренный здесь сценарий развертывания может способствовать значительному сокращению первичных загрязнителей воздуха, включая NO X , SO 2 , PM 2,5 и BC, во всех регионах, особенно в Северном и Восточном Китае, где смог. эпизоды с высоким уровнем загрязнения воздуха случаются часто ( SI Приложение , рис.S5).

    Например, развертывание систем CBECCS-CrB2 мощностью 24,3 ГВт в Северном Китае может снизить выбросы SO 2 на 169,3 килотонн (кт), NO X на 132,4 кт, первичных PM 2,5 на 225,2 кт и BC на 8,8 кт, что эквивалентно соответственно 5,2%, 3,6%, 12,2% и 3,8% общих региональных выбросов в 2015 году. На основе моделирования качества воздуха с использованием метеорологического исследования и прогнозирования — многомасштабного уровня качества воздуха сообщества (45) шкала сокращение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, достигаемое с помощью сценария развертывания CEBCCS-CrB2, может снизить среднегодовую концентрацию PM 2.5 на 6,8% в регионе Северного Китая (19). Чтобы поместить это в контекст, Китай поставил цель снизить среднегодовую концентрацию PM 2,5 на 25% в регионе BTH на севере Китая с 2012 по 2017 год, как объявлено в опубликованном Плане действий по предотвращению и контролю загрязнения воздуха. Государственного совета Китая. Наш сценарий CEBCCS-CrB2 может достичь более 27,2% от этого целевого показателя сокращения PM 2,5 . Учитывая, что стоимость ВВП для реализации плана действий для региона BTH в 2017 году была оценена примерно в 61 миллиард долларов, потенциальная экономия, которую может дать развертывание CBECCS на затратах на борьбу с загрязнением воздуха, может быть значительной (46, 47).Ожидается, что процентное снижение концентраций PM 2,5 будет еще больше зимой, когда сжигание биомассы в жилых помещениях вносит значительный вклад в эпизоды серьезного загрязнения воздуха в Китае (48). Кроме того, поскольку выбросы СУ вносят свой вклад как в загрязнение воздуха, так и в локальное воздействие на климат (в виде нагревающего аэрозоля), сокращение выбросов СУ за счет развертывания CBECCS приведет к уменьшению загрязнения, а также к снижению потепления.

    Обсуждение

    Пути развертывания CBECCS в Китае.

    Развертывание систем CBECCS, использующих растительные остатки в качестве сырья для биомассы, представляет собой беспроигрышную стратегию по сокращению загрязнения воздуха и выбросов углерода в Китае (49, 50). Внедрение CBECCS в Китае может иметь четыре основных преимущества: ( i ) CBECCS может в конечном итоге достичь отрицательных выбросов парниковых газов при увеличении соотношения биомассы; ( ii ) OBB / DBB и связанного с ним загрязнения воздуха можно было бы избежать, используя биомассу в качестве топлива для системы CBECCS; ( iii ) фермеры могут получить дополнительную компенсацию от продажи биомассы из остатков сельскохозяйственных культур, что может принести пользу экономическому развитию сельских районов; и ( iv ) по сравнению с другими странами или регионами, такими как Соединенные Штаты и Европейский Союз, капитальные и эксплуатационные затраты на систему CBECCS, вероятно, будут намного ниже в Китае, обеспечивая более низкую возможность развертывания (22 , 51).Хотя наш анализ сосредоточен на Китае, многие страны развивающегося мира, такие как Бразилия и Индия, также сталкиваются с проблемой изменения климата, а также серьезного загрязнения воздуха в результате сжигания биомассы. Дорожная карта CBECCS в Китае, следовательно, также имеет эталонное значение для развивающегося мира, чтобы использовать сопутствующие выгоды от снижения как загрязнения воздуха, так и выбросов CO 2 .

    Чтобы добиться большей роли CBECCS в долгосрочной стратегии декарбонизации Китая, краткосрочное развертывание может быть сосредоточено на нескольких провинциях, которые имеют большие запасы биомассы и возможности для связывания CO 2 с одной стороны, а также с другой стороны, под давлением необходимости ограничить местное использование угля и уменьшить загрязнение воздуха.Как показано в Приложении SI , рис. S4 и таблице S8, производство пожнивных остатков в Китае сконцентрировано, в частности, в двух зернопроизводящих районах, а именно в регионе Хуан-Хуай-Хай и на Северо-восточной равнине. Пять районов Китая с наибольшей плотностью посевов расположены в 10 провинциях, которые также имеют большой местный спрос на электроэнергию и страдают от серьезного местного загрязнения воздуха ( SI Приложение , Таблица S17) (40). Кроме того, бассейны Хуабэй и Ювань, охватывающие провинции Хэбэй, Хена, Шаньдун и Аньхой, обладают значительными способностями по улавливанию CO 2 , оцениваемыми в 264 Гт и 186 Гт, соответственно ( SI Приложение , Таблица S18).Исходя из этих критериев, мы предполагаем, что четыре провинции — Шаньдун, Хэнань, Хэбэй и Аньхой — могут быть кандидатами на раннюю демонстрацию и первоначальное развертывание CBECCS. Эти провинции обладают достаточным запасом пожнивных остатков, обильными мощностями по улавливанию CO 2 , большим существующим парком тепловых генераторов и значительными локальными выбросами углерода и загрязнителей воздуха (Рис. 4 и SI Приложение , Рис. S5 и Таблица S8. ). Развертывание систем CBECCS в этих провинциях могло бы использовать местные растительные остатки и ограничить загрязнение воздуха и в то же время увеличить производство зеленой электроэнергии.

    Для широкомасштабного внедрения технологии CBECCS в Китае потребуется преодоление ряда препятствий, включая управление рисками и неопределенностями, связанными с соответствующими технологиями, сбором биомассы и углеродной политикой. Во-первых, системы CBECCS зависят от сложной комбинации передовых технологий, включая газификацию EF, конверсию WGS, CCS и сжигание водорода в газовых турбинах. Хотя IGCC, ключевой компонент CBECCS, является зрелой технологией в США и Европе, ее применение в Китае все еще находится на стадии демонстрации.В Китае необходимы программы исследований и разработок и демонстрационные проекты, чтобы овладеть основными технологиями и получить опыт, чтобы избежать технических рисков (50).

    Во-вторых, для обеспечения надежного снабжения биоэнергией в больших масштабах необходимо создать двухточечную сеть сбора биомассы в сельскохозяйственных и / или лесных районах для повышения эффективности сбора (6). Централизованно механизированный сбор урожая может не только снизить затраты на сбор пожнивных остатков, но и способствовать повышению продуктивности сельского хозяйства (52).Поскольку поставки биомассы колеблются в зависимости от сезона, также потребуются хранилища, чтобы гарантировать стабильную и надежную поставку топливного сырья для систем CBECCS. Некоторые меры предварительной обработки, такие как гранулирование и торрефикация, могут быть применены для уменьшения места для хранения и уменьшения рисков (53). Кроме того, переход с пожнивных остатков на более крупномасштабные и более надежные заменители, такие как лесная биомасса, может способствовать более стабильному предложению (54).

    В-третьих, несмотря на значительно меньшие выбросы CO 2 и загрязняющих веществ, капитальные и постоянные затраты на эксплуатацию и обслуживание систем CBECCS составляют 102.На 17% и 117,94% выше, чем у электростанций СК-ПК соответственно (22). Без цены на выбросы, особенно CO 2 , CBECCS неэкономично конкурировать с традиционными угольными электростанциями в настоящее время и реализовывать связанные с ними углеродные и экологические выгоды. В Китае в декабре 2017 года было объявлено о создании национального углеродного рынка, начиная с электроэнергетического сектора, и в настоящее время планируется, что он будет полностью запущен в 2020 году. Он будет вводить цену на выбросы углерода, которая должна отдавать предпочтение низкоуглеродным технологиям, таким как CBECCS (6 ).Для достижения критической точки безубыточности потребуются дополнительные стимулы (около 52,0 долл. США за тонну CO 2 ), чтобы эффективно способствовать крупномасштабному применению CBECCS.

    Роль CBECCS как части широкой дорожной карты CCS для Китая.

    В широком контексте разработки китайской стратегии CCS, помимо технологии улавливания CO 2 до сжигания на основе газификации, которая находится в центре внимания данного исследования, улавливание после сжигания также рассматривается как многообещающий выбор технологии, особенно в качестве варианта модернизации существующего угля. обожженные растения (43).Успешные демонстрации в промышленных масштабах уже были реализованы в Китае и других странах (22). Тем не менее, модернизация существующих угольных электростанций влечет за собой логистические проблемы, такие как наличие поблизости хранилища CO 2 и наличие на площадке достаточного пространства для добавления объектов дожигания. Для сравнения, поскольку темпы добавления новых угольных электростанций в Китае, по прогнозам, замедлятся в ближайшие десятилетия, рынок CBECCS посредством газификации, вероятно, будет включать замену угольных электростанций, которые будут выведены из эксплуатации к середине века или позже (55).Для согласованности с таким временным горизонтом в этом исследовании сравниваются экономические и экологические последствия CBECCS с наиболее передовыми угольными установками в настоящее время, то есть сверхкритическими и сверхсверхкритическими угольными установками.

    Для информирования о долгосрочной дорожной карте Китая по CCS и о том, как следует разделить рынок CBECCS между подходами к газификации и дожиганию, директивным органам и инвесторам необходимо сравнить вариант строительства новых заводов CBECCS с использованием технологии улавливания до сжигания со стратегией модернизации или строительство угольных электростанций с использованием технологии совместного сжигания биомассы и улавливания после сжигания.Ответ на эти вопросы требует будущих исследований по оценке существующих угольных электростанций на уровне электростанций с точки зрения их площади и доступности воды для добавления и эксплуатации улавливающих установок после сжигания, а также связанных с этим изменений в затратах и ​​эффективности (43, 56, 57). Тогда вариант модернизации существующих заводов можно сравнить с вариантом строительства новых заводов, использующих подходы газификации или дожигания.

    Хотя количественное сравнение выходит за рамки настоящего исследования, качественно CBECCS с газификацией имеет ряд преимуществ перед технологией дожигания.Что наиболее важно, хотя модернизация традиционных угольных блоков с помощью CCS после сжигания, безусловно, может снизить выбросы углерода, оно ограничено техническим пределом для коэффициента совместного сжигания биомассы, который, следовательно, ограничивает потенциал снижения выбросов углерода. В настоящее время доля биомассы в установках совместного сжигания биомассы / угля обычно ниже 5% и редко превышает 10% на постоянной основе, хотя совместное сжигание 20% технически возможно (58). Напротив, технология CBECCS может работать не только при высоких соотношениях биомассы, но и может обеспечить нулевые выбросы CO 2 в течение жизненного цикла при таком низком соотношении биомассы, как 35%.Таким образом, учитывая конечную потребность в отрицательных выбросах углерода для решения климатических проблем, CBECCS посредством газификации предоставляет более многообещающую возможность для постепенного увеличения доли биомассы, тем самым закладывая основу для полного отказа от ископаемой энергии и производства электроэнергии с отрицательным углеродом в долгий пробег.

    Методы

    Система CBECCS была смоделирована с использованием программного обеспечения Apsen Plus с допущениями для имеющихся в настоящее время современных процессов. Было смоделировано 20 соотношений смешивания растительных остатков с уравновешиванием потоков массы и энергии на каждом этапе и подтверждено существующей литературой (11, 23).Блок-схема системы CBECCS для производства электроэнергии проиллюстрирована на рис. 5, а подробная информация о параметрах модели, входах и выходах материалов и энергии обобщена в приложении SI , таблицы S1 – S6.

    Рис. 5.

    Блок-схема системы CBECCS для производства электроэнергии с использованием технологии IGCC с CCS.

    Выбросы парниковых газов от угля и биомассы в течение жизненного цикла в системах CBECCS оцениваются с использованием стандартной модели ISO (Международной организации по стандартизации) с учетом как эксплуатационных выбросов, так и выбросов выше по течению, связанных с производством, переработкой и транспортировкой угля и биомассы. .Подробные данные приведены в SI Приложение , раздел S3 (30, 59). Сопутствующие выгоды от снижения загрязнения воздуха оценивались для основных загрязнителей воздуха, включая SO 2 , NO X , PM 2,5 и BC. Коэффициенты выбросов этих видов для систем CBECCS, угольных электростанций, OBB и DBB были взяты из кадастра выбросов для загрязнения воздуха в Китае, разработанного Университетом Цинхуа и задокументированного в существующей литературе ( SI Приложение , таблицы S15 и S16). (10, 51, 60–62).

    LCOE для CBECCS, угольного IGCC и традиционных электростанций были оценены с использованием финансовой модели движения денежных средств, разработанной для этого анализа. Экономические параметры для Nth of a kind CBECCS-CrB0 были взяты из тематического исследования проекта GreenGen (IGCC) в Тяньцзине, Китай, представленного Азиатским банком развития (22). Поскольку доля биомассы увеличивается с 0% в CBECCS-CrB0 до 100% в -CrB4, мы предполагаем, что капитальные вложения за ночь увеличатся на 10%, а фиксированные затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание — на 30% (10, 63).Экономические параметры для различных энергоблоков и моделей движения денежных средств описаны в приложении SI , таблица S14. Цены на уголь в Китае были взяты на уровне 80 долларов за тонну на основе средней цены энергетического угля на Бохайском крае в период с 2017 по 2018 год (64), а цены на биомассу были оценены как функция расстояния транспортировки и плотности биомассы с параметрами, откалиброванными с использованием существующей литературы. ( SI Приложение , раздел S2.2) (65). Анализ чувствительности LCOE с точки зрения капитальных затрат, ставки дисконтирования и цен на топливо проиллюстрирован в приложении SI , рис.S3.

    Настоящий анализ также количественно оценил влияние на LCOE различных технологий производства электроэнергии налогов на выбросы углерода в диапазоне от 0 до 60 долларов за тонну CO 2 . Затраты на сокращение выбросов CO 2 (CCO2) с использованием систем CBECCS по сравнению с электростанциями SC-PC были количественно определены с помощью следующего уравнения: CCO2 = PkWhCBECCS − PkWhPCECO2CBECCS − ECO2PC,

    , где реализованные PkWhCBECCS и PkWCOhPC соответственно относятся к , системой CBECCS и установкой SC-PC, а ECO2CBECCS и ECO2PC указывают на выбросы CO 2 , связанные с производством 1 кВтч электроэнергии с использованием электростанций CBECCS и SC-PC, соответственно.

    Благодарности

    Мы благодарим рецензентов за ценные и конструктивные предложения. Мы особенно благодарны одному из рецензентов за ее кропотливые усилия по критике нескольких версий рукописи и за поднятые вопросы, которые способствовали важному улучшению окончательной презентации. XL, LC, JX, SW и SC были поддержаны Национальной программой ключевых исследований и разработок 2016YFC0208901, Национальным фондом естественных наук Китая, проектами 71722003 и 716, Государственной лабораторией по охране окружающей среды, ключевой лабораторией источников и контроля загрязнения воздуха, Совместным инновационным центром для регионов. Качество окружающей среды, Государственная ключевая объединенная лаборатория моделирования окружающей среды и контроля загрязнения, и Volvo Group в исследовательском проекте Исследовательского центра зеленой экономики и устойчивого развития Университета Цинхуа; и H.W., Q.Y., C.P.N. и M.B.M. были поддержаны грантом Гарвардского глобального института Гарвардско-китайскому проекту «Китай 2030/2050: энергетические и экологические вызовы будущего».

    Сноски

    • Автор: X.L. и M.B.M. спланированное исследование; X.L. и L.C. проведенное исследование; X.L., L.C., J.X., S.W., S.C. и Q.Y. внесены новые реагенты / аналитические инструменты; X.L., L.C., H.W., W.P., Q.Y., C.P.N. и M.B.M. проанализированные данные; и X.L., L.C., H.W., W.P., J.X., S.W., B.S., C.P.N. и M.B.M. написал газету.

    • Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

    • Эта статья представляет собой прямое представление PNAS.

    • Эта статья содержит вспомогательную информацию на сайте www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.1812239116/-/DCSupplemental.

    • Авторские права © 2019 Автор (ы). Опубликовано PNAS.

    Обзор производства возобновляемого авиационного топлива путем газификации биомассы и остаточных отходов

    Реферат

    В данной статье рассматривается производство возобновляемого авиационного топлива из биомассы и остаточных отходов с использованием газификации с последующим кондиционированием синтез-газа и катализатором Фишера-Тропша синтез.Обсуждаются проблемы, связанные с газификацией отходов, а также краткое изложение традиционных и новых технологий газификации. Сообщается о методах кондиционирования синтез-газа, включая удаление твердых частиц, смол, серы, диоксида углерода, соединений азота, хлора и щелочных металлов. Недавние разработки в области синтеза Фишера-Тропша, такие как новые рецептуры катализаторов, описаны наряду с реакторными технологиями для производства возобновляемого авиационного топлива. Энергоэффективность и капитальные затраты на преобразование биомассы и остаточных отходов в авиационное топливо являются основными препятствиями на пути широкого внедрения.Следовательно, дальнейшее развитие передовых технологий будет иметь решающее значение для авиационной промышленности для достижения заявленных целей по сокращению выбросов парниковых газов к 2050 году.

    Ключевые слова: Твердые бытовые отходы, биомасса, газификация, синтез-газ, реактивное топливо, химикаты

    1. Введение

    В качестве альтернативного источника жидкого топлива биотопливо приобретает все большее значение из-за его возобновляемости, благоприятных химических свойств и более низких выбросов в течение жизненного цикла. Этот обзор посвящен синтезу возобновляемого авиационного топлива из биомассы и остаточных отходов.До пандемии COVID-19 годовое потребление авиационного топлива составляло около 343 миллиардов литров, из которых только 0,015 миллиарда литров были получены из возобновляемых источников. При обычном сценарии развития событий доля авиационного сектора в глобальных выбросах парниковых газов, по прогнозам, вырастет до 5% к 2050 году ( Takriti et al., 2017 ). Международная авиационная отрасль взяла на себя амбициозные цели в области изменения климата, включая углеродно-нейтральный рост с 2020 года и сокращение вдвое выбросов CO 2 к 2050 году ( IATA, 2015 ).Для достижения этих целей критически важно более широкое использование экологически безопасного авиационного топлива (SAF). В настоящее время пять производственных маршрутов одобрены стандартом ASTM D7566 ( Morgan et al., 2019 , Pearlson et al., 2013 ): топливо с гидрогенизированными эфирами и жирными кислотами (HEFA), полученное из отработанного кулинарного жира животного происхождения. жиры, водоросли и растительные масла (например, камелина) (HEFA-SPK), топливо Фишера-Тропша (FT) с использованием ресурсов твердой биомассы (например, древесных остатков) (FT-SPK), топлива FT с ароматическими соединениями с использованием ресурсов твердой биомассы ( е.g., остатки древесины) (FT-SKA), синтетический изопарафин (SIP) из ферментированного гидрообработанного сахара, ранее известный как углеводородное топливо прямого преобразования сахара в углеводороды, которое может быть смешано до 10% (SIP-SPK) и Спиртово-реактивное топливо (ATJ), производимое из изобутанола, который может быть смешан до максимального уровня 30% (ATJ-SPK) ( Министерство энергетики США, 2020 ). Маршруты основаны на пяти основных методах преобразования, как показано на . В данной статье рассматривается текущее состояние двух способов, которые включают синтез авиационного топлива из твердой биомассы и исходного сырья с использованием газификации и процесса FT.

    Утвержденный и исследуемый способ производства биотоплива ( Morgan et al., 2019 ).

    В глобальном масштабе наиболее богатыми ресурсами биомассы являются древесина и древесные отходы, твердые бытовые отходы, а также отходы сельского хозяйства, лесного хозяйства и животноводства ( Ahmad et al., 2016 ). Лигноцеллюлозная биомасса и остаточные отходы могут быть преобразованы в СНФ, как показано на . Во-первых, сырье предварительно обрабатывается и часто уменьшается в размерах, а затем газифицируется для получения синтез-газа, который очищается для удаления загрязняющих веществ и кондиционируется в соответствии с требованиями процесса FT.Затем длинноцепочечные углеводороды от FT подвергаются гидроочистке и гидрокрекингу для производства авиационного топлива, отвечающего требуемым спецификациям.

    Блок-схема типового процесса преобразования биомассы в жидкости на основе синтеза Фишера-Тропша для производства авиационного топлива (из de Klerk, 2016 ).

    Основные проблемы производства экологически безопасного авиационного топлива из лигноцеллюлозной биомассы и остаточных отходов включают: 1) низкую энергетическую плотность сырья, 2) неоднородность сырья с точки зрения химического состава, физических свойств и содержания влаги, 3) сложность и высокую капитальные затраты на газификацию, газоочистку и процесс FT и 4) низкую углеродную эффективность всего процесса.Эти проблемы привели к тому, что было произведено очень небольшое количество SAF. Фактически, на сегодняшний день авиационная промышленность в основном сосредоточена на проведении испытаний, чтобы продемонстрировать интеграцию SAF в существующие цепочки поставок топлива и продемонстрировать характеристики топлива в самолетах. Однако в последние годы было объявлено и начато строительство ряда коммерческих проектов ( Fulcrum Bioenergy [WWW Document], 2019 , Green Car Congress, 2019 ).

    Чтобы добиться большего производства SAF из процесса FT, требуется дальнейшее развитие технологий компонентов для повышения эффективности и снижения затрат. В следующих разделах рассматривается текущее состояние газификации, очистки синтез-газа, катализа Фишера-Тропша и очистки продукта.

    2. Газификация

    Газификация — это термохимический процесс, который можно использовать для преобразования любого углеродсодержащего материала в синтез-газ, преимущественно CO и H 2 .В промышленных масштабах газификация чаще всего проводится автотермически, путем реакции субстехометрического количества кислорода с углеродсодержащим сырьем при температурах в диапазоне 800–1200 ° C. Доступен широкий спектр технологий газификации ( Basu, 2013 , Higman and van der Burgt, 2008 ). Было построено множество крупных проектов по переработке ископаемого топлива, такого как природный газ, уголь и нефтяной кокс, в синтез-газ, а затем в водород, аммиак и жидкости Фишера-Тропша ( Bell et al., 2011 , Higman, 2017 ). Для синтетического авиационного топлива биомасса и остаточные отходы являются многообещающим сырьем из-за их возобновляемости и низкого углеродного следа, но сталкиваются с проблемами из-за высокой изменчивости состава и низкой плотности энергии. Недавно был рассмотрен вопрос о газификации отходов производства электроэнергии и химикатов ( Perkins, 2020 ). Во всем мире 114 проектов газификации биомассы находятся в эксплуатации, еще 15 простаивают или приостановлены (например, пилотные проекты DP1 + DME и проекты Bio2G в Швеции), а 13 заводов в настоящее время строятся или планируются (т.e., KSV Koblenz в Германии) ( IEA, 2020 , Molino et al., 2018 ). Из них 106 установок предназначены для производства электроэнергии, 24 установки используются для производства жидкого топлива, 8 установок используются для синтеза газообразного топлива, а остальные 7 установок используются для химического производства ( Molino et al., 2018 ) .

    2.1. Типы реакторов газификации

    В зависимости от конфигурации газификаторы подразделяются на три основных типа: неподвижный слой, псевдоожиженный слой и увлеченный поток.Эти типовые газификаторы можно разделить на категории, показанные на . Газификаторы сухой золы с неподвижным слоем с восходящим или нисходящим потоком идеальны для мелкомасштабного сырья биомассы с мощностью <50 МВт тепл ( Basu, 2013 , Sikarwar et al., 2016 ). Для необработанного сырья из обычных отходов используются условия высокотемпературного шлакования для плавления неорганических материалов. Газификаторы с псевдоожиженным слоем могут использоваться для обработки биомассы и отходов производного топлива (RDF) из предварительно обработанных исходных отходов, которые должны соответствовать спецификациям по размеру, составу и содержанию влаги ( Molino et al., 2016 ). Газификаторы с псевдоожиженным слоем далее подразделяются на барботажные и циркуляционные ( Sikarwar et al., 2017, , , Sikarwar et al., 2016, ). Циркуляционные псевдоожиженные слои в основном используются для биомассы, тогда как барботажные слои могут использоваться для обработки предварительно обработанных отходов, таких как RDF. Газификаторы с увлеченным потоком, которые можно классифицировать в зависимости от того, являются ли они восходящим потоком или нисходящим потоком, требуют, чтобы размер сырья был в микрометровом диапазоне, и обычно они работают при давлении 20-80 бар.Газификаторы с увлеченным потоком предназначены для переработки угля, хотя некоторые из технологий были протестированы для совместной переработки угля и биомассы ( Basu, 2013 ). Предварительная обработка обычных отходов для удовлетворения требований газификаторов с унесенным потоком нецелесообразна. показывает сводку мировых заводов по производству жидкого топлива на основе биомассы.

    Классификация газификаторов и коммерчески доступных технологий по типу сырья.

    Таблица 1

    Сводная информация о заводах по производству жидкого коммерческого топлива с использованием биомассы и отходов ( Molino et al., 2018 ).

    Нидерланды
    Учреждение Год запуска Технология Сырье Выход (Stream Flow) Country
    Cutec 1990 Атмосферный силос 905 , органические остатки Жидкости FT (0,02 т / год) Германия
    Lahti Energia Oy 1998 Газификатор с циркулирующим псевдоожиженным слоем древесные отходы Возобновляемое дизельное топливо (HVO) 905 (7050 ) Финляндия
    ТЭЦ Agnion Biomasse Heizkraftwerk Pfaffenhofen 2001 Agnion Heatpipe-Reformer древесные отходы (80,000 т / год) SNG (32.5 MWth) Германия
    West Biofuels 2007 Термический риформинг с двойным псевдоожиженным слоем чистая древесина, древесные отходы (5 т / день) FT жидкости USA
    h350H3 GmbH 2009 Процесс многоступенчатого риформинга Придорожная зелень / синтез-газ (13 МВт) h3 (150 м3 / ч Германия
    TUBITAK MRC-ENERGY INSTITUTE 2009 Газификатор с фиксированной тягой биомасса SNG (0.2 МВт) ТУРЦИЯ
    Greasoline GmbH 2011 При каталитическом крекинге масел и жиров на биологической основе в основном производятся углеводороды из дизельного топлива Масла и жиры на биологической основе, остатки растительных масел на биологической основе и жиры (3 т / год переработка масла, свободные жирные кислоты, использованные углеводороды дизельного типа (2 т / год) Германия
    Технологический институт Карлсруэ (KIT) 2012 Быстрый пиролиз, высокое давление Газификация унесенного потока, очистка горячего газа, синтез ДМЭ и бензина солома (0.5 т / ч) Бензиновые виды топлива (608 т / год) Германия
    TUBITAK 2013 Газификатор с псевдоожиженным слоем под давлением комбинация скорлупы фундука, оливкового жмыха, древесной стружки и смесей лигнита ( 0,2 т / ч) Жидкости FT (250 т / год) ТУРЦИЯ
    Goteborg Energi AB 2014 Технология непрямой газификации Repotec и метанация в неподвижном слое Haldor Topsoe лесные остатки, древесные гранулы, ветки и верхушки деревьев SNG (11 200 т / год) Швеция
    Технологический институт Карлсруэ (KIT 2014 Быстрый пиролиз, газификация с унесенным потоком под высоким давлением, очистка горячим газом, синтез ДМЭ и бензина солома (0.5 т / ч) ДМЭ (608 т / год), бензиновое топливо (360 т / год) Германия
    Enerkem 2016 Барботажный псевдоожиженный слой 100000 сухих тонн ТБО в год Метанол и этанол, 38 млн л / год Канада
    BioMCN 2017 Не сообщается древесная стружка Метанол (413 000 т / год) Нидерланды Всего
    Всего
    Не сообщается солома, лесные отходы, специальные энергетические культуры Жидкости FT (200000 т / год) Франция
    Go Green Fuels Ltd. 2018 Не сообщается Топливо из отходов и древесные отходы (7500 т / год) SNG (1500 т / год) Соединенное Королевство
    Fulcrum BioEnergy Sierra Biofuels Plant 2019 Не сообщается отходы (20 000 т / год) Жидкости FT (314 913 т / год) США

    2.2. Предварительная обработка сырья

    Биомасса и отходы могут быть перспективными источниками топлива для газификации.Однако они состоят из множества горючих и негорючих материалов. Например, твердые бытовые отходы (ТБО) состоят из бумаги, пластика, картона, дерева, текстиля, а также металлов, стекла и многих других материалов. Следовательно, для многих технологий газификации отходы необходимо предварительно обрабатывать, чтобы получить топливо, полученное из отходов. Предварительная обработка обычно включает удаление негорючих продуктов, таких как сталь, бетон и стекло, снижение содержания влаги и гомогенизацию отходов для минимизации эксплуатационных проблем.Обработка биомассы подразделяется на механическую и биологическую ( Stapf et al., 2019 ). Биологическая обработка включает биостабилизацию и компостирование. Было проведено несколько исследований с использованием этих методов предварительной обработки, и были получены положительные результаты за счет снижения образования кокса и смолы при одновременном увеличении выхода синтез-газа ( Fang, 2008 , Tanksale et al., 2007 ). Биомассу и отходы также можно предварительно обработать химическими методами для изменения органических и неорганических свойств сырья.Более подробную информацию можно найти в Shahabuddin et al. (2020) .

    2.3. Технологии газификации биомассы и отходов

    Как показано в, технологии газификации доступны для обработки широкого спектра угля, биомассы и отходов. В этом разделе описывается несколько технологий газификации, которые подходят для производства авиационного топлива путем газификации биомассы и твердых отходов.

    2.3.1. Плазменная газификация

    Принципиальная схема плазменного газификатора показана на .Газификатор работает при температуре выше 2500 ° C и может обрабатывать необработанные общие отходы, медицинские отходы и опасные отходы, а также обеспечивать полную конверсию углерода независимо от типа сырья. Исходное сырье для отходов подается сбоку или сверху большого сосуда с огнеупорной футеровкой и вступает в реакцию с воздухом и / или кислородом, вводимым через фурмы. Плазменные горелки предназначены для нагрева и плавления отходов с образованием жидкого расплава при температуре ~ 1600 ° C. Высокотемпературный синтез-газ собирается из верхней части газификатора при температуре ~ 950 ° C, что означает, что смолы превращаются и реформируются в более мелкие молекулы, такие как CO, H 2 , CH 4 и CO 2 ( Alter NRG, 2018 ).Горячий синтез-газ охлаждается перед тем, как пройти через процессы газоочистки и использовать для производства энергии, химикатов или биотоплива. Благодаря очень высокой температуре этот газификатор способен плавить любой неорганический материал в отходах, который выпускается в виде расплавленного шлака из нижней части газогенератора ( Favas et al., 2017 , Pourali, 2010 ) . Однако из-за очень высоких температур и сложной конструкции капитальные затраты очень высоки. Кроме того, плазменным резакам может потребоваться до 40–50% вырабатываемой электроэнергии для поддержания процесса (Sierra Energy, 2019 ).Технология также требует высоких затрат на обслуживание и эксплуатацию ( Матвеев и др., 2013, , , , , Минутилло и др., 2009, ). Несмотря на то, что для плазменной газификации сообщается о высокой эффективности холодной газификации ( Mazzoni et al., 2017 ), полезный электрический КПД, как правило, низок из-за энергопотребления плазменных горелок и вспомогательных нагрузок. AlterNRG имеет четыре референсных проекта: два в Китае, один в Индии и один в Японии — все они предназначены для производства электроэнергии ( Alter NRG, 2018 ).

    Технология плазменной газификации для газификации общих отходов.

    В последнее время плазменные резаки были интегрированы с традиционными технологиями газификации для обработки синтез-газа в процессе, называемом усовершенствованной технологией плазменного газогенератора ( Nair et al., 2005, , Pemen et al., 2003, ). В этой технологии обработанные и высушенные отходы и биомасса сначала газифицируются в обычном газогенераторе с псевдоожиженным слоем, который производит неочищенный синтез-газ и гудрон.Этот неочищенный синтез-газ и гудрон вместе с непревращенными твердыми частицами подают в плазменный реактор и подвергают дальнейшей реакции при очень высокой температуре с помощью плазменных горелок с получением относительно чистого высокотемпературного синтез-газа. Высокотемпературный синтез-газ (~ 1200 ° C), генерируемый плазменным реактором, затем передается в блок рекуперации тепла, где температура снижается примерно до 200 ° C. Тепло, регенерированное из блока рекуперации тепла, используется для генерации пара, который используется в качестве псевдоожижающей среды (реагента) в первом реакторе.Охлажденный синтез-газ затем используется либо для производства электроэнергии, либо для химического / биотопливного синтеза. Хотя эта плазменная технология обеспечивает очень высокие температуры и почти полностью разбивает сырье на CO и H 2 , что приводит к получению чистого сырого синтез-газа, как и в случае с прямыми плазменными газификаторами, технология является дорогостоящей, и было построено и введено в эксплуатацию лишь несколько установок в эксплуатацию, в основном для обращения с медицинскими и опасными отходами.

    Zhang et al. исследовали конверсию твердых бытовых отходов в условиях плазменной газификации в газификаторе с восходящим потоком и движущимся слоем при температуре до 6000 ° C ( Zhang et al., 2012 ). Результаты показали, что увеличение мощности плазмы с 240 кВт до 260 кВт приводит к увеличению отношения H 2 / CO с 1,5 до 2,0. Повышенное отношение H 2 / CO с использованием более высокой мощности плазмы привело к более высокой температуре и увеличению крекинга гудрона. Теплотворная способность продуктовых газов составляла от 6 до 7 МДж / Нм 3 при различных рабочих условиях, а максимальная энергоэффективность была определена как 58%. Отношение H 2 / CO при плазменной газификации было определено намного выше, чем при газификации при традиционной газификации с использованием воздуха, кислорода и пара ( Seo et al., 2018 ).

    При газификации опасных промышленных отходов в условиях плазменной газификации наблюдается, что отношение H 2 / CO составляет примерно единицу. Исследование, проведенное Mountouris et al. показали аналогичный состав газа при использовании осадка сточных вод в условиях плазменной газификации ( Mountouris et al., 2006, , , , , Moustakas et al., 2005, ). Напротив, Lemmens et al. провел исследование с использованием RDF и сообщил о соотношении H 2 / CO около 0.5 (2007). Качество синтез-газа при плазменной газификации зависит от типа и качества топлива, содержания влаги, используемого окислителя, мощности плазмы и других условий. Важным преимуществом плазменной газификации является возможность работы с топливом низкого качества, например с топливом с высоким содержанием влаги. Mountouris et al. показали, что плазменная газификация может выдерживать содержание влаги до 40 мас.% без ущерба для качества синтез-газа ( Mountouris et al., 2006, ). Однако такая гибкость обходится дорого, что может оказаться непомерно высоким, если целью является производство авиационного топлива из общих отходов.

    2.3.2. Плавильная газификация

    Плавильные газификаторы с неподвижным / подвижным слоем широко используются при газификации твердых отходов, и доступно несколько коммерческих технологий. Компания Nippon Steel & Sumikin Engineering Co. Ltd. разработала технологию газификации отходов системы прямой плавки (DMS) с использованием газификатора шахтного типа с подвижным слоем при атмосферном давлении ( Tanigaki and Ishida, 2014 ). В этой технологии необработанные ТБО или RDF реагируют с обогащенным воздухом и коксом.Хотя построено более 38 установок DMS, все они подают синтез-газ в котел для выработки пара, и поэтому эту технологию необходимо адаптировать для производства синтез-газа для синтеза авиационного топлива ( Tanigaki et al., 2013 , Танигаки и Исида, 2014, ).

    Компания Thermoselect разработала технологию газификации необработанных отходов в синтез-газ при температуре ~ 1200 ° C и образование расплавленного шлака. В процессе Thermoselect отходы уплотняются и подвергаются пиролизу в горизонтальном канале с внешним обогревом при 800 ° C ( Schilli, 2004 , Perkins, 2020 ).Затем частично разложившиеся отходы поступают в вертикальную реторту и газифицируются кислородом при 1600 ° C, в то время как минеральные вещества нагреваются до более чем 2000 ° C с использованием кислорода и природного газа с образованием жидкого расплава, который выпускается из нижней части реактора. Система очистки и кондиционирования газа по технологии Thermoselect задействована и состоит из кислотного скруббера, щелочного скруббера, стадии удаления пыли, десульфуризации и осушки газа. Эффективность холодного газа для модуля газификации составляет 59% ( Campbell, 2008 ).Девять заводов мощностью от 38 до 289 тыс. Т / год по переработке отходов были разработаны с использованием технологии Thermoselect, семь построены в Японии ( Frank Campbell, 2008, , , Gersham et al., 2013, ). Ни один из них не был разработан для преобразования синтез-газа в синтетическое топливо.

    Недавно Sierra Energy разработала технологию газификации FastOx, которая основана на доменной печи, как показано на . Этот газогенератор представляет собой газификатор с неподвижным слоем, в котором пар и кислород вводятся снизу газификатора через фурмы ( Sierra Energy, 2019 ).Реагенты пар / кислород создают высокую температуру 2200 ° C. КПД холодного газа составляет от 66 до 79%, а паразитная нагрузка в этой системе газификации оценивается в 16–20% по сравнению с 40–50% в плазменных газификаторах ( Sierra Energy, 2019 ). Полученный синтез-газ отбирается из верхней части газогенератора для дальнейшей обработки. Минеральные вещества в отходах расплавляются с образованием шлака, который выпускается из нижней части газогенератора. Sierra Energy построила пилотную установку мощностью 20 тонн в сутки (т / сутки) на территории США.Площадка S. Army в Калифорнии, где в настоящее время строится демонстрационная установка мощностью 50 тонн в сутки. Следовательно, перед тем, как технология станет пригодной для использования в производстве авиационного топлива, потребуется дальнейшее масштабирование. Хотя некоторые могут рассматривать FastOx как новую концепцию, существует несколько коммерческих газификаторов, которые очень похожи по конструкции и принципу действия. Газификатор BGL, первоначально разработанный для переработки угля и адаптированный для совместной переработки отходов, имеет такую ​​же общую схему, хотя обычно работает при высоком давлении ( Hirschfelder and Olschar, 2010, ).Упомянутая выше система прямой плавки (DMS) Nippon также аналогична по концепции ( Perkins, 2020 , Tanigaki and Kashiwabara, 2017 ).

    Схема принципа работы технологии плавильной газификации FastOx от Sierra Energy.

    Как и плазменная газификация, плавильные газификаторы предназначены для обработки необработанных общих отходов и работают при очень высоких температурах, что требует сложных и дорогостоящих конструкций реакторов. Основные статьи затрат включают системы подачи, блок разделения воздуха, реакторы с огнеупорной футеровкой, риформинг синтез-газа и потребность в высоколегированных металлах в системах охлаждения газа.

    2.3.3. Газификация в псевдоожиженном слое

    Для сырья биомассы существует ряд технологий газификации в циркулирующем псевдоожиженном слое (ЦКС), которые были коммерциализированы. Технология U-Gas изначально была разработана для угля, но может совместно обрабатывать биомассу ( Higman and van der Burgt, 2008, ). Valmet разработала систему CFB для сырья биомассы и построила в Финляндии ряд заводов мощностью до 300 МВт ( Valmet, 2017 ). Ряд технологий с псевдоожиженным слоем, таких как система с циркулирующим псевдоожиженным слоем Ebara TwinRec и газификаторы с кипящим слоем Kobelco Eco и Outotec, были разработаны для сжигания синтез-газа для выработки электроэнергии и потребуют значительной адаптации для производства авиационного топлива ( Tanigaki et al. ., 2013 , Tanigaki et al., 2012 , Yoshikawa, 2013 ). Хотя газификаторы с двойным псевдоожиженным слоем были реализованы в полукоммерческих масштабах, как, например, установка для газификации биомассы в Гюссинге, Австрия, они не получили широкого распространения и не получили значительного увеличения ( Corella et al., 2007, ).

    Для отработанного сырья компании Enerkem и ThermoChem Recovery International (TRI) разработали технологии барботажного псевдоожиженного слоя для переработки RDF.В конструкции Enerkem слой нагревается путем прямого впрыска кислорода и пара ( Enerkem, 2019 ), в то время как в конструкции TRI тепло передается за счет высокотемпературного дымового газа, проходящего через трубы, вставленные в газификатор ( ThermoChem Recovery International Inc., 2020 ). схематически изображена технология газификатора TRI. Биомасса и / или RDF подаются из нижней боковой стенки, которая вступает в реакцию с перегретым паром, подаваемым из нижней части газогенератора. В верхней части газогенератора установлен циклонный сепаратор, который отделяет частицы от синтез-газа.К основным преимуществам этого газификатора относится высокое качество синтез-газа за счет косвенного нагрева и простота регулирования соотношения H 2 / CO путем настройки рабочих параметров. Кроме того, удаление твердых частиц из синтез-газа интегрировано в газификатор, что делает систему компактной и более дешевой. Технология была протестирована на пилотной установке мощностью 4 тонны в день (мощность: 1 МВт тепл.) В рамках полностью интегрированного процесса биопереработки и продемонстрировала более 10000 часов бесперебойной работы ( ThermoChem Recovery International Inc., 2020 ). Технология была выбрана для нескольких проектов, включая строящийся завод по производству биотоплива Sierra в Неваде, США, который будет ежегодно перерабатывать до 175000 ТБО для производства 42 миллионов литров транспортного топлива ( Fulcrum Bioenergy, 2019 ).

    Принципиальная схема газогенератора Thermo-Chem Recovery International (TRI).

    2.3.4. Сверхкритическая водная газификация

    Сверхкритическая водная газификация — это форма гидротермальной газификации, обычно проводимая в присутствии большого количества воды для производства H 2 и CH 4 ( Rodriguez Correa and Kruse, 2018 ).Как правило, выход этого процесса очень высок. Однако факторы, влияющие на выход продукта, зависят от выбора температуры, соотношения биомассы и воды и катализатора. Наиболее выгодным аспектом гидротермальной газификации является ее способность обрабатывать сырье влажной биомассы с влажностью до 70 мас.%, Что существенно снижает затраты на сушку, которая является предпосылкой для традиционной термической газификации ( Dahmen et al., 2010, , , ). Kruse et al., 2013 ).

    Сверхкритическая газификация обычно выполняется либо при низкой температуре 374–550 ° C, либо при высокой температуре 550–700 ° C с катализатором или без него ( Azadi and Farnood, 2011 ). Kruse and Dahmen (2015) изучали гидротермальную газификацию биомассы с высоким содержанием влаги в некаталитических условиях. Результаты показали, что при более низкой температуре производство CH 4 предпочтительнее, чем H 2 . Однако повышение температуры увеличивает выход (мол.%) H 2 , но снижает CH 4 .Выход H 2 и CH 4 достигает равновесия при температуре около 600 ° C. При низкотемпературной сверхкритической газификации скорость реакции настолько мала, что необходимо использовать катализаторы на основе переходных металлов ( Elliott et al., 2006, , Osada et al., 2006, ). Напротив, скорость реакции при высокотемпературной сверхкритической газификации очень высока, и полная газификация может быть достигнута при 700 ° C без присутствия какого-либо катализатора ( Osada et al., 2006 , Schmieder et al., 2000 ).

    Сверхкритическая водная газификация находится на ранней стадии зрелости, и CH 4 в синтез-газе потребует дальнейшего риформинга для использования в процессе FT для получения SAF.

    2.3.5. Микроволновая газификация

    Пиролиз и газификация с помощью микроволн — эффективный метод преобразования биомассы. В научной литературе сообщается о значительном количестве исследований, посвященных преимущественно пиролизу биомассы ( Chen et al., 2015 ). Преимущества микроволнового пиролиза / газификации перед традиционной газификацией включают однородный температурный профиль, способность обрабатывать большие частицы биомассы, выход более чистого продукта с высокой теплотворной способностью и экономическую эффективность ( Chen et al., 2015 ). Однако роль микроволнового излучения в химических реакциях, особенно в нетепловых эффектах, до конца не изучена ( Chen et al., 2015, , , , , Kuhnert, 2002, ). Xie et al. исследовали микроволновую газификацию биомассы в присутствии катализаторов на основе Fe, Co и Ni в лабораторных условиях ( Xie et al., 2014 ). Результаты показали, что Ni является наиболее эффективным катализатором с точки зрения выхода синтез-газа и снижения содержания смол. Оптимальное соотношение катализатора к биомассе составляет 1: 5–1: 3 с выходом синтез-газа более 80%. Было обнаружено, что добавление пара в реакцию является обязательным. Концепция газогенератора с двойным псевдоожиженным слоем с использованием микроволнового излучения была предложена Xie et al. (2014) .

    Хотя использование микроволн может быть перспективным для газификации биомассы и отходов в долгосрочной перспективе, на сегодняшний день эта технология внедрена только в лабораторных масштабах.

    3. Кондиционирование и очистка синтез-газа

    Основными загрязнителями, обнаруженными в синтез-газе, являются: твердые частицы, смолы, соединения серы, соединения азота, щелочные металлы, хлор и диоксид углерода. Однако уровень загрязнения во многом зависит от сырья и процесса газификации. показаны общие области применения синтез-газа и соответствующие требования к очистке синтез-газа ( Ephraim et al., 2020 , Prabhansu et al., 2015 , Richardson et al., 2015 , Woolcock and Brown, 2013 ). Для производства авиационного топлива из синтез-газа качество синтез-газа должно соответствовать строгим требованиям процесса синтеза FT. Недавняя работа по производству авиационного топлива из биомассы была проведена Larson et al. (2020) , которые оценили совместную газификацию сосновых бревен и бурого угля для производства низкоуглеродистого реактивного топлива. Предложенная конструкция, которая типична для тех, которые применяются в процессе FT, состояла из следующих этапов: охлаждение синтез-газа, фильтрация и очистка перед частичной регулировкой конверсии кислого водяного газа для изменения отношения H 2 / CO в синтез-газе .Кислые газы, CO 2 , H 2 S и следы примесей удаляли с использованием охлажденного метанольного растворителя (Rectisol®), а уловленный H 2 S превращали в влажную серную кислоту и продавали. CO 2 также будет улавливаться и продаваться для использования в целях увеличения нефтеотдачи. Секция очистки синтез-газа в этом проекте была спроектирована для снижения технологического риска за счет использования проверенных технологий и снижения стоимости улавливаемого CO 2 при производстве продуктов с добавленной стоимостью из загрязняющих веществ.

    Таблица 2

    частей на миллион 905 .01 нм
    Загрязнение Применение синтез-газа
    Электростанция парового цикла Газовый двигатель Газовая турбина Твердооксидный топливный элемент Топливный элемент с расплавленным карбонатом Протонный топливный элемент Синтез метанола Синтез Фишера-Тропша
    Частицы Минимальные требования <50 мг / Нм 3 <30 мг / Нм 3 < н.о. <0,02 мг / Нм 3 <0,5 мг / Нм 3
    Смола Не имеет значения, но следует избегать конденсации <100 мг / Нм 3 <50 мг / Нм 3 От нескольких десятков до нескольких сотен ppmv <2000 ppmw <100 ppmv <0,1 мг / Нм 3 <1 ppmv
    Sulfur14 (H , COS) Конечные выбросы SOx ограничены постановлением Конечные выбросы SOx ограничены постановлением <20 ppmv Немного ppmv <0.1 ppmv (h3S) <1 ppm <1 мг / Нм 3 <0,01 ppmv
    Азот (HCN, NH 3 ) Конечные выбросы NOx ограничены постановлением 905×50 Конечные выбросы NOx выбросы ограничены постановлением <50 ppmv nd <0,1 ppmw (HCN)
    <1% vol (Nh4)
    н.о. <0,1 мг <0,02 ppmv
    Щелочь (первичный K и Na) n.d. нет данных <0,02 ppmv 1 ppmv н.о. нет данных нет данных <0,01 ppmv
    Галогениды (первичный HCl) н.о. нет данных <1 ppmv Немного ppmv <0,1 ppmw н.о. <0,1 мг / Нм 3 <0,01 ppmv
    Тяжелые металлы н.о. нет данных нет данных п.d. нет данных нет данных нет данных <0,001 ppmv

    В следующих разделах дается краткое описание доступных в настоящее время технологий очистки синтез-газа, их характеристик, преимуществ и недостатков в контексте производства авиационного топлива методом FT.

    3.1. Твердые частицы

    В зависимости от характеристик сырья и процесса газификации размер и состав твердых частиц могут сильно различаться.Основными составляющими твердых частиц являются остаточный твердый углерод и неорганические соединения, такие как щелочные и щелочноземельные металлы, кремнезем и железо, тогда как второстепенными составляющими являются мышьяк, селен, сурьма, цинк и свинец ( Courson and Gallucci, 2019 ) . Твердые частицы могут вызвать сильную коррозию, эрозию и засорение, если их не удалить должным образом. Твердые частицы можно удалить с помощью различных методов, включая удаление теплого и горячего газа, инерционное разделение, фильтры, очистку жидкостью и электрофильтр.обобщает технологии удаления частиц горячего газа, их эффективность и условия эксплуатации ( Courson and Gallucci, 2019 , Dayton et al., 2019 , Prabhansu et al., 2015 , Woolcock and Браун, 2013 ).

    Таблица 3

    Пылеуловитель Температурный диапазон (℃) Эффективность удаления Падение давления (кПа)
    Циклон мкм 100–900 пыли <10
    Тканевые карманные фильтры 60–250 Пыль> 0.3 мкм, 99–99,8% 1–2,5
    Мокрые скрубберы (Вентури) 20–100 Пыль> 0,1–1 мкм, 85–95, в противном случае 90–99% 5–20
    Фильтры из волокнистой керамики 200–800 Пыль> 0,1 мкм, 99,5–99,99% 1–5
    Фильтры из вспененного металла 200–800 Пыль> 1 мкм, 99–99,5% <1
    Фильтры с зернистым слоем 200–800 Сильно зависит от режима и фильтрации поверхностной корки <10

    Технология инерционного разделения основана на принципе разделения по массе и ускорению.Циклон — самое распространенное устройство в этой категории. Однако доступны и другие варианты, такие как агломераты пыли и ударный сепаратор. Одной из самых передовых технологий инерционного разделения является газовый циклон с обратным потоком, который работает с использованием частичной рециркуляции и имеет эффективность удаления 99,6%, что имеет даже более высокую эффективность, чем давно зарекомендовавшие себя высокоэффективные конструкции Stairmand ( Sakin et al. , 2019 ).

    Фильтр известен как барьерный фильтр, когда поток газа проходит через гранулы или пористые монолитные твердые тела.Во время фильтрации твердые частицы могут быть извлечены в четыре этапа: диффузия, инерционное воздействие, гравитационное осаждение и агрегация частиц. Керамические или металлические материалы — самые популярные ингредиенты для изготовления жестких фильтров. Они способны удалять 99,99% твердых частиц (<100 мм) при рабочих температурах выше 400 ° C ( Prabhansu et al., 2015 ). Однако керамические фильтры хрупкие по своей природе, что приводит к производству барьерных фильтров из спеченного металла, в которых рабочие температуры могут быть увеличены до 1000 ° C, а эффективность удаления может достигать почти 100%.Другой жизнеспособный вариант барьерной фильтрации — это гранулированные фильтры с подвижным или неподвижным слоем, которые достигают эффективности более 99,9% даже при высоких температурах ( Prabhansu et al., 2015 ).

    При электростатическом разделении частицы заряжаются из-за сильного электрического поля и извлекаются из-за разницы в диэлектрических свойствах. Электростатические силы, действующие на частицы (<30 мкм), в 100 раз сильнее силы тяжести. Следовательно, электростатические осадители очень эффективны при удалении твердых частиц и традиционно использовались на электростанциях, работающих на угле / биомассе, для удаления летучей золы при температуре до 200 ℃ ( Prabhansu et al., 2015 ). Они также популярны для удаления твердых частиц и смол из синтез-газа, получаемого при газификации биомассы.

    Мокрая очистка используется для очистки холодного газа от твердых частиц. В зависимости от принципа действия и эффективности удаления влажную очистку холодного газа можно классифицировать в следующем порядке: распылительный скруббер> мокрый динамический скруббер> циклонный распылительный скруббер> ударный скруббер> скруббер Вентури> электростатический скруббер. обобщает технологии удаления твердых частиц холодного газа, их эффективность удаления и принцип работы ( Courson and Gallucci, 2019 , Dayton et al., 2019 , Prabhansu et al., 2015 , Woolcock and Brown, 2013 ).

    Таблица 4

    Устройство Эффективность удаления Принцип работы
    Спрей-скруббер Частицы> 5 мм; 90%
    Субмикронная частица; 40%
    Распылительные форсунки или распылители диспергируют жидкость в движущийся газовый поток одновременно или противодействуя
    Динамический мокрый скруббер Частицы> 5 мм; до 95% Используйте механическое движение лопастей вентилятора для турбулентного перемешивания капель воды с потоком газа и увеличения вероятности инерционного столкновения частиц с водой
    Циклонный скруббер Субмикронные частицы; 60–75%
    Импакторный скруббер Крупные частицы; > 98% Грязный газ проходит через перфорированные пластины или тарелки на тарелке меньшего размера, которую регулярно промывают водой для столкновения
    Скруббер Вентури Субмикронные частицы; > 50% Скрубберы работают за счет уменьшения площади проходного сечения на основе принципа увеличения потока газа, в результате чего вода распадается на мелкие капли
    Электростатический скруббер Субмикронные частицы; около 99%., 2019 ). В тканевых фильтрах используются ткани, изготовленные из термостойких волокон. Тканевый фильтр собирает частицы в фильтрующий материал за счет инерционного удара, захвата и диффузии. Наиболее распространенными типами тканей, которые используются в тканевых фильтрах, являются полиэстер, шерсть, полипропилен.

    3.2. Смолы

    Смолы — это органические соединения, состоящие из углеводородов и свободного углерода ( Park et al., 2018 ). В зависимости от параметров процесса и характеристик сырья в процессе термохимической конверсии образуются различные типы смол, которые могут быть классифицированы как: (i) первичная смола, (ii) вторичная смола, (iii) третичная смола ( Liu, 2019 ) .Органические соединения (такие как фурфурол и левоглюкозан), выделяемые на этапах удаления летучих веществ, известны как первичные смолы; фенольные смолы и олефины являются примерами вторичных смол, а полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) являются примерами третичных смол ( Benedikt et al., 2019 ).

    Существует четыре основных метода удаления гудрона из горячего газа, а именно термический крекинг, каталитический крекинг, нетепловая плазма и физическое разделение ( Saleem et al., 2020 ). Основываясь на перспективном применении типов синтез-газа и газификатора, эти методологии применимы как для первичного (на месте), так и для вторичного удаления смол (пост-газификатор).в таблице приведены принцип работы, преимущества и недостатки этих процессов ( Chen et al., 2019 , Courson and Gallucci, 2019 , Islam, 2020 , Prabhansu et al., 2015 , Saleem et al., 2020 ).

    Таблица 5

    Метод Принцип работы Примечания
    Термическое растрескивание
    • • Высокие температуры (1000 ℃ — 1300 ℃) используются для разложения крупных органических соединений на более мелкие нестандартные. -конденсируемые газы
    • • Могут применяться также более низкие температуры; тем не менее, для эффективного крекинга требуется длительное время пребывания.
    • • Снижение уровня смол в> 80 раз (в зависимости от первичных концентраций)
    • • Увеличение скорости образования сажи, что увеличивает нагрузку на частицы в процессе очистки
    • • Смолу можно удалить как сажу, но содержание энергии в синтез-газе будет снижено
    Каталитический крекинг
    • • Происходит при относительно более низкой температуре по сравнению с термическим крекингом
    • • Различные типы катализаторов, такие как железо на основе металлов, минералов, никеля и синтетических материалов используются для крекинга гудрона
    • • Оливин, доломит и известь являются примерами катализаторов на минеральной основе
    • • Цирконий, платина, родий, рубидий и их комбинации являются представителями катализаторов на основе металлов
    • • Ni / Al 2 O 3 , Ni / MgO, Ni / CeO 2 , Ni / оливин, Ni / доломит, Ni / ze олиты — обычно используемые катализаторы на основе никеля
    • • Уголь — пример синтетического катализатора
    • • Снижение эксплуатационных расходов и потерь энергии, связанных с операциями при повышенных температурах
    • • Катализаторы создают эксплуатационные проблемы, такие как отравление, фрагментация или отложение углерода
    • • Катализаторы на минеральной основе являются экономичным и эффективным вариантом для удаления смол
    • • Катализаторы на основе никеля улучшают выход синтез-газа и часто используются в промышленности для риформинга метана и нафты
    • • Катализаторы на основе металлов показывают очень высокая эффективность удаления смол, намного выше по сравнению с катализаторами на никелевой и минеральной основе
    • • Обугливание вместе с термическим крекингом может снизить концентрацию смолы в 75–500 раз по сравнению с начальной концентрацией смолы
    Нетермический плазма
    • • Плазма образуется в результате столкновения молекулы электронов высокой энергии и может распадаться эффективная очистка смолистых смесей
    • • Микроволновая плазма, импульсная корона, высокочастотная плазма, диэлектрические барьерные разряды, коронный разряд постоянного тока являются примерами нетепловой плазмы
    • • Эксплуатационные расходы и потребность в энергии очень высоки
    • • Импульсная корона самая перспективная технология.Он может разлагать соединения смолы при температуре около 400 ℃.
    Физическое разделение
    • • Скруббер и электрофильтр (ESP) являются примерами физического сепаратора
    • • Более низкая температура, необходимая для эффективной работы
    • • Высокотемпературная работа возможна путем манипулирования их частичной конденсацией
    • • Ниже 450 ° C смолы начинают конденсироваться и образовывать аэрозоли. Эти аэрозоли могут быть отделены физическими силами с помощью таких методов, как ESP и инерционные сепараторы.
    • • Требование частичного охлаждения газового потока ограничивает использование механического сепаратора при повышенных температурах

    Мокрый скруббер очищает как твердые частицы, так и смолы. в процессе очистки холодного газа.При соответствующем понижении температуры газа в мокрых скрубберах конденсируются смолистые пары, которые легко впитываются водой. Вода, выходящая из мокрого скруббера, который сильно загрязнен соединениями гудрона, попадает в отстойник, где нерастворимые в воде соединения гудрона выделяются из воды, так что воду можно рециркулировать в скруббер ( Brown, 2019 ).

    Процесс, названный OLGA (аббревиатура от нефтесодержащего газоочистителя на голландском языке), был недавно разработан Центром энергетических исследований Нидерландов для очистки теплой газовой смолы ( Rueda and Helsen, 2019 ).Этот процесс направлен на объединение преимуществ системы очистки горячего газа (HGC) и системы очистки холодного газа (CGC) без учета их недостатков. По сравнению с обычными процессами HGC и CGC технология OLGA предлагает несколько дополнительных преимуществ, таких как низкие эксплуатационные расходы, стоимость катализа и требования к низким температурам. Процесс OLGA успешно применялся на нескольких объектах газификации и в настоящее время находится на грани коммерциализации ( Rueda and Helsen, 2019 ).

    3.3. Соединения серы

    Примеси серы в основном присутствуют в виде сероводорода (H 2 S) или карбонилсульфида (COS) в синтез-газе и могут удаляться отдельно или вместе с другими кислыми газами, такими как CO 2 .Для удаления кислого газа доступно несколько процессов, которые используют физическую или химическую адсорбцию или их комбинацию. Для производства авиационного топлива для удаления объемной серы может использоваться физическая адсорбция (например, метанол) или химическая адсорбция (например, амины), с твердой адсорбцией, используемой для предотвращения проскока серы в каталитическую установку Фишера-Тропша.

    Растворители, такие как метанол и диметиловый эфир, обычно используются в процессах физической абсорбции из-за их способности потреблять углеводороды ( Korens et al., 2002 ). Жидкий окислительно-восстановительный потенциал является многообещающим методом прямого удаления H 2 S и извлечения серы из потоков синтез-газа. В этом методе растворенный ванадиевый катализатор пропускают через фазу мокрой очистки в поток газа. Биологические и химио-биологические методы также могут использоваться для удаления серы. В этом отношении были исследованы различные типы микроорганизмов, такие как Chlorobiaciae и Thiobacillus ( Jensen and Webb, 1995, ).В коммерчески доступных процессах, таких как Thiopaq и Biopuric , используются стандартные химические или физические методы для извлечения H 2 S из газового потока, однако на сегодняшний день ни один из них не использовался вместе с процессом FT на крупномасштабном предприятии. ( Fortuny et al., 2008 ).

    Удаление серы из горячего газа в основном сосредоточено на удалении сероводорода и / или диоксида серы, при этом большинство методов удаления горячего газа используют адсорбцию. Оксиды металлов демонстрируют лучшие химические свойства для адсорбции серы при повышенных температурах, а наиболее подходящими оксидами металлов для десульфурации являются Fe, Cu, Zn, Co, Mo, V и Mn ( Vamvuka et al., 2004 ). Другим широко используемым адсорбционным материалом является смешанный оксид металлов (такой как CuO и ZnO), и он может обеспечить эффективность удаления серы> 99% ( Vamvuka et al., 2004, ). Conoco-Phillips произвела коммерческие смеси сорбентов с ZnO, которые могут успешно удалять> 99% соединений серы ( Sánchez-Hervás et al., 2005, ).

    3.4. Двуокись углерода

    Удаление CO 2 из синтез-газа необходимо, прежде чем его можно будет использовать в процессе Фишера-Тропша.В коммерческих проектах удаление кислого газа с помощью физической и химической адсорбции будет наиболее вероятным выбором для массового удаления CO 2 из синтез-газа. Основными технологиями, которые используются для улавливания и разделения CO 2 , являются растворитель, сорбент и мембрана. В качестве сорбентов CO 2 обычно используются различные типы материалов, такие как активированный уголь, цеолиты, известь, оксиды щелочных металлов, оксиды серебра, силикагель, оксид алюминия и металлоорганический каркас ( Dayton et al., 2019 ). Некоторые преимущества этого процесса заключаются в том, что для обращения химической реакции не требуется тепла, и сорбенты могут одновременно восстанавливать H 2 S и CO 2 . Некоторые из недостатков этого процесса: некоторое количество H 2 может быть потеряно с CO 2 и CO 2 может потерять некоторое давление во время мгновенного восстановления. Еще одним многообещающим методом в этом отношении является технология ионного насоса, которая не зависит ни от температуры, ни от давления ( Taheri et al., 2019 ). Более того, они резко увеличивают концентрацию карбонат-иона за счет растворения CO 2 в растворе.Удаление CO 2 с использованием мембраны является энергоэффективным процессом; однако существуют проблемы при выборе мембранных материалов и при разработке мембран для эффективного удаления CO 2 ( Hatab et al., 2019 ). Мембраны из полых волокон (HFM) являются одними из лучших в этом отношении. Hatab et al. (2019) сообщили, что эффективность удаления CO 2 может быть дополнительно увеличена на 21%, если корпус HFM заполнен стеклянными шариками.

    3.5. Соединения азота

    Соединения азота в синтез-газе чаще всего встречаются в виде аммиака (NH 3 ) или цианистого водорода (HCN). Обычно NH 3 является основной формой азотных загрязнителей. Для процесса очистки горячего газа от азота необходимо селективное каталитическое окисление или термокаталитическое разложение ( Nelson et al., 2018 ). Окислитель, такой как NO, является многообещающим вариантом для селективного каталитического окисления. Термическое каталитическое разложение NH 3 происходит в основном по противоположному механизму образования NH 3 .Недорогие катализаторы на основе доломита и железа могут успешно удалить до 70–80% NH 3 из синтез-газа ( Palma et al., 2017 ). Недорогой катализатор на основе никеля также показал многообещающие результаты и способен удалять до 75% NH 3 ( Palma et al., 2017 ). Однако дезактивация серы — большая проблема, связанная с этими катализаторами. Катализатор на основе вольфрама, такой как вольфрамат диоксида циркония и карбид вольфрама, может быть возможным вариантом избежать этой ситуации ( Palma et al., 2017 ).

    Во время очистки холодного газа азотные загрязнители в основном удаляются из синтез-газа за счет водопоглощения. Даже конденсация водяного пара, содержащегося в синтез-газе, может значительно удалить соединения азота. Более 90% удаления аммиака было достигнуто за счет использования охлажденного конденсатора для синтез-газа, полученного из осадка сточных вод ( Pinto et al., 2007, ). Скорость удаления можно дополнительно повысить за счет использования дополнительной воды в мокром скруббере.

    3.6. Щелочные металлы

    Щелочные соединения вызывают сильное загрязнение и коррозию в последующем технологическом процессе.Таким образом, удаление щелочных соединений из синтез-газа очень важно для процесса сжигания / газификации. Есть два способа удалить щелочные металлы из синтез-газа при высоких температурах. Первый вариант — конденсация, второй — горячая адсорбция на твердом сорбенте. Когда температура газового потока опускается ниже точек конденсации щелочного металла, пары щелочного металла будут зарождаться и агломерироваться в газовом потоке с образованием твердых частиц или добавлением к ним. Такие сорбенты, как каолинит и боксит, полезны для высокотемпературного процесса удаления щелочей ( Adhikari et al., 2017 ). Для низкотемпературного процесса удаления щелочи пригоден эматлит ( Punjak et al., 1989, ). Другими сорбентами, которые могут удалять щелочь из синтез-газа при высоких температурах, являются оксид алюминия и кремнезем ( Adhikari et al., 2017 ).

    В системах очистки холодного газа большая часть щелочных соединений удаляется дегтем с использованием мокрого скруббера из-за низкой температуры конденсации (<300 ℃) щелочных соединений. Другой вариант удаления щелочи - это предварительная обработка биомассы ( Каммер и Браун, 2002, ).Промывка биомассы водой является жизнеспособным вариантом для удаления щелочей, поскольку большинство щелочных соединений являются водорастворимыми или ионообменными. Промывка кислотой вместо воды может быть еще одним логичным вариантом, поскольку она может удалить 70% щелочных соединений из биомассы ( Cummer and Brown, 2002, ).

    3,7. Хлор

    Хлор обычно содержится в синтез-газе в виде соляной кислоты (HCl). В газовой фазе HCl реагирует с образованием других загрязняющих веществ, таких как хлорид аммония (NH 4 Cl) и хлорид натрия (NaCl).Эти загрязнители вызывают сильные отложения и обрастания последующих процессов ( Li et al., 2020 ). Кроме того, хлориды дезактивируют катализаторы, используемые для химического синтеза.

    Сорбенты, такие как оксид алюминия и активированный уголь, чаще всего используются для удаления HCl в среде горячего газа. Из-за химического баланса между участвующими газами и твердыми частицами высокотемпературное удаление HCl наиболее активно при температуре от 500 ° C до 550 ° C ( Dou et al., 2001, ). Другие эффективные методы включают мультиоксиды на основе щелочных металлов; однако они могут быть дорогими по сравнению с обычными сорбентами.Прямое введение сорбента в поток горячего газа при повышенной температуре (600 ℃ — 1000 ℃) может быть еще одним многообещающим вариантом очистки от HCl, поскольку экспериментальные результаты показывают эффективность удаления 80% для сорбентов на основе кальция ( Shemwell et al., 2001 ).

    Мокрая очистка обычно используется для очистки от соединений хлора в процессе очистки холодного газа. Это осуществляется либо путем адсорбции паров HCl, либо путем осаждения солей хлорида аммония ( Woolcock and Brown, 2013, ).В результате газификации образуются HCl и NH 3 , которые, реагируя друг с другом, образуют хлорид аммония, осаждаются в процессе ниже по потоку и вызывают засорение. Таким образом, рекомендуется поддерживать температуру синтез-газа выше 300 ℃ до завершения процесса очистки ( Chan et al., 2019 ). В мокром скруббере обычно образуется меньшее количество хлорида аммония из-за быстрого процесса охлаждения. Однако мокрый скруббер может успешно абсорбировать все формы хлоридов.

    Для удаления HCl из потока теплого газа применяется полувлажный процесс удаления выше температуры конденсации воды.В этом процессе используется известковая суспензия, которая в результате реакции с HCl образует CaCl 2 и H 2 O. Используя этот метод, можно удалить более 99,5% HCl из процесса. Другим вариантом может быть процесс очистки на основе оксида Mg-Al, поскольку он является регенерируемым и может удалять до 97% соединений хлора ( Kameda et al., 2008, ).

    3.8. Другие загрязняющие вещества

    Помимо вышеупомянутых загрязняющих веществ в синтез-газе может быть обнаружен ряд других загрязняющих веществ, таких как минеральные и металлические микроэлементы.Однако концентрация этих микропримесей невысока. Для процесса Фишера-Тропша следовые примеси, такие как Hg, As, Se и Zn, должны быть снижены до очень низких уровней, предпочтительно в диапазоне частей на миллиард. Известь, активированный уголь, цеолит, кремнезем, боксит и каолинит в настоящее время используются в качестве твердого сорбента для удаления следов металлов. Ранее для удаления ртути использовался активированный уголь, эффективность которого составляла от 90 до 95%. В настоящее время в некоторых проектах используется новая разновидность активированного угля, разработанная Calgon Carbon Corporation, а их 99.Эффективность удаления ртути 99% ( Mimna and Tramposch, 2016 ). Другой типичный адсорбент, используемый для удаления ртути, — цеолит. Благодаря высокой скорости удаления ртути и способности к регенерации они являются предпочтительным вариантом в промышленных процессах газификации. Компания TDA Research Inc. разработала современный регенерируемый сорбент, который может работать даже при высокой температуре и давлении ( Alptekin et al., 2016 ). Сорбент не только показал более высокое удаление ртути (95%) из синтез-газа, но также удалил другие следы металлов из синтез-газа.Кроме того, сорбент успешно удалил остаточную серу, по крайней мере, в три раза, работая в качестве защитного слоя.

    4. Синтез и очистка продуктов

    4.1. Пути производства возобновляемого авиационного топлива

    Как упоминалось ранее, FAA одобрило пять различных маршрутов производства авиационного топлива из возобновляемых углеродных ресурсов, то есть биомассы ( Morgan et al., 2019 , Pearlson et al., 2013 ), и два из этих методов имеют отношение к этому обзору, а именно пути FT-SPK (синтетический парафиновый керосин) и FT-SKA (синтетический керосин с ароматическими соединениями).ФТ-СПК получают путем газификации биомассы с последующим синтезом ФТ. С другой стороны, в FT-SKA некоторые алкилированные бензолы ненефтяного происхождения добавляются в FT-SPK ( European Technology and Innovation Platform, 2017 ). SPK можно смешивать в различных количествах до 50%, в зависимости от типа топлива, с обычным коммерческим и военным реактивным (или авиационным турбинным) топливом. Смешивание требуется с топливами СПК, поскольку в них отсутствует достаточное количество ароматических углеводородов, которые присутствуют в обычном реактивном топливе.Содержание ароматических углеводородов в реактивном топливе ограничено, чтобы предотвратить образование дыма во время сгорания, однако необходимо минимальное содержание ароматических веществ, чтобы вызвать разбухание эластомера в топливных системах самолета и повысить плотность топлива. С другой стороны, синтетический керосин с ароматическим топливом (SKA) может использоваться взаимозаменяемо с ископаемым топливом ( Министерство энергетики США, 2020 ).

    Компании, разрабатывающие проекты, использующие маршрут FT-SPK, включают Fulcrum Bioenergy и Red Rock Biofuels, тогда как Sasol и Rentech сосредоточены на маршруте FT-SKA.

    4.2. Синтез Фишера-Тропша для производства реактивного топлива

    Длинноцепочечные парафиновые углеводороды могут быть получены на установке Фишера-Тропша (FT) с использованием синтез-газа с отношением H 2 / CO ~ 2, согласно:

    CO + 2h3 → — [Ch3] — + h3O-159MJ / kmol

    (1)

    Обычно синтез происходит при давлении 40-80 бар с катализатором на основе кобальта или железа. Продукты, полученные в процессе синтеза Фишера-Тропша, регулируются распределением Андерсона-Шульца-Флори (ASF).Крайне важно иметь в процессе подходящий катализатор, обладающий высокой селективностью в отношении углеводородов реактивного диапазона. Кобальт оказался подходящим кандидатом при использовании с некоторыми промоторами, как и железо, хотя в целом с более низкой селективностью.

    Низкотемпературный синтез FT проводят в интервале температур от 200 до 240 ° C с использованием катализаторов на основе Fe или Co. Алкены предпочтительны, когда катализаторы на основе Fe используются при более высоких температурах, чем катализаторы на основе Со. С другой стороны, высокотемпературный синтез FT проводят в диапазоне от 300 до 350 ° C с использованием катализаторов на основе Fe.Ароматические углеводороды образуются в значительных количествах только при высокотемпературном синтезе FT ( de Klerk, 2016 ).

    Цеолитные катализаторы на основе кобальта показали лучшие характеристики, чем другие, при этом Co / ZSM-34 показывает до 30% селективности в отношении углеводородов реактивного диапазона. Доступность активных центров и пористой структуры играет большую роль, чем кислотность катализатора ( Bessell, 1995, ). Было показано, что цеолит USY с 10% металлической фазы кобальта способствует производству углеводородов из ряда реактивного топлива из-за его трехмерной системы каналов и больших микропор, способствующих доступности каталитических центров ( Zola, 2007 ).Видно, что цеолитная структура наряду с кислотностью материала сужает распределение числа атомов углерода. Co на USY и Co на ZSM-5 была признана благоприятной и другой группой исследователей ( Ngamcharussrivichai et al., 2007, ). Несколько таких исследований подчеркнули важность пористой структуры и кислотности катализатора для получения узкого диапазона углеводородов реактивного топлива. Кроме того, промоторы также положительно влияют на выход продукта за счет увеличения скорости реакции, улучшения стабильности и более высокой селективности по C 5+ .Mn, K, Mb и т. Д. Чаще всего используются в качестве промоторов. Гибридные катализаторы также показали значительное улучшение качества продукта и выхода ( da Silva et al., 2016 ). Исследователи НАСА получили около 28 мас.% Углеводородов C 5 — C 11 с использованием катализатора Co на оксиде алюминия ( De La Ree, 2011 ). В другом исследовании Li et al. (2016) , Co / ZrO 2 –SiO 2 Катализатор со специфической бимодальной структурой и различными 1-олефинами в качестве добавок был использован во время синтеза FT.Они обнаружили, что 1-децен и 1-тетрадецен, смешанные в объемном соотношении 1: 1, показали самую высокую селективность в отношении углеводородов, подобных реактивному топливу ( Li et al., 2016 ).

    Реакции FT являются сильно экзотермическими по своей природе, и, следовательно, отвод тепла является одним из наиболее важных факторов, которые следует учитывать при разработке системы катализатор / реактор для процесса. Первоначально реакторы Arge (многотрубные реакторы с неподвижным слоем), совместно разработанные Lurgi и Ruhrchemie, использовались для низкотемпературного процесса FT.Shell использует многотрубные реакторы на своих коммерческих установках GTL в Малайзии и Катаре.

    BP и Johnson Matthey (JM) объединились для разработки новой технологии, которую они называют «технология банок», где реакторы напоминают банки с запеченными бобами, а они наполнены катализатором нового рецепта. Эта новая технология утверждает, что производительность в три раза ниже, чем у традиционных реакторов FT ( BP, 2018 ). Это было лицензировано для Fulcrum Bioenergy для их завода по производству биотоплива Sierra в Неваде, США.

    Emerging Fuels Technology разработала собственный процесс превращения газа в жидкость с использованием технологии многотрубных реакторов с последующей гидроочисткой для производства топлива HEFA (гидрообработанные сложные эфиры и жирные кислоты). Они работали с Red Rock Biofuels и продали первую лицензию на их систему катализатор / реактор TL8a второго поколения, которая требует вдвое меньше объема катализатора для той же производительности, что и катализатор TL8 первого поколения ( EFT, 2018 , Lane , 2015 ).

    Шламовые реакторы с псевдоожиженным слоем обеспечивают лучший контроль температуры и более высокую конверсию, чем многотрубные реакторы с неподвижным слоем. Они также позволяют постоянно заменять и регенерировать катализатор в автономном режиме в отдельной системе. SASOL использовала реакторы с псевдоожиженным слоем для процесса высокотемпературного синтеза FT. Первоначально они работали в циркуляционном режиме, известном как реакторы синтола, а теперь были преобразованы в реакторы с неподвижным псевдоожиженным слоем, называемые усовершенствованными реакторами синтола, которые могут работать с высокой производительностью ( NETL, 2020 ).Однако суспензионные реакторы с псевдоожиженным слоем предназначены для очень больших производственных мощностей, которые, вероятно, достижимы только при использовании природного газа или угля в качестве сырья. Экономическая жизнеспособность суспензионных реакторов с псевдоожиженным слоем для небольших проектов, типичных для биомассы и отходов (<500 кт / год), сомнительна.

    Микроканальные реакторы — это компактные реакторы с множеством небольших каналов размером до миллиметра, и несколько поставщиков разработали конструкции для процесса FT ( Konarova et al., 2020 ). Преимущество микроканальных реакторов заключается в том, что их можно использовать для интенсификации химических реакций и улучшения тепло- и массообмена. Наличие каналов водяного хладагента делает его очень эффективным для использования в реакциях FT, которые по своей природе являются сильно экзотермическими. Они также обеспечивают лучший поток в каналах, что приводит к уменьшению образования побочных продуктов и повышению селективности по отношению к требуемым продуктам, лучшей теплопередаче, повышению эффективности процесса и снижению требований к коммунальным услугам.В случае каталитических реакций улучшенная теплопередача снижает вероятность возникновения горячих точек, тем самым снижая вероятность дезактивации катализатора ( Тодич и др., 2015, ). Повышенная легкость рассеивания тепла способствует увеличению срока службы катализаторов, поскольку активные центры сохраняются в течение более длительного времени. Хотя микроканальная технология имеет несколько преимуществ, она столкнулась с препятствиями в области коммерциализации, поскольку не многие технологии доступны с использованием этого типа реактора. Моделирование, проведенное Геттелем и Туреком, показало, что микроканальный реактор имел самую высокую производительность на единицу объема катализатора.Тем не менее, производительность на единицу объема реактора была такой же, как у реактора с неподвижным слоем из-за низкого отношения катализатора к объему реактора ( Guettel and Turek, 2009, ). Конарова и др. недавно сообщили об использовании 3D-печати для производства катализаторов для процесса FT ( Konarova et al., 2020 ). Несмотря на некоторые потенциальные технические преимущества микроканальных реакторов, пока не ясно, будут ли они значительно дешевле, чем многотрубные реакторы с неподвижным слоем в коммерческих проектах, из-за относительно большого количества инфраструктуры, связанной с каждым реактором, такой как трубопроводы и системы управления. систем, подачи пара и требований к качеству и т. д.

    Микроканальная технология FT от Velocys является самой передовой и была реализована в относительно небольших проектах мощностью около 1400 баррелей в день (баррелей в сутки) (около 19 миллионов галлонов в год). В этих реакторах тысячи технологических каналов с размерами в миллиметровом диапазоне, заполненных катализатором, построены непосредственно рядом с заполненными водой каналами для хладагента. Каналы небольшого размера отводят тепло быстрее, чем в обычных реакторах FT, что упрощает использование более активных катализаторов ( Green Car Congress, 2018 ).Основные проблемы, связанные с микроканальными реакторами, заключаются в необходимости установки многих десятков реакторов на типичном предприятии и связанных с ними инженерных сетей и оборудования для обработки катализаторов, а также в очень и очень чистой питательной воде для котлов. Производители микроканалов утверждают, что их процесс FT намного дешевле и производительнее, чем традиционные конструкции, однако фактическая экономия обычно завышена. В контексте всего завода установка FT обычно составляет всего 10-20% от общей стоимости завода. Более важны характеристики установки с точки зрения конверсии синтез-газа и селективности по желаемым конечным продуктам.

    Новой тенденцией на заводах FT является использование возобновляемых источников энергии для коммунальных служб. Это означало бы, что остаточный газ FT, который часто используется для выработки электроэнергии, можно было бы повторно использовать для производства большего количества продукции. Анализ жизненного цикла процесса производства реактивного топлива из биомассы посредством газификации с последующим синтезом FT был выполнен Li et al. (2019) . Они отметили, что сокращение потребления электроэнергии и производства необходимой электроэнергии из возобновляемых источников значительно снижает выбросы парниковых газов в процессе.

    4.3. Очистка продукта

    После получения углеводородов после синтеза FT необходимо очистить поток продукта, чтобы проверить его пригодность в качестве топлива для авиационных турбин. Некоторые из проводимых реакций — это гидрокрекинг и изомеризация. Углеводороды диапазона струи получают путем перегонки жидкости в диапазоне температур кипения от 110 до 310 ° C ( da Silva et al., 2016 ). В исследовании, проведенном Hanaoka et al., 0,1 мас.% Pt, нанесенного на цеолит β-типа, дает выход реактивного топлива 21.5% при 250 ° C и 1,5 МПа во время гидрокрекинга продукта FT ( Hanaoka et al., 2015 ).

    Гибридные катализаторы в последнее время привлекают внимание для синтеза FT, когда цеолиты используются в сочетании с традиционными катализаторами на основе Co. Цеолитный катализатор помогает в реакциях олигомеризации, гидрокрекинга, изомеризации, ароматизации и гидрирования, что напрямую улучшает качество конечного продукта, тем самым устраняя / снижая степень сложности дальнейших стадий очистки.В некоторых случаях использование гибридных катализаторов (Ru и Co, в качестве активных металлов на цеолитах ZSM-12 и ZSM-5) на стадии синтеза FT устраняет необходимость в дальнейшей стадии гидрокрекинга ( Adeleke et al., 2018 , Kibby et al., 2013 ). Ли и др. в своем недавнем исследовании разработали катализаторы, исключающие стадию гидроочистки продуктов FT. Они сообщают о 72% селективности в отношении реактивного топлива только при использовании мезопористых цеолитов Y-типа в сочетании с наночастицами кобальта ( Li et al., 2018 ).

    4.4. Топливные отходы

    Топливные отходы набирают обороты в последние несколько лет, и появляется несколько отчетов различных компаний, пытающихся коммерциализировать свои процессы. Эти процессы находятся на различных уровнях развертывания, таких как экспериментальный, демонстрационный или коммерческий масштаб в различных частях мира. ООО «Фронтлайн Биоэнергия» совместно с SGC Energia разрабатывает процесс, который будет использовать древесину и другие отходы сырья для производства военного топлива дизельного топлива F-76 и реактивного двигателя JP-5 и JP-8 ( Smeenk, 2015 ).Southern Research разрабатывает подходы к интенсификации процессов, чтобы снизить стоимость CTL / CBTL для производства реактивного топлива JP-8 ( Lucero, 2017 ). Он включает автотермический риформинг (ATR) сырого синтез-газа из газификации с последующим усовершенствованным гибридным синтезом Фишера-Тропша, который не дает парафинов. Команда проекта состоит из Southern Research (руководитель, разработка катализатора ATR), Chevron (поставщик гибридного катализатора FT на основе цеолита), IntraMicron (технология теплообменного реактора FT), Национального центра улавливания углерода (место проведения испытаний) и Southwest Research Institute (продукт квалификационная поддержка) ( Lucero, 2017 ).

    Экономическая жизнеспособность коммерческих проектов требует взимания сборов за использование отработанного сырья и различных субсидий или стимулов для производства возобновляемого топлива. Некоторые из объявленных коммерческих отходов в проекты авиационного топлива обсуждаются ниже.

    4.4.1. Fulcrum Bioenergy

    Fulcrum Bioenergy разрабатывает проекты, в которых применяется газификация ТБО с последующим синтезом FT с использованием запатентованного катализатора для производства авиационного топлива и дизельного топлива ( Fulcrum Bioenergy, 2019 ).Технологическое тепло используется для выработки электроэнергии для завода, а процесс является масштабируемым и гибким. Процесс был рассмотрен несколькими третьими сторонами, такими как BP, United Airlines, Министерство обороны США и независимыми инженерами Leidos и Black & Veatch. Ожидается, что этот процесс снизит выбросы парниковых газов более чем на 80% по сравнению с традиционной добычей сырой нефти ( Fulcrum Bioenergy, 2019 ). В топливе с низким содержанием азота и без серы оно было протестировано, сертифицировано и одобрено для использования в коммерческой и военной авиации во всем мире, поскольку соответствует требованиям Стандарта США на возобновляемые источники топлива, Стандарта низкоуглеродного топлива Калифорнии и Круглого стола по устойчивым биоматериалам.Первым заводом Fulcrum Bioenergy является завод Sierra BioFuels, расположенный недалеко от Рино, штат Невада, который может быть введен в эксплуатацию в 2020 году. Местом для его второго завода, Centerpoint BioFuels Plant, был выбран Гэри, штат Индиана. Он предназначен для обработки 700 000 тонн отходов из района Большого Чикаго, производящего около 33 миллионов галлонов топлива в год (Fulcrum Bioenergy, 2018 , Fulcrum Bioenergy [WWW Document], 2019 ).

    4.4.2. Velocys

    Altalto Immingham Limited — совместное предприятие Velocys, British Airways и Shell, которое планирует построить завод по переработке коммерческих отходов в топливо.После получения разрешений на планирование они планируют начать строительство в 2021 году и производить коммерческие объемы с 2024 года. После производства British Airways закупит реактивное топливо для использования в своих самолетах. Это снизит выбросы углерода авиакомпанией до достижения отраслевых целей углеродно-нейтрального роста с 2020 года и на 50% к 2050 году по сравнению с уровнями 2005 года. Velocys является поставщиком микроканального реактора Фишера-Тропша с запатентованным катализатором Velocys Actocat. Завод рассчитан на переработку более полумиллиона тонн твердых бытовых и коммерческих отходов ежегодно и их переработку в экологически чистое авиационное топливо и топливо для автомобильного транспорта.Эти твердые бытовые отходы в настоящее время сжигаются или вывозятся на свалки, что вызывает ряд экологических проблем. Процесс утверждает, что снижает чистые парниковые газы на 70% по сравнению с его эквивалентом ископаемого топлива. Это эквивалентно снятию с дороги до 40 000 автомобилей в год. Он также утверждает, что улучшает качество воздуха за счет снижения до 90% твердых частиц (сажи) в выхлопных газах авиационных двигателей и почти 100% снижения содержания оксидов серы. Благодаря миллионам фунтов инвестиций в проект местная занятость в Иммингеме, Северо-Восточный Линкольншир, недалеко от устья Хамбера, будет стремительно расти как на этапе строительства, так и на этапе эксплуатации завода (Business Business Traveler, 2019 , Green Car Congress, 2019 , Velocys, 2019 ).

    Несмотря на то, что есть несколько компаний, которые намерены коммерциализировать производство авиационного топлива путем газификации по маршруту FT, все еще существует ряд проблем, которые необходимо решить для повышения экономической отдачи и повышения энергоэффективности. Как упоминалось ранее, конструкция реакторов имеет первостепенное значение в этих процессах, поскольку рассеяние тепла необходимо с учетом экзотермичности протекающих реакций. Желательна разработка катализаторов с большей гидротермальной стабильностью и более низкими скоростями дезактивации.По-прежнему необходимо провести исследования для определения наиболее подходящих промоторов или добавок, которые будут использоваться вместе с катализаторами, которые могут исключить стадию очистки продукта и производить топливо для реактивных двигателей со значительно хорошей селективностью по отношению к углеводородам ряда реактивных топлив на самой стадии синтеза FT.

    Некоторые из преимуществ использования такого реактивного топлива FT, полученного из биомассы, заключаются в том, что оно не содержит серы, имеет очень низкое количество азота и выделяет меньше твердых частиц во время сгорания.В настоящее время разрешено 50% смешивание FT-SPK с нефтяным топливом для реактивных двигателей в соответствии со спецификациями ASTM для реактивного топлива ( Bwapwa et al., 2019 , ElGalad et al., 2018 ). С другой стороны, количество ароматических соединений невелико, что приводит к проблемам с уплотнениями топливной системы самолета ( Ebbinghaus and Wiesen, 2001, ). Это также приводит к более высоким температурам замерзания и более низкой плотности, что является предметом озабоченности для авиационного топлива, которое используется в высокогорных низкотемпературных зонах.

    Обзор достижений в области газификации биомассы

    Газификация биомассы — это широко используемый термохимический процесс для получения продуктов, которые имеют большую ценность и имеют большую ценность, чем само сырье. Передовые, инновационные и экономичные методы газификации с высокой эффективностью являются предпосылкой для развития этой технологии. В этом документе дается оценка таких основ, как типы сырья, влияние различных рабочих параметров, образование смол и крекинг, а также подходы к моделированию для газификации биомассы.Кроме того, авторы сравнительно обсуждают различные традиционные механизмы газификации, а также последние достижения в области газификации биомассы. Обсуждаются уникальные газификаторы и стратегии создания нескольких поколений как средства продвижения этой технологии в альтернативные области применения, требующие большей гибкости и большей эффективности. Стратегия повышения осуществимости и устойчивости газификации биомассы — это за счет технического прогресса и минимизации социально-экологических последствий.Этот документ проливает свет на различные области газификации биомассы как потенциально устойчивой и экологически чистой технологии.

    Эта статья в открытом доступе

    Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуй еще раз?

    42117-013: Проект Тяньцзиньской электростанции комбинированного цикла с газификацией

    Описание

    Проект Тяньцзиньской электростанции комбинированного цикла с комплексной газификацией включает строительство и эксплуатацию угольной электростанции с комбинированным циклом с комплексной газификацией (IGCC) мощностью 250 мегаватт в промышленном парке гавани Тяньцзинь в новом районе Биньхай города Тяньцзинь.Это будет первый проект IGCC по производству чистого угля в КНР, в котором используется самая эффективная и наименее загрязняющая технология, доступная в настоящее время на рынке. Это также будет первая электростанция IGCC в развивающейся Азии. По завершении завод будет вырабатывать 1470 гигаватт-часов электроэнергии в год, которая будет продаваться компании Northern China Grid Company Ltd. через соединительную линию электропередачи 220 кВ с существующей подстанцией в индустриальном парке.

    Проект соответствует приоритету правительства КНР по внедрению к 2015 году угольной электростанции с почти нулевыми выбросами в рамках своей флагманской программы чистого угля GreenGen, объявленной в 2005 году.Проект является краеугольным камнем важнейшего первого этапа программы GreenGen. На втором этапе ожидается, что к 2013 году будет построена увеличенная установка IGCC, оснащенная экспериментальными системами улавливания и хранения углерода (CCS), а на третьем этапе ожидается, что угольная электростанция с почти нулевыми выбросами к 2015 году. УХУ включены во все стратегии смягчения последствий изменения климата, предложенные Межправительственной группой экспертов ООН по изменению климата и Международным энергетическим агентством. Различные международные исследования показали, что электростанции IGCC с CCS являются наименее затратным вариантом сокращения выбросов углекислого газа (CO2) от угольных электростанций до 90%.Успешно продемонстрировав преимущества технологии IGCC, Проект укрепит уверенность в жизнеспособности этой технологии и позволит своевременно реализовать последующие этапы программы GreenGen.

    Имеются соответствующие разрешения на строительство. Завершение проекта ожидается к 30 июня 2012 года.

    Обоснование проекта и связь со страновой / региональной стратегией

    КНР является крупнейшим производителем и потребителем угля в мире. Добыча угля увеличилась с 0.От 98 миллиардов тонн (т) в 2000 году до 2,74 миллиарда тонн в 2008 году, или более 48% мирового производства. В КНР электроэнергия производится преимущественно из угля, который произвел 81% от общего объема электроэнергии в 2008 году. Производство электроэнергии является крупнейшим потребителем угля. Он потребил 1,34 миллиарда тонн (49%) угля, добытого в 2008 году, с серьезными экологическими проблемами и плохим качеством воздуха, вызванными соответствующими выбросами, 50% выбросов диоксида серы (SO2) в стране, 36% выбросов оксида азота (NOX). и 39% выбросов CO2.Кислотные дожди, вызванные в основном SO2 и NOx, выпадают на одну треть страны и 45% ее сельскохозяйственных угодий. Быстрый рост потребления угля вызвал резкий рост выбросов CO2, основного парникового газа (ПГ) и причины глобального изменения климата.

    Правительство активно повышает энергоэффективность и переходит на использование неуглеродных и других более чистых источников энергии для улучшения окружающей среды страны и смягчения последствий глобального изменения климата. Закон о возобновляемых источниках энергии, принятый в 2006 году, привел к беспрецедентному росту производства энергии из ветра, солнца и биомассы.Ожидается, что безуглеродная ядерная энергетика вырастет во много раз. КНР уже обладает крупнейшими гидроэнергетическими мощностями в мире, которые, как ожидается, значительно вырастут. Несмотря на усилия по изменению структуры энергопотребления, в ближайшем будущем ожидается, что уголь будет доминировать в производстве электроэнергии.

    Для повышения эффективности и сокращения выбросов угольных электростанций КНР: (i) быстро закрывает небольшие неэффективные электростанции, о чем свидетельствует закрытие 54 гигаватт такой мощности только за последние 3 года; (ii) строительство новых сверхкритических и сверхсверхкритических (USC) заводов с использованием передовых технологий, обеспечивающих эффективность, сопоставимую с международными стандартами; и (iii) ускорение применения десульфуризации дымовых газов.Развитие угольных электростанций IGCC идет медленно, хотя они могут предложить на 4% 5% более высокий КПД, чем станции USC. Пока в КНР не работает промышленный завод IGCC. Более высокие капитальные затраты и затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание (влияющие на тарифы на электроэнергию), а также технологические риски называются ключевыми препятствиями. Однако технология IGCC набирает обороты отчасти из-за возможности объединения ее с CCS для значительного сокращения выбросов.

    Проект продемонстрирует ключевую перспективную технологию с потенциалом значительного сокращения выбросов парниковых газов в результате использования угля в крупнейшей потребляющей уголь стране в мире.Поддержка проектов АБР обеспечит дополнительную техническую экспертизу и поможет снизить связанные риски, усилить соблюдение политик безопасности и, таким образом, установить соответствующие контрольные показатели и стандарты для будущих проектов IGCC. Успешная реализация проекта приведет к увеличению мощности IGCC на

    электростанциях и запустит следующие этапы программы GreeGen с потенциалом очень значительного сокращения выбросов парниковых газов от угольных электростанций в КНР.

    Газификация биомассы и твердых бытовых отходов (ТБО)

    Газификация биомассы и твердых бытовых отходов (ТБО) во многом отличается от газификации угля, нефтяного кокса или преобразования природного газа в синтез-газ.В этом разделе обсуждаются эти различия, технология, используемая для газификации биомассы и ТБО, а также дается краткий обзор некоторых действующих предприятий.

    Характеристики биомассы и ТБО
    Хотя технологии газификации, используемые с биомассой или ТБО, просты, производительность в значительной степени зависит от уникальных характеристик сырья биомассы или ТБО. Это сырье имеет гораздо более высокое содержание влаги и меньшую объемную теплотворную способность, чем уголь. Кроме того, неоднородность исходного сырья и изменчивость конкретных составов во времени требуют гибких и надежных газификаторов.

    Газификаторы для биомассы
    В исследовании NETL 2002 года по различным газификаторам биомассы и ТБО была проанализирована опубликованная информация о демонстрационных и действующих газификаторах биомассы. Рабочие условия, состав синтез-газа, другие необходимые системы и другие параметры сравнивались с оптимальными условиями для производства электроэнергии, топлива, химикатов и водорода, чтобы определить, какие технологии газификации лучше всего подходят для конкретного применения продукта. Некоторые важные результаты этого исследования кратко изложены ниже.

    • Газификаторы с псевдоожиженным слоем (BFB) , тип газификатора с псевдоожиженным слоем, обычно характеризующийся большим поперечным сечением, меньшей высотой, более низкими скоростями псевдоожижения и более плотными слоями, являются наиболее продемонстрированными из рассмотренных технологий газификации биомассы. Технология BFB работает в широком диапазоне температур, давлений, производительности и различных типов биомассы. Производство топлива, химикатов и водорода выигрывает от высоких температур, подобных тем, которые наблюдаются при газификации угля, потому что при температурах выше 1200–1300 ° C образуется мало смолы, метана или более высоких углеводородов или не образуется вообще, в то время как синтез-газ (водород [H 2 ] и оксида углерода [CO]) увеличивается до максимума.Несколько газификаторов BFB работали при высоких давлениях (> 20 бар), которые были бы полезны для топлива и химического синтеза. Хотя это устраняет необходимость в компрессоре после газификатора, это требует более сложной системы подачи. BFB может потребовать измельчения, измельчения или иного уменьшения размера сырья, и, скорее всего, потребуется его высушивание или торрефикация для обеспечения более высоких рабочих температур.

      Выбор окислителя — некоторое сочетание воздуха, кислорода и / или пара — имеет существенное влияние на состав выходящего синтез-газа.Воздух вводит азот, который разбавляет газообразный продукт и оказывает вредное воздействие на процессы синтеза. По этой причине обычно требуется кислородная установка. Изменение отношения пара к кислороду на входе — это способ отрегулировать соотношение H 2 / CO в соответствии с требованиями синтеза. Например, синтез транспортного топлива Фишера-Тропша с использованием железных катализаторов требует оптимального отношения H 2 / CO около 0,6, тогда как для кобальтового катализатора предпочтительнее соотношение 2. Производство метанола будет предпочтительным при соотношении H 2 / CO около 2, а для производства водорода оно должно быть как можно более высоким.Если не удается достичь более высоких температур внутри газификатора BFB, может потребоваться крекинг гудрона. Однако, как правило, это не так, и поэтому очистка газа в приложениях для синтеза до некоторой степени минимальна. Исследование показывает, что газификаторы BFB являются одними из вариантов с наименьшими капитальными затратами для газификации биомассы, и, с учетом всех обстоятельств, газификаторы BFB вполне подходят для производства топлива, химикатов и водорода.

    • Газификаторы с циркулирующим псевдоожиженным слоем (CFB) , обычно характеризующиеся меньшим поперечным сечением, большей высотой и более высокими скоростями псевдоожижения, не были продемонстрированы с биомассой до степени BFB.Фактически, изученная литература показала очень мало испытаний при повышенном давлении и все при температурах ниже 1000 ° C. В то время как газификаторы с барботажным псевдоожиженным слоем были испытаны (на момент написания статьи) до 35 бар, CFB были испытаны только до 19 бар. Как и в случае газификации BFB, необходимо уменьшить размер частиц и высушить сырье. Вероятно, самая большая проблема с CFB — это отсутствие демонстраций с чистым кислородом и / или паром, что сильно ограничивает уверенность в технологии для приложений синтеза.По имеющейся информации, уровни диоксида углерода (CO 2 ) в синтез-газе низкие, как и отношения H 2 / CO, поскольку недостаток пара означает, что реакция конверсии водяного газа подавляется.
    • Газификаторы с неподвижным слоем (FB) не были продемонстрированы в большом диапазоне с биомассой. Эта конструкция газогенератора имеет тенденцию производить большие количества смолы или непревращенного полукокса, поэтому не получила широкого распространения. Однако они могут работать с гетерогенным сырьем, таким как ТБО, и поэтому могут использоваться как отходы в топливо или из отходов в энергию.
    • Газификаторы с косвенным нагревом , которые могут быть увлеченными, псевдоожиженными или циркулирующими газификаторами с псевдоожиженным слоем, находятся на ранней стадии разработки и не тестировались в широком диапазоне на пригодность для применения. Фактически, по состоянию на июнь 2002 года эти агрегаты испытывались только при атмосферном давлении. Они более сложны (и имеют более высокие капитальные затраты) из-за отдельной камеры сгорания, но способны производить синтез-газ с очень высокой теплотворной способностью, что важно для применений, связанных с электроэнергией / теплом.Одним из преимуществ является то, что они не требуют кислорода или воздуха для газификации, что означает отсутствие необходимости в кислородной установке (более низкие капитальные затраты и потери эффективности) и отсутствие разбавления азотом. Эти установки, как правило, имеют более высокий выход метана и других углеводородов, что было бы проблемой для приложений синтеза, но было бы полезно для выработки тепла / электроэнергии. Для синтеза топлива или химикатов углеводороды могут быть подвергнуты риформингу с водяным паром или частично окислены, обычно за счет высоких скоростей добавления пара, которые способствуют конверсии водяного газа.Однако в первую очередь эти системы нуждаются в дальнейшем изучении.

    Примеры установок для газификации биомассы и ТБО

    • Burlington, VT –В августе 2000 года к существующей генерирующей станции McNeil был добавлен газификатор низкого давления мощностью 12 МВт. Газификатор использует 200 тонн древесной щепы в день (т / сутки), производя синтез-газ, который подается в существующий котел завода (статья EIA на веб-странице EIA «Биомасса для выработки электроэнергии»).
    • См. Отчет «База данных газификатора биомассы для целей компьютерного моделирования», который содержит краткую информацию о заводе Burlington VT и более десятка других заводов или демонстраций по газификации биомассы по всему миру.

    Газификаторы для твердых бытовых отходов
    Как отмечалось выше, газификаторы FB могут работать с гетерогенным сырьем, таким как ТБО. Это важно, потому что, как отмечалось в разделе, посвященном характеристикам ТБО, ТБО могут сильно различаться по составу (представьте себе содержимое мусорного бака с множеством различных форм, размеров, плотности и состава) и требуют гибкого газогенератора. Газификация при атмосферном давлении снижает сложность по сравнению с подачей сильно неоднородного сырья под давлением.Если возможно, следует избегать дорогостоящих систем подготовки корма, таких как измельчение в порошок.

    Плазменная газификация, при которой для разложения ТБО на простые газы и твердые частицы используется чрезвычайно горячая электрическая плазменная дуга, в настоящее время рассматривается для многих крупных предприятий по газификации ТБО. Высокое напряжение и электрический ток создают плазменную дугу между двумя электродами. Хотя для этого требуется значительное количество энергии, синтез-газ можно использовать в турбине для потенциально большей выработки электроэнергии, чем требуется.Плазменная дуга может достигать температуры 13 900 ° C, что может разрушить сложное сырье на простые составляющие молекулы газа и твердый побочный продукт шлака.

    Трудности
    Биомасса и твердые бытовые отходы могут создавать проблемы для разработчиков систем газификации. Оба представляют проблемы для систем подачи, поскольку это сырье в основном неоднородно в своем доставленном состоянии. Некоторая биомасса, такая как опилки с лесопильных заводов, может находиться в состоянии, подходящем для многих существующих систем подачи, в то время как другие, как и большинство ТБО, потребуют обширной подготовки или настройки системы подачи.Биомасса и ТБО также могут обладать такими характеристиками, как более высокое содержание влаги, что может потребовать предварительной газификационной сушки. Содержание золы также может широко варьироваться, что означает, что газогенератор должен уметь обрабатывать потенциально высокие уровни золы. По сути, газификация биомассы и ТБО требует гибкости конструкции для обработки неоднородного сырья.

    Совместная газификация угля и биомассы
    Совместная газификация угля и смесей биомассы представляет значительный интерес в настоящее время, поскольку он обусловлен рядом преимуществ, которые могут быть получены от подхода по сравнению с традиционной газификацией прямолинейного угля:

    • Характеристики биомассы с низким или нулевым уровнем выбросов углерода пропорционально снижают углеродный след всего процесса газификации для окружающей среды.
    • Добавление биомассы к исходной смеси улучшает соотношение H 2 / CO в добываемом газе, что обычно желательно для синтеза жидкого топлива.
    • Неорганические вещества, присутствующие в биомассе, катализируют газификацию угля.

    Совместная газификация также дает преимущество за счет снижения типичного высокого содержания смол, возникающего в результате газификации биомассы прямой биомассы.

    Основные операции, связанные с совместной газификацией смесей угля и биомассы, показаны на Рисунке 1.

    Рис. 1. Различные операции, задействованные в процессе газификации угля и биомассы

    . Некоторые из сложностей, возникающих при совместной газификации, очевидны из этого рисунка. Во-первых, вместо единой схемы подготовки сырья обычно необходимо иметь отдельные операции предварительной обработки для угля и биомассы. Обычно биомасса с высоким содержанием влаги обычно не просто сушится, но и подвергается торрефикации (что включает нагревание до температур, обычно в диапазоне от 200 до 320 ° C в отсутствие кислорода, при этом биомасса подвергается легкой форме пиролиза) и, возможно, уплотняется. , что значительно улучшает качество сырья для использования в качестве топлива или газификации.Кроме того, для оптимальной газификации требуется уменьшение размера как угля, так и биомассы до частиц одинакового размера.

    Реакции и преобразования совместной газификации имеют общие аспекты с реакциями газификации угля и газификации биомассы, но также включают некоторые синергетические эффекты, которые окончательно не описаны. Однако в целом основной подход к выбору технологии совместной газификации такой же, как и для традиционной газификации угля, при этом свойства сырья и желаемое использование синтез-газа в значительной степени определяют, какой тип газификатора использовать.Если синтез-газ будет использоваться для выработки электроэнергии, газификатор с нисходящим потоком с неподвижным слоем является хорошим выбором, поскольку он выделяет газ при высокой температуре с низким содержанием примесей. Газификаторы с псевдоожиженным слоем могут быть не лучшим выбором для некоторых применений совместной газификации, поскольку дефлюидизация псевдоожиженного слоя может происходить из-за агломерации золы с низкой температурой плавления, присутствующей в биомассе, а также засорения выходных труб из-за чрезмерного накопления смол .

    Было замечено, что газификаторы с увлеченным потоком следует исследовать на предмет совместной газификации угля и биомассы, учитывая их способность принимать различные типы сырья, однородный температурный профиль внутри реакционной зоны, короткое время пребывания в реакторе и высокую конверсию углерода. , все из которых имеют повышенное значение для решения проблем, связанных с совместной газификацией.

    Состав продуктового газа зависит как от типа совместно газифицируемой биомассы, так и от ее доли в исходной смеси. Как правило, более высокое содержание H 2 является результатом большего включения биомассы; в частности, лигнин в древесной биомассе, по-видимому, увеличивает выход H 2 в синтез-газ. Для определенных применений возможен широкий диапазон пропорций угля и биомассы, но оптимальным является комплексная функция типа используемого угля, типа (ов) биомассы, типа газификатора и рабочих условий, желаемого состава синтез-газа и т. Д., не говоря уже о доступных количествах биомассы, которые могут быть значительно меньше доступного угля.

    Помимо газификатора, также важен тип газифицирующего агента. Использование пара в качестве газифицирующего агента, а не воздуха, способствует реакции конверсии водяного газа и дает синтез-газ, обогащенный H 2 . Кроме того, использование катализаторов влияет на производство синтез-газа. Интересным примером является исследование совместной газификации угля Puertollano, смешанного с сосной, нефтяным коксом и полиэтиленом (PE).Было обнаружено, что использование доломитовых катализаторов помогло увеличить скорость газификации наряду с уменьшением образования сероводорода (H 2 S) и увеличением удерживания серы и хлора в твердой фазе.

    Очистка синтез-газа синтез-газа, полученного в результате совместной газификации, включает в себя те же операции, которые необходимы для традиционной газификации угля, включая удаление твердых частиц, удаление серы и т. Д., Но может быть более сложной, чем для газификации угля или газификации биомассы в отдельности, потому что оба эти вида присутствуют в необработанном Возможно, потребуется решить проблему синтез-газа, полученного из угля (сера и ртуть), и тех, которые присутствуют в повышенных количествах в результате газификации биомассы (смолы и щелочи).

    В будущем совместная газификация угля и биомассы является многообещающим способом значительного снижения углеродоемкости газификации для использования недорогих альтернативных видов топлива из биомассы, таких как древесные отходы и высокоэнергетические, маржинальные посевы биомассы, такие как проса и для улучшения процессов газификации за счет оптимизации качества синтез-газа и увеличения пропускной способности и производительности.

    Ссылки / дополнительная литература
    • Дж. С. Брар, К.Сингх, Дж. Ван и С. Кумар, «Когазификация угля и биомассы: обзор», Международный журнал лесных исследований, том 2012 (2012), ID статьи 363058, 10 стр., DOI: 10.1155 / 2012/363058
    • «Сводный отчет по оценке технологии газификации биомассы», М. Уорли и Дж. Йель, Harris Group Inc., Атланта, Джорджия, подготовленный для Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии, ноябрь 2012 г.
    • «База данных газификатора биомассы для целей компьютерного моделирования», Йенс Ханссон, Андреас Лево и Кристиан Хультеберг, Nordlight AB, © Центр Svenskt Gastekniskt, август 2011 г.

    Газификатор

    Form I-9 Приемлемые документы | USCIS

    Сотрудники должны предоставить своим работодателям документы, подтверждающие их личность и разрешение на работу.

    Документы, удостоверяющие личность и разрешение на работу

    Документы, указанные в Списке А, содержат удостоверение личности и разрешение на работу. Сотрудники, представляющие приемлемый список. Не следует требовать, чтобы документ представлял какой-либо другой документ.Некоторые документы Списка А фактически представляют собой комбинацию из 2 или более документов. В этих случаях представленные вместе документы считаются одним документом Списка А.

    Паспорт США или паспортная карта США
    Форма I-551, карта постоянного жителя или карта регистрации иностранца

    1 мая 2017 года USCIS начала выпускать карточки с измененным дизайном, на которых больше не отображается подпись человека. Однако некоторые карты, выпущенные после 1 мая 2017 года, могут по-прежнему отображать предыдущий формат. И предыдущая, и новая карты будут действительны до истечения срока, указанного на карте.Эти карты также известны как «Зеленые карты».

    Карта постоянного жителя:

    Предыдущая версия карт была выпущена после 30 апреля 2010 г. и может содержать подпись, а может и не содержать ее. Подпись не требуется, чтобы карта была действительна для формы I-9 «Проверка права на трудоустройство».

    Карточка предыдущего постоянного жителя с подписью:

    Карточка постоянного жителя с пометкой «Подпись отказалась»:

    Кроме того, карта постоянного жителя с наклейкой, выпущенной USCIS, продлевающей срок ее действия, является документом Списка А и принимается для формы I-9.

    Форма I-766, карточка с разрешением на трудоустройство

    USCIS начала выдавать текущую карту 1 мая 2017 года. Однако некоторые карты, выпущенные после 1 мая 2017 года, могут по-прежнему отображать предыдущий формат. И предыдущая, и новая карты будут действительны до истечения срока, указанного на карте.

    Разрешение на работу:

    Заграничный паспорт с формой I-94 или формой I-94A с отметкой о прибытии-отбытии и разрешением на работу

    К заграничному паспорту должна быть приложена форма I-94 / 94A «Запись о прибытии-отбытии» с тем же именем, что и в паспорте, и содержащая подтверждение неиммиграционного статуса человека и разрешение работать на конкретного работодателя на основании этого статуса.

    Этот документ можно использовать только в том случае, если период подтверждения еще не истек и предлагаемая работа не противоречит каким-либо ограничениям или ограничениям, перечисленным в форме I-94 или I-94A, Отчет о прибытии и отбытии. Примечание. Некоторые лица, представляющие этот документ Списка А, например, некоторые студенты-неиммигранты и посетители по обмену, должны представить дополнительную документацию, чтобы подтвердить свое разрешение на работу в США

    .

    В апреле 2013 года форма I-94 была автоматизирована в аэропортах и ​​морских портах.Служба таможенного и пограничного контроля США больше не предоставляет путешественникам автоматически бумажную копию формы I-94. Путешественники могут получить доступ к информации формы I-94 через веб-сайт Службы таможенного и пограничного контроля США или могут запросить бумажную форму I-94 во время процесса проверки.

    Паспорт из Федеративных Штатов Микронезии (FSM) или Республики Маршалловы Острова (RMI) с формой I-94 или формой I-94A
    К паспорту

    необходимо предъявить форму I-94 или форму I-94A, подтверждающую допуск неиммигрантов в соответствии с Соглашением о свободной ассоциации между США.S. и FSM или RMI.

    Загранпаспорт со штампом формы I-551 или распечаткой формы I-551

    Паспорт должен содержать временную печать формы I-551 или временную печатную отметку формы I-551 на машиночитаемой иммиграционной визе (MRIV).

    Этот документ подлежит перепроверке.

    Документы, удостоверяющие личность

    Документы из Списка Б только удостоверяют личность.Сотрудники, которые решили представить документ из списка B, должны также представить документ из списка C для раздела 2. Сотрудники могут представить один из следующих неистекших документов из списка B:

    Водительское удостоверение

    Водительское удостоверение или удостоверение личности, выданное штатом или отдаленной территорией США, при условии, что оно содержит фотографию или такую ​​информацию, как имя, дату рождения, пол, рост, цвет глаз и адрес.

    • Удостоверение личности, выданное федеральными, государственными или местными правительственными учреждениями или организациями, при условии, что оно содержит фотографию или такую ​​информацию, как имя, дату рождения, пол, рост, цвет глаз и адрес
    • Школьный билет с фотографией
    • Регистрационная карточка избирателя
    • U.С. военная карточка или досье
    • Удостоверение военнослужащего
    • Карточка морского торгового документа прибрежной охраны США (MMD)
    • Племенной документ коренных американцев
    • Водительское удостоверение, выданное государственным органом Канады
    Допустимый список B Документы для лиц в возрасте до 18 лет, которые не могут предоставить документы, перечисленные выше:
    • Школьная успеваемость или табель
    • Справка из поликлиники, врача или больницы
    • Запись в детский сад или детский сад

    Для несовершеннолетних в возрасте до 18 лет и некоторых лиц с ограниченными возможностями, которые не могут предъявить какие-либо из перечисленных документов, удостоверяющих личность, вместо документов Списка B могут использоваться специальные пометки.

    Документы, включенные в список C, служат только для разрешения на работу.

    Сотрудники, которые решили предоставить документ из списка C, должны также предоставить документ из списка B, удостоверяющий личность, для Раздела 2.

    Сотрудники могут предоставить один из следующих не истекших документов списка C:

    Номер счета в системе социального обеспечения США
    Карточка с номером счета

    в системе социального обеспечения США, доступ к которой не ограничен. Допускается ламинированная карта. Карточка, содержащая любую из следующих ограничительных формулировок, не является приемлемым документом Списка C:

    • НЕ ДЕЙСТВИТЕЛЬНО ДЛЯ ЗАНЯТИЯ
    • ДЕЙСТВИТЕЛЬНО ДЛЯ РАБОТЫ ТОЛЬКО С РАЗРЕШЕНИЕМ INS
    • ДЕЙСТВИТЕЛЬНО ДЛЯ РАБОТЫ ТОЛЬКО С РАЗРЕШЕНИЯ DHS
    Форма ФС-240, Консульский акт о рождении за границей
    Форма FS-545, Свидетельство о рождении за границей, выданное U.S. Государственный департамент
    Форма DS-1350, Свидетельство о рождении, выданное Государственным департаментом США
    Оригинал или заверенная копия свидетельства о рождении, выданного властями штата, округа, муниципалитета или прилегающей территории США с официальной печатью
    Племенной документ коренных американцев
    Форма I-197, удостоверение личности гражданина США
    Форма I-179, идентификационная карта для использования гражданином-резидентом в США
    Разрешение на работу, выданное Министерством внутренней безопасности (DHS)

    Некоторые документы о разрешении на работу, выдаваемые DHS, включают, помимо прочего, форму I-94 «Запись о прибытии / отбытии», выдаваемую лицам, получившим убежище или разрешенным на работу неиммигрантам (например, неиммигрантам H-1B) в связи с их иммиграционным статусом, форму I-571, Проездной документ беженца (PDF), неистекшая форма I-327, разрешение на повторный въезд, форма N-560, сертификат U.S. Гражданство или форма N-561, замещающее свидетельство о гражданстве (PDF, 40,3 КБ) или форма N-550, свидетельство о натурализации или форма N-570, замещающее свидетельство о натурализации (PDF, 176,3 КБ). Форма I-797, выданная условному резиденту, может быть приемлемым документом Списка C в сочетании с его или ее формой I-551 с истекшим сроком действия. Контактный центр формы I-9 может помочь с вопросами по документам, выданным DHS.

    Список B Документы
    Документы, удостоверяющие личность

    Документы из Списка Б только удостоверяют личность.Сотрудники, которые решили представить документ из списка B, должны также представить документ из списка C для раздела 2. Сотрудники могут представить один из следующих неистекших документов из списка B:

    Водительское удостоверение

    Водительское удостоверение или удостоверение личности, выданное штатом или отдаленной территорией США, при условии, что оно содержит фотографию или такую ​​информацию, как имя, дату рождения, пол, рост, цвет глаз и адрес.

    • Удостоверение личности, выданное федеральными, государственными или местными правительственными учреждениями или организациями, при условии, что оно содержит фотографию или такую ​​информацию, как имя, дату рождения, пол, рост, цвет глаз и адрес. Идентификационная карточка школы с фотографией. Карточка регистрации избирателя U.S. военный билет или призывной билет Удостоверение военного иждивенца
    • Карточка морского торгового документа прибрежной охраны США (MMD)
    • Племенной документ коренных американцев
    • Водительское удостоверение, выданное государственным органом Канады

    Допустимый список B Документы для лиц в возрасте до 18 лет, которые не могут предоставить документы, перечисленные выше:

    • Школьная успеваемость или табель
    • Справка из поликлиники, врача или больницы
    • Запись в детский сад или детский сад
    Для несовершеннолетних в возрасте до 18 лет и некоторых лиц с ограниченными возможностями, которые не могут предъявить какие-либо из перечисленных документов, удостоверяющих личность, вместо документа Списка B могут использоваться специальные пометки.

    Список C Документы
    Документы, включенные в список C, служат только для разрешения на работу.

    Сотрудники, которые решили представить документ из списка C, должны также предоставить документ из списка B для раздела 2.

    Сотрудники могут предоставить один из следующих не истекших документов списка C:

    Неограниченная карта с номером счета в системе социального обеспечения США

    Карточка с номером счета

    в системе социального обеспечения США, доступ к которой не ограничен. Карточка, содержащая любую из следующих ограничительных формулировок, не является приемлемым документом Списка C:

    • НЕ ДЕЙСТВИТЕЛЬНО ДЛЯ ЗАНЯТИЯ
    • ДЕЙСТВИТЕЛЬНО ДЛЯ РАБОТЫ ТОЛЬКО С РАЗРЕШЕНИЕМ INS
    • ДЕЙСТВИТЕЛЬНО ДЛЯ РАБОТЫ ТОЛЬКО С РАЗРЕШЕНИЯ DHS

    Консульский акт о рождении за границей (форма FS-240)

    Свидетельство о рождении за границей, выданное U.S. Государственный департамент (форма FS-545)

    Свидетельство о рождении, выданное Государственным департаментом США (форма DS-1350)

    Оригинал или заверенная копия свидетельства о рождении, выданного властями штата, округа, муниципалитета или прилегающей территории США с официальной печатью

    Племенной документ коренных американцев

    Удостоверение гражданина США (форма I-197)

    Идентификационная карточка для использования гражданином-резидентом США (форма I-179)

    Разрешение на работу, выданное Министерством внутренней безопасности (DHS)

    Некоторые документы о разрешении на работу, выдаваемые DHS, включают, помимо прочего, форму I-94 «Запись о прибытии-отбытии», выдаваемую лицам, получившим убежище, или не иммигрантам, имеющим разрешение на работу (например, неиммигрантам H-1B) в связи с их иммиграционным статусом, неистекшим разрешением на повторный въезд ( Форма I-327), Свидетельство У.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *