Ekoloģiski droša tehnoloģija enerģijas ražošanai un ogļu pārstrādei augstvērtīgos produktos

 

Kopsavilkums

 

Biznesa projekta pamatā ir kompleksa enerģijas un deficītu metalurģijas koksa produktu ražošana no lētām enerģētiskajām oglēm ar jaunas pārstrādes tehnoloģijas TERMOKOKSS palīdzību, kura atšķiras ar zemiem ekspluatācijas izdevumiem, kā arī nodrošina augstu ekoloģiskās drošības līmeni.

 

Koksa ogļu krājumi pasaulē ir ievērojami izsīkuši, un to cena nepārtraukti aug. Ievērojama koksa ražošanas palielināšanās, izmantojot tradicionālās tehnoloģijas, ir maz iespējama, jo tā prasa ievērojamas investīcijas un ir ekoloģiski bīstama. TERMOKOKSS tehnoloģija atšķiras ar iespēju pārstrādāt nekoksa ogles, un ir ekoloģiski droša un ekonomiski efektīva.

 

Par vienīgo izejvielu kalpo tikai ogles un gaiss, bet iegūtie produkti ir vidējas temperatūras kokss un deggāze, kas nesatur darvu un citas kaitīgas vielas.

 

Vidējas temperatūras kokss ir deficīta produkts un ir ekoloģiski tīrs bezdūmu kurināmais komunālai un metalurģiskai izmantošanai. Tāda produkta cena Eiropas tirgū (Vācijā, Norvēģijā, Anglijā un citur) ir 150-200 EUR/t, pie ogļu cenas 50-70 EUR/t. (2006. gada janvāris)

 

Gāze var tikt dedzināta gāzes turbīnās, tvaika turbīnā vai ūdens sildāmajos katlos elektroenerģijas un (vai) siltumenerģijas iegūšanai, izmantota kā kurināmais, piemēram, apdedzinot ķieģeļus, kā arī tikt izmantota kā ūdeņraža iegūšanas izejviela kurināmajos elementos. Kaitīgie izmeši, dedzinot šo gāzi, ir daudz zemāki, nekā izmantojot dabasgāzi.

 

Kompleksas pārstrādes rezultātā tiek iegūti vairāki produkti – vidējas temperatūras kokss un deggāze. Realizējot dārgāko produktu – vidējas temperatūras koksu, iespējams nosegt lielāko daļu izmaksu. Tādā veidā siltumenerģijas pašizmaksa samazinās un faktiski ir ārpus konkurences salīdzinājumā ar enerģijas ražošanu no cita veida kurināmajiem.

 

TERMOKOKSS tehnoloģija ļauj ievērojami samazināt enerģijas ražošanas atkarību no viena kurināmā veida. Vienkāršā transportēšana, zemā cena un izejvielu pieejamība ļauj būtiski samazināt politiskos un ekonomiskos riskus.

 

TERMOKOKSS tehnoloģija ir viegli sadalāma etapos, kas ļauj to ieviest pakāpeniski vai arī veidot mazus pārstrādes uzņēmumus tuvu pie siltumenerģijas patērētājiem.

 

TERMOKOKSS tehnoloģija ļauj pārstrādāt dažādus ogļu veidus – brūnogles, garliesmu ogles, gāzes ogles. Mainot tehnoloģijas parametrus, var regulēt iegūstamo galaproduktu.

 

Kompleksas ogļu pārstrādes projekts ir ļoti ienesīgs, tam ir mazi riski un lieliski ekonomiskie rādītāji.

 

 

Ogļu izmantošanas perspektīvas

 

Ogļu daļa pasaules kurināmā un enerģijas bilancē ir 30%, pie tam ASV tā ir 50%, Ķīnā – 70%, Vācijā – 55%, Japānā, kur ogles vispār neiegūst, – vairāk par 20%, Krievijā, kur ir lieli ogļu krājumi, – tikai 18%. Ogļu daļa Baltijas valstīs ir vēl niecīgāka.

 

Šāda situācija tika izveidota 60-jos gados, kad tika uzsākta lētās dabasgāzes ieguve, kuras krājumi tika pārvērtēti. Līdz ar to gandrīz visas Austrumbloka un bijušās PSRS valstis kļuva atkarīgas no dabasgāzes piegādes.

 

XXI gadsimtā ogļu īpatsvars enerģētikas bilancē vairumā valstu palielināsies. Tas ir izskaidrojams ar naftas un gāzes ieguves izdevumu palielināšanos, kā arī ar nenovēršamu šo resursu izsmelšanu šajā gadsimtā. Ogļu krājumi pārsniedz ogļūdeņražu krājumus, un uz Zemes ogļu pietiks vēl vairākiem gadsimtiem.

 

Viena no galvenajām TERMOKOKSS tehnoloģijas priekšrocībām ir spēja elastīgi diversificēt siltumenerģijas iegūšanas avotus un nebūt atkarīgiem no viena kurināmā piegādes, tā cenas un piegādes reģiona.

Tehnoloģijas apskats

 

Ogļu enerģētika ir „visnetīrākā”, salīdzinot ar citu enerģijas nesēju izmantošanu, bet tradicionālā koksa ražošana – ir vienkārši ekoloģiskā „bumba”. Tāpēc ekoloģiski drošu ogļu pārstrādes tehnoloģiju radīšana, kas ļautu iegūt konkurētspējīgus produktus, ražot elektroenerģiju un siltumenerģiju, ir pasaules enerģētiskās stratēģijas prioritāte.

 

Tādu tehnoloģiju veidošana (piemērām, Clean Coal („Tīrās ogles”) programma ASV) tiek veikta vairākos virzienos:

 

Kaitīgo izmešu samazināšana apkārtējā vidē, investējot dabas aizsardzības pasākumos. Tas nenovēršami ved pie kapitālieguldījumu palielināšanās.

 

Kurināmā īpatpatēriņa samazināšana uz enerģijas vai produkcijas vienību. Piemēram, iekšciklu ogļu gazifikācijas izmantošana, izmantojot tvaika gāzes ierīces vai tvaika parametru paaugstināšanu katlā. Tas arī palielina kapitālieguldījumus.

 

Efektīvu ogļu izmantošanas tehnoloģiju veidošana ar kaitīgo vielu emisijas samazināšanu tehnoloģiskā cikla robežās.

 

Pirmajiem diviem virzieniem ir būtiskas iestrādnes, bet trešajam virzienam vēl joprojām nav izveidota pat neviena stenda vai eksperimentāli rūpnieciskā iekārta, izņemot doto TERMOKOKSS tehnoloģiju, kas aprakstīta šajā projektā.

 

Piedāvātais process ir tehnoloģisks apvērsums ogļu izmantošanā. Pasaules praksē nav analogu, kas nodrošinātu zemu kaitīgo vielu emisiju tehnoloģiskā cikla robežās.

 

TERMOKOKSS tehnoloģija ir izgājusi visus realizācijas posmus - no eksperimentālas ražošanas līdz rūpniecības mērogiem. 5 gadu laikā tikuši izstrādāti visi tehniskie un tehnoloģiskie risinājumi, veikti procesa pētījumi ar dažādu veidu oglēm un izstrādātas rūpniecības un izmēģinājuma produktu partijas, kas veiksmīgi izgājušas pārbaudi Krievijas un ārzemju uzņēmumos.

 

Pašlaik TERMOKOKSS tehnoloģija ir gatava liela mēroga ieviešanai un tiražēšanai. Kā pierādījies praksē, pat izmēģinājuma uzņēmuma dibināšana ir ekonomiski efektīva un spēj piedāvāt konkurētspējīgu produkciju ogļrūpniecībā.

TERMOKOKSS tehnoloģijas apraksts

 

Tehnoloģija TERMOKOKSS – vidējas temperatūras koksa ražošana no neaglomerētām oglēm, kas ļauj izvairīties no tradicionālo tehnoloģiju trūkumiem un iegūt augstas kvalitātes ogļu produktus ar minimālu kaitējumu videi.

 

Tehnoloģijā tiek izmantots cits ogļu karsēšanas princips – autotermiskais, bez ārēja siltumnesēja. Pēc būtības, runa iet par cietā kurināmā gazifikāciju, izmantojot gaisa plūsmu, kuras rezultātā gazifikācijai tiek pakļautas gaistošās ogļu sastāvdaļas, bet cietais ogleklis netiek skarts.

 

Šī paņēmiena pamatā ir nestacionāra „apgriezta siltuma viļņa” efekta izmantošana gazificējamo ogļu slānī. Šī efekta būtība ir tāda, ka ogļu iebēršanā pie noteiktiem gaisa pūšanas režīmiem, degšanas fronte var virzīties ne tikai pūšanas virzienā , bet arī pretējā virzienā. Tradicionālajos gazifikatoros, kā arī slāņu kurināmajos, degšanas fronte virzās pūšanas virzienā. Pirolīzes zona šajā gadījumā atrodas aiz degšanas zonas, tāpēc termosadalīšanās produkti piesārņo gāzi. Kvēpi, sveķainās vielas, kancerogēni, fenoli un citas toksiskās vielas, kas piesārņo atmosfēru, - tie ir ogļu organiskās masas termolīzes produkti. Kad degšanas fronte virzās pretēji pūšanas virzienam, pirolīzes zona atrodas pirms degšanas zonas. Tādā veidā pirolīzes produkti nokļūst degšanas zonā un tiek pilnībā sašķelti līdz СО, H₂, CO₂ un H₂O.

 

Tehnoloģijas būtība ir šāda: šahtas veida iekārtā no augšas tiek aizdedzināts ogļu slānis, savukārt no apakšas tiek padots gaiss. Degšanas fronte tiek virzīta no augšas uz apakšu pretī gaisa plūsmai. Temperatūra degšanas frontē ir ~ 900˚C. Aiz degšanas frontes paliek oglekli saturošs atlikums - vidējas temperatūras kokss. Gala rezultātā mēs iegūstam deggāzi, kas satur СО, H₂, CH₄ un balastvielu gāzes. Gāze nesatur sveķus, benzapirenu un citas toksiskas vielas.

 

1. Zīm.  «Apgrieztā siltuma viļņa» procesa shēma

 

TERMOKOKSS tehnoloģijas priekšrocības

 

Tehnoloģiskajam procesam TERMOKOKSS ir daudz priekšrocību, salīdzinot ar zināmajām metodēm ogļu termiskajā pārstrādē:

 

1.Energoefektivitāte

 

Visu esošo tehnoloģiju pamatā ir ogļu uzsildīšana ar ārējo siltumnesēju, bet tehnoloģijā TERMOKOKSS process ir autotermisks. Kā blakusprodukts TERMOKOKSS tehnoloģijā rodas deggāze, kuru var izmantot siltumenerģijas un elektroenerģijas ražošanā, izmantojot gan tradicionālo shēmu "katls – tvaika turbīna", gan arī tvaikgāzes iekārtas, kurās ir paaugstināts elektriskās lietderības koeficents.

 

Pēc enerģētiskās bilances līdz 60 % izejas ogļu degšanas siltuma ir koksā un līdz 40 % - deggāzē. Tāpēc, lai pilnībā izmantotu iegūto produktu potenciālu, ir nepieciešami ievērojami siltumenerģijas patērētāji ar salīdzinoši vienmērīgu slodzi visa gada laikā. Ogļu enerģijas lietderības koeficients šādā variantā sastāda 96%.

 

2.Ekoloģiska drošība un bezatkritumu ražošana

 

Izmantojot TERMOKOKSS tehnoloģiju, ražošanas procesā visi organiskie savienojumi tiek sašķelti un gazificējas iekšā aparātos. Savukārt gāze nesatur darvu. Sakarā ar filtrācijas zemo ātrumu no ogļslāņa neveidojas cieto daļiņu izmeši, jo aparāts strādā kā graudainais filtrs. Deggāze tiek padota katlā – utilizatorā, kā arī tā var tikt padota gāzes turbīnā bez iepriekšējas attīrīšanas. To sadedzinot, īpatnējie izmeši NO_x, SO_x, CO un putekļi ir mazāki, nekā tradicionālajiem ogļu katliem vai TEC. Izmešu līmenis ir zemāks par esošajām normām un divkārt zemāks kā pie koks - ķīmiskās ražošanas. 

 

TERMOKOKSS ražošanas procesā neizmanto ūdeni koksu dzēšanai, kā arī neveidojas termiskās sadalīšanās produktu kondensāts, līdz ar to nav tehnoloģisko notekūdeņu.

 

Darvas ūdeņi, fenoli un citas kaitīgās vielas ražošanas procesā neveidojas. Atšķirībā no visām pazīstamām tehnoloģijām šeit nav gāzveida siltumnesēju izmešu atmosfērā, tāpēc nav vajadzības veidot papildus sistēmas gāzes attīrīšanai un oglekļa oksīda (СО) katalītiskai izdedzināšanai.

 

3.Aparatūras vienkāršība

 

Žāvēšanas stadija, pirolīzes stadija, gaistošo vielu termiskā sadalīšanās un koksa atdzesēšanas stadija ir apvienotas vienā ierīcē. Kapitālieguldījumu izmaksas ir zemākas, nekā izmantojot citas tehnoloģijas.

 

4.Tehnoloģiskā aprīkojuma augstā manevrēšanas spēja

 

Piemēram, koksa baterijas izvades cikls uz stacionāro režīmu ilgst 2-3 nedēļas, gazifikatorā – 1 stunda.

 

5.Ražošanas un tehnoloģijas elastīgums

 

TERMOKOKSS tehnoloģija ļauj pārstrādāt dažādus ogļu veidus, kas pārsvarā tiek izmantoti enerģētikā deficītu mērķa produktu iegūšanai, turklāt, mainot tikai tehnoloģiskos parametrus, var regulēt galaproduktu iznākumu atkarībā no patērētāju prasībām (ražot vidējas temperatūras koksu vai sorbentu, palielināt deggāzes daudzumu utt.).

 

6.Iekārtas drošība

 

Piemēram, katlos - utilizatoros, kur tiek dedzināta blakusgāze, nav kustīgo ārdu, pelnu aizvākšanas sistēmu un sildvirsmas piesārņojuma. Tradicionālai ogļu dedzināšanai tie ir visvājākie drošības posmi.

 

7.Efektīva tehnoloģijas realizācija atsevišķu mazjaudas bloku veidā

 

 

 

Zīm.2. Tehnoloģiskā procesa enerģētiskā bilance

 

 

Foto. 1. Vidējās temperatūras koksa ražošana, gazifikatoru bloks

 

Produktu raksturojums

 

Galvenais un visdārgākais iegūtais produkts, izmantojot TERMOKOKSS tehnoloģiju, ir vidējas temperatūras kokss. Vidējas temperatūras kokss nav pilnīgs aizvietotājs klasiskajam koksam, bet ir pielietojams plašā tirgus segmentā un tam ir liels pieprasījums.

 

Deggāzes un tās dedzināšanas rezultātā iegūtās enerģijas cena ir ievērojami zemāka nekā tradicionālajā enerģētikā, jo lielākā izdevumu daļa tiek nosegta, realizējot otru produktu – koksu.

 

Izmantojot TERMOKOKSS tehnoloģiju, iespējams pārstrādāt jebkuras neaglomerētās ogles, iegūstot dažāda veida galaproduktus: vidējas temperatūras koksu, bezdūmu kurināmos, oglekļa sorbentu, sulfogles, karburizatorus.

 

1. Shēma TERMOKOKSS tehnoloģijā iegūstamie produkti

Iegūstamo produktu pamatraksturojums

Akmeņogļu vidējas temperatūras kokss

 

Vidējas temperatūras kokss – ciets, oglekli saturošs materiāls, ko iegūst no oglēm, veicot termisko apstrādi pie 1000-1200 K temperatūras. Tam ir raksturīgs zems gaistošo vielu izdalījums (V^daf mazāks par 6 %), augsts kaloriju daudzums (vairāk par 27 MJ/kg), augsta reakcijas spēja un zema elektrovadība.

 

Vidējas temperatūras kokss tiek izmantots kā metalurģijas kurināmais (izņemot domnas ražošanu, kur ir nepieciešams materiāls ar lielu izturību un tiek izmantos klasiskais kokss), aglomerācijas un tehnoloģiskais kurināmais, oglekļu sorbents, sulfogles, karburizators, bezdūmu sadzīves kurināmais, liesinātājpiedeva koksa šihtai u. c.

 

Visperspektīvākais vidējas temperatūras koksa ar zemu sēra, fosfora un citu kaitīgo elementu saturu pielietojums ir kā oglekļa reducētājs elektrotermiskā ražošanā (silīcija, ferosakausējumu, fosfora u.c. iegūšana), kur svarīga ir augsta reakcijas spēja un liela elektriskā pretestība.

 

Attīstītajās valstīs ir liela interese par vidējas temperatūras koksu (puskoksu) kā par enerģētisko kurināmo, jo, to dedzinot, ievērojami samazinās kaitīgie izmeši. Daudzās publikācijās puskoksu sauc par „cieto dabasgāzi”, „nākotnes kurināmo” un tml.

 

Plašai vidējas temperatūras koksa izmantošanai traucē ekoloģiski drošas tehnoloģijas trūkums tā iegūšanai. Zināmie mēģinājumi piemērot tradicionālo koksa un puskoksa ražošanu atbilstoši vides aizsardzības normatīviem nebija visai efektīvi, jo ūdens un gāzes attīrīšanas iekārtu kapitālieguldījumi ir nesamērīgi lieli un noved pie straujas produkcijas cenas palielināšanās. TERMOKOKSS tehnoloģija ir ekoloģiski tīra un droša un neprasa papildus investīcijas vides aizsardzības pasākumos.

Galvenie kvalitātes rādītāji akmeņogļu vidējas temperatūras koksam:

 

Brūnogļu vidējas temperatūras kokss

Produkcijas mērķis ir tās izmantošana metalurģijā (t. sk. elektrotērauda kausēšanas ražošanā) un vides aizsardzības tehnoloģijās. Šobrīd vidējas temperatūras kokss no brūnoglēm tiek izmantots ūdens sagatavošanā un notekūdeņu attīrīšanā no naftas produktiem, izšķaidīto organisko vielu un smago metālu savienojumu, kā arī dzeramūdens attīrīšanā, kā arī aspirācijas izdalījumu, tvaika un gāzes attīrīšanai. Šobrīd ABG ogles tiek piegādātas vairākiem uzņēmumiem Krievijā un eksportam, t. sk. enerģijas sistēmām KAS „Krievijas EES”, VMK „Noriliskas nikelis”, atkritumu pārstrādāšanas rūpnīcām un Ūdens kanāliem.

Galvenie kvalitātes rādītāji brūnogles koksam:

Vidējas temperatūras koksam no brūnoglēm ir raksturīgas atšķirības no akmens ogļu koksa un vidējas temperatūras koksa, kas ir izdevīgas tehnoloģiskiem procesiem, un tās ir :

-        Augsta reakcijas spēja, kuru nosaka neizveidotu brūnogļu oglekļa kristāliskais režģis un augsta BPK īpatvirsma;

-        Augsta absorbcijas spēja;

-        Zems fosfora, sēra un citu kaitīgu piemaisījumu saturs.

 

Deggāze

 

Tehnoloģiskā procesa rezultātā liela daļa ogļu gaistošo daļiņu gazificējas, veidojot deggāzi. No 1 tonnas ogļu veidojas 1400-1800 m³ gāzes ar degšanas siltumu 700-1000 kkal/m³ atkarībā no termoapstrādes režīma.

Procesa rezultātā līdz 40% no ogļu siltumspējas tiek pārvērsti deggāzē.

Tā kā ogļu nepilnā gazifikācijas veidojas uz gaisa plūsmas pamata, tad iegūstamās gāzes galvenās komponentes ir slāpeklis un ūdeņradis. Nelielos apjomos ir arī degšanas reakcijas produkti CO₂ un H₂O.

 

Gāzes pamatvērtību veido tās divi galvenie elementi - ūdeņradis H₂ un oglekļa oksīds CO. Ogļūdeņraža pazīmes neesot, izņemot nelielu metāna piemaisījuma daudzumu. Sērūdeņražskābes saturs ir atkarīgs no sēra esamības izejoglēs.

 

Aptuvens sausās gāzes saturs:

 

 

Jēlgāzes kaloritāte ir 3.5 MJ/m³, sausās gāzes - 4 MJ/m³.

 

Pie izejas no ierīcēm gāzes temperatūra ir līdz 300 ^оС. Maza filtrācijas ātruma dēļ nav gaistošo pelnu un putekļu iznešanas, ierīce strādā kā graudu filtrs. Bez attīrīšanas deggāze ir derīga dedzināšanai gāzes turbīnā vai katlā.

 

Deggāze var tikt izmantota ne tikai dedzināšanai ar nolūku ražot enerģiju. Uz tās pamata var tikt organizēta dažāda ražošana:

ü                 Vienpakāpes metanola sintēze ar sekojošu nekonvertējamās gāzes enerģētisko izmantošanu.

ü                 Gāzes izmantošana dzelzs tiešajai reducēšanai.

ü                 Gāzes izmantošana kā energonesējs dažādos ražošanas veidos, piemēram, ķieģeļu, keramzītu apdedzināšana u. tml.

 

ü                 Ūdeņraža iegūšana (tā daļa gāzē ir 20-25%, tāpēc ir efektīva tādas gāzes membrānas vai sorbcijas sadalīšanās) enerģētiskai izmantošanai, tai skaitā, kurināmajos elementos un iekšdedzes dzinējos.

 

„Ūdeņraža enerģētikas” programmās galvenais uzsvars ir likts uz ūdeņraža iegūšanu ar ūdens elektrolīzi vai ogļūdeņražu reformingu. Pirmais paņēmiens nav efektīvs, otrs – orientēts uz izejvielām, kuru krājumi ir ierobežoti, bet cena ir augsta un vēl augs.

 

Tehnoloģijas TERMOKOKSS rezultātā iegūtā blakus gāze ir daudz lētāks ūdeņraža ieguves avots ar praktiski neizlietojamu izejvielu bāzi.

 

Siltumenerģija un elektroenerģija

 

Ražojot siltumenerģiju un elektroenerģiju, ienākumi ir atkarīgi no primārā kurināmā cenas. Enerģijas izejcena arī nevar būt nozīmīga patērētāju nelielās maksātspējas dēļ. TERMOKOKSS tehnoloģijas izmantošana ievērojami pazemina enerģijas pašizmaksu un pazemina atkarību no gāzes un naftas cenām.

 

Gāze un naftas cenu palielināšanās gadījumā ogles cena pēdējā laikā pat ir samazinājusies. Perspektīvā energonesēju cenas palielināsies un arī ogles cenas palielināsies, bet tas notiks mazākā pakāpē un stipri atpaliekot no šķidro un gāzveida ūdeņražu cenu pieauguma.

 

2. Shēma  Vidējas temperatūras koksa un siltumenerģijas (karstā ūdens) kombinētās ražošanas tehnoloģiskā shēma

 

 

 

3. Shēma Vidējas temperatūras koksa, elektroenerģijas un siltumenerģijas ražošanas tehnoloģiskā shēma, izmantojot katlu-utilizatoru un tvaika turbīnu

 

Gazifikācijas lietderības koeficents (gāzes degšanas siltuma attiecība pret ogles degšanas siltumu) TERMOKOKSS tehnoloģijā ir regulējams parametrs.

Tas var variēt no 0.3 koksa ražošanas režīmā līdz 0.8 gazifikācijas režīmā.

 

 

Produkta tirgus analīze un perspektīvas

 

Melnajā metalurģijā visā pasaulē vērojama nozīmīga ražošanas palielināšanās. Galvenais koksa piegādātājs un patērētājs pasaulē ir Ķīna, kas samazina koksa piegādi pasaules tirgum straujas vietējās rūpniecības attīstīšanās dēļ.

 

Daudzos reģionos, tai skaitā, arī Krievijā, beidzas visvērtīgākie koksējošās ogles veidi. Koksējošās ogles cena pieaug pat vairāk nekā naftas cena. Vairākus gadus iepriekš koksējošās ogles cena bija ap 50$/t, bet šobrīd jau virs 150$/t.

Krievijā un ārzemēs 2004. gadā vidējā dažādu klašu koksa cena palielinājusies trīskārši no 70-120 līdz 250-350$/t. Šī tendence pieaugs, jo līdz 2010. gadam daudzu koksa bateriju darba resursi būs izsmelti.

 

TERMOKOKSS tehnoloģijas pilnveidošana notiek nepārtraukti, jau tagad tiek strādāts pie koksa ražošanas no nekoksējošām oglēm daudz nopietnākam pielietojumam– lietuves un domnas koksam. To tirgus cena ir vēl lielāka.

 

Kompleksā ogļu pārstrādē pēc TERMOKOKSS tehnoloģijas iegūto produktu patērētājus var sadalīt vairākās grupās:

 

Pirmā grupa – patērētāji, kas noskaņoti aizvietot izmantojamo kurināmo ar vidējas temperatūras koksu, kuram ir augsta reakcijas spēja un liela īpatnējā elektriskā pretestība, kas nodrošinās viņiem produkcijas kvalitātes paaugstināšanu.

Tās ir melnās metalurģijas elektrotermiskās ražotnes.

 

Otrā grupa – patērētāji, kas izmanto vidējas temperatūras koksu esošos akmeņogļu koksa un augstas kvalitātes akmeņogļu deficīta un dārdzības apstākļos.

 

Trešā grupa – patērētāji, kuriem ir vidējas temperatūras koksa izmantošanas iespējas:

-         melnās metalurģijas uzņēmumi priekš tiešas iepūšanas domnās;

-         ražotnes ar izejvielu apdedzināšanas procesiem (rūdas aglomerācija, kaļķu, cementa ražošana);

-         uzņēmumi, kuriem ir nepieciešams augstas kaloritātes tehnoloģiskais kurināmais ar pazeminātu gaistošo sastāvdaļu un kaitīgo vielu(slāpekļa oksīda, sēra u. tml.) izdalīšanos.

-          

Ceturtā grupa – patērētāji, kuriem ir nepieciešama ekoloģiski droša un lēta siltumenerģijas un elektroenerģijas ražošana no lētām un pieejamām izejvielām:

-          uzņēmumi, kas ražo siltumenerģiju un elektroenerģiju, TEC u. tml.;

-         uzņēmumi, kas patērē lielu siltumenerģijas daudzumu: ostas, siltumsaimniecības u. tml..

 

Piektā grupa – patērētāji un rūpniecības, kuriem ir nepieciešams lēts ūdeņradis.

Šobrīd ir divi ūdeņraža iegūšanas ražošanas veidi:

-         ūdens elektrolīze - visdārgākais;

-         dabasgāzes konversija uz katalizatoriem – arī ne īpaši lēts veids, ņemot vērā izejvielas cenu.

Kā jau iepriekš tika minēts, uz 2 produktu koģenerācijas efekta rēķina dārgākais produkts uzņemas lielāko ražošanas izmaksu daļu un tādā veidā ļauj iegūt ūdeņradi, kura ražošanas pašizmaksa ir viszemākā no visām esošām tehnoloģijām.

 

Ir dažādas jau sen izstrādātas tehnoloģijas baktēriju audzēšanai uz ūdeņraža pamata, lopbarības olbaltumvielu ražošanai u.tml. Pēdējos gados izstrādātas tehnoloģijas ātri sadalāmos polimēru ražošanai uz ūdeņradi izmantojošo baktēriju pamata. Bet tādu ražošanas veidu efektivitāte nav augsta, jo ūdeņradis, kas iegūts pēc tradicionālām tehnoloģijām, ir visai dārgs.

 

Pēc tehnoloģijas TERMOKOKSS iegūtajiem produktiem ir ievērojams eksporta potenciāls.

 

Jau tikai NVS valstīs vidējas temperatūras koksa tirgus tiek novērtēts vairāk kā 5 milj. t gadā, turklāt pieprasījuma raksturs nav atkarīgs no sezonas un ir vienmērīgs gada laikā.

 

 

90-tajos gados pēc Vācijas apvienošanās ekoloģisku iemeslu dēļ Austrumvācijā bija slēgtas rūpnīcas, kurās ražoja vidējas temperatūras koksu. Eiropā VDR bija oglekļa reducētāju pamatpiegadātāja. Pašlaik metalurģiskie uzņēmumi Vācijā, Šveicē, Norvēģijā un Anglijā izjūt asu trūkumu pēc oglekļa materiāliem ar augstu reakcijas spēju. . Piemēram, tikai Norvēģijā vien pieprasījums pēc oglekļa reducētājiem – vairāk kā 300 tūkstoši tonnas gadā.

 

Tāpēc pašlaik ir labvēlīgi apstākļi TERMOKOKSS tehnoloģijas realizācijai lielos apmēros:

 

Saasināts vērtīgo oglekļa materiālu deficīts, pirmkārt, pēc elektrotermijas reducētājiem – ferosakausējumiem, krama un tērauda liešanas ražotnēm. Tas pamatots, izejot no lielo uzņēmumu vidējas temperatūras koksa ražošanas Krievijā un A-Vācijā 90-tajos gados. Iemesli – darba aprīkojuma nolietojums. Vācijā vidējas temperatūras koksa ražošanas krāsnis tika būvētas 30-40- tajos gados, Krievijā rūpnīcas pēc Otrā Pasaules kara tika izvestas no Vācijas reparācijas iemeslu dēļ. Vidējas temperatūras koksa ražošana tika pārtraukta sekojošu iemeslu dēļ – dotās ražošanas ekoloģiskā bīstamība un mūsdienīgu, efektīvu un ekoloģiski drošu tehnoloģiju trūkums.

 

Metalurģiskā koksa deficīts, un tā izrietošās sekas – produkta cenu kāpums. Pēdējo divu gadu laikā vidējā dažādu veidu koksa cena pasaules tirgū palielinājusies vairākas reizes. Šī tendence augs, jo 1) lielākā daļa Eiropas un Krievijas koksa baterijas tuvojas darba resursu izsīkumam, 2) beidzas augstvērtīgāko koksējošo ogļu ieguves krājumi, 3) Ķīna (lielākais dalībnieks šai tirgū) palielinājusi koksa iekšējo patēriņu un samazina eksporta kvotas.

Ražošanas apraksts un investīciju objekta izvietojuma izvēle

Investīciju objekta izvietojuma izvēle

 

Izvēloties objekta vietas izvietojumu, lai nodrošinātu lielāku ekonomisko efektivitāti, nepieciešams ņemt vērā tuvāko saražotās deggāzes vai tās dedzināšanas rezultātā iegūtās siltumenerģijas (karstais ūdens) realizācijas objektu izvietojumu.

 

Tāpēc veiksmīgs vietas izvietojums komplekso ogļu pārstrādes ražotnei – lielu siltumenerģijas patērētāju tuvumā un blakus ērtai transportēšanai, piemēram, ostu tuvumā, TEC un analoģiskiem uzņēmumiem. Līdz ar to būtu minimāli izdevumi ogļu transportēšanai un koksa nogādei eksportam. Faktiski apkārtnes un siltuma patērētāju piesaiste ir viens no galvenajiem parametriem ražošanas efektivitātes ekonomisko rādītāju aprēķinos. 

 

Ražotnes izvietojumam parasti nepieciešama vieta ar platību 100х200 m, bet kopējā platība 2 ha, ņemot vērā aparātu-gazifikatoru bloka ēku, gaisa kompresoru staciju, gatavās produkcijas noliktavu un transporta galeriju izvietošanas iespējas. Ir nepieciešama dzelzceļa piebrauktuves līnija ar caurlaišanas spēju 25 vagoniem diennaktī, autoceļš būvniecībai un apkalpošanai.

 

Ražošanas elektroapgādei nepieciešama apakšstacija ar 1000 kw jaudu.

 

Investīciju izdevumu mērķa samazināšanai pieļaujama tehnoloģijas ekspluatācija pēc novienkāršotas shēmas ar samazinātu jaudas ražošanu. Turpmāk, pateicoties tehnoloģijas manevrētspējai, var palielināt ražošanas jaudu, netraucējot tehnoloģisko procesu.

 

Procesa apraksts

 

Vidējas temperatūras koksa ražošanas tehnoloģijas process sastāv no sekojošām stadijām:

– izejvielu pieņemšana, sagatavošana un piegāde ražotnē;

– ogļu gazifikācija;

– gatavo produktu izsēja;

– gatavo produktu atkraušana.

Akmeņogles vagonos nogādā uz ogļu noliktavu, tad ar autotransportu (sk.4.shēmu) vai kausa krāvēju no noliktavas ogļu pieņēmējtvertnē (1.poz.). No pieņēmējtvertnes ogles ar transportieri (2.poz.) tiek nogādātas uz drupināmo mašīnu (3.poz.) sasmalcināšanai līdz (-)50 mm un uz sietu (4.poz.), kur tiek veikta sadalīšana pa klasēm (-) 10 mm un (+)10mm. (-)10 mm klase ar elevatoru (5.poz.) tiek nogādāta krājējtvertnē (6.poz.) un ar autotransportu tiek pārvietota atsevišķā stirpā ogļu noliktavā nogādāšanai patērētājiem. 10-50 mm klasi ar lentveida transportieri (7.poz.) nogādā krājējtvertnē (8.poz.) tālākai izmantošanai vidējas temperatūras koksa ražošanas tehnoloģiskajā procesā. No krājējtvertnes (8.poz.) ogles caur gliemežtransportieru sistēmu (9.poz.) tiek nogādātas gazifikatora (10.poz.) iekraušanas ierīcē.

 

Šķirnes ogļu izmantošana izslēdz ogļu sadrupšanas un izsējas stadiju, ogles uzreiz tiek nogādātas krājējtvertnē.

 

Nepilna ogļu gazifikācija (oksidācijas pirolīze) notiek periodiskas darbības cilindriskos aparātos (gazifikatoros).

 

Gazifikators darbojas sekojošā veidā. Šahtā caur iekraušanas iekārtu tiek padotas ogles (10-15 mm klases, gazifikatora iekraušanas apjoms – 98 m³ vai 80 t ). Zem gāzes sadales sieta šahtas apakšā caur īscauruli notiek gaisa padeve un tiek aizdedzināts ogles slānis ar elektrotermisku iekārtu no gaisa plūsmas padeves pretējās puses ar mērķi izveidot atgriezenisku siltuma vilni, kas ar konstantu ātrumu virzās pretī gaisa padevei, atstājot aiz sevis karstā koksa slāni.

4.shēma  Vidējas temperatūras koksa ražošanas tehnoloģiskā shēma