ПАО «Ватутинский комбинат огнеупоров» Юдин А. C Замещение природного газа биотопливом в промышленных печах (на примере ПАО «ВКО» , группа Имерис)
Кратко о Ватутинском огнеупорном комбинате d Основан 50 лет назад d Расположен в центре d d d Украины в Черкасской области Выкуплен французской группой Имерис в 2007 году Специализация: добыча каолина, производство шамота 290 работников Основная продукция: шамот для огнеупорного и санитарного применения с содержанием Al 2 O 3 от 35 до 44% Прочая продукция: метакаолин для строительства (МК 40), сухая глина (ПК 35), мертель. www. vkv. com. ua
Истоки идеи Контекст d Газ составляет 50% от себестоимости продукции d Цена газа достигла 425 $/1000 m 3 в 2011 году d На рынке природного газа отсутствует конкуренция Задачи d Уменьшить себестоимость продукции d Уменьшить зависимость от стоимости газа d Использовать возобновляемые источники топлива
Критерии выбора топлива Топливо должно быть: - Дешевым (учитывая доставку на предприятие) - Доступным - Надежным - Иметь достаточную температуру горения для технологии - Нейтральным для технологического процесса - Не требующим больших инвестиций Какие параметры позволят выбрать топливо? - Каллорийность - Стоимость килокаллории тепла - Доступное количество на рынке - Наличие большого количества поставщиков - Зольность, температура плавления золы и температура горения топлива - Стоимость инвестиций для замещения газа
Экономический критерий выбора (пример первичного выбора, цены 2008 г) Характеристики доступных видов топлива * Цены 2008 года Видно, что самым дешевым биотопливом на условиях EXW-поставщик (2008 год), без доставки и подготовки к использованию, является шелуха подсолнечника, на втором месте стоят опилки, на третьем солома и на четвертом технические дрова и энергетические растения. Интересным источником являются биогранулы, которые несмотря на высокую цену не требуют больших инвестиций в подготовку.
Экономический критерий выбора (анализ рынка топлив, 2009 год) UAH/Mcal Kyoto agreement
Характеристики выбранных биотоплив d Низшая теплота сгорания биомассы, ккал/кг: - древесина - солома - лузга подсолнечника 3800 3540 4100 d Выход летучих при сжигании различных видов биомассы, %: - древесина - солома - лузга подсолнечника до 85 до 79 до 77 d После сжигания биомассы остается зола. Ее содержание в различных видах биотоплива, %: - древесина - солома - лузга подсолнечника 0, 5 … 1, 2 3… 5 1, 3 … 3, 0
Критерии доступности и надежности Определение необходимого количества топлива Расчет необходимо начать с тепловой мощности печи и постановки задачи о проценте замещения природного газа. Например: Мощность печи: 2500 м 3/ч = 20 Гкал/ч = 24 МВт. Практически все альтернативные виды топлива растительного Тепловая мощность печи составляет: 2300 м 3/ч природного газа при 20°C = 18, 446 Гкал/ч = 21, 4 МВт. происхождения имеют низшую теплоту сжигать 4600 кг/ч опилок. При замене 100% природного газа опилками (4000 ккал/кг) необходимосгорания близкую к 4000 Нашей целью будет являтся замена 70% газа. ккал/кг сухой массы. При замене 70% природного газа необходимо будет сжигать 4600*0, 7 = 3220 кг/ч сухих опилок. Замещения 70% природного газа растительным топливом в печи необходимо сжигать около 3500 кг/ч. При работе оборудования 8000 часов в год необходимо будет закупать 28 тыс. тонн биотоплива в год Определение количества доступного топлива Для каждого вида топлива необходимо проводить маркетинговое исследование рынка, как местного, так и всеукраинского
Критерии доступности и надежности (пример анализа рынка подсолнечника, 2009 г. ) Области – лидеры по выращиванию подсолнечника: Сумская, Киевская, Черниговская, Хмельницкая, Тернопольская, Черновецкая, Житомирская и республика Крым. Суммарное производство 3823 тыс. тонн подсолнечника, что дает около 726 тыс. тонн шелухи Анализ показал, что предприятие может быть обеспечено биомассой в достаточном количестве. На рынке присутствует большое количество предприятий – поставщиков.
Технологический критерий. Зольность Характеристики подготовленного биотоплива на примере лузги подсолнечника, древесины и соломы d Температура плавления золы биологических отходов зависит от d d содержания в ней оксидов калия (К 2 О), натрия (Nа 2 О), кальция (Са. О), магния (Мg. О), алюминия (Аl 2 O 3), фосфора (Р 2 О 5), кремния (Si. О 2), которые под воздействием высоких температур взаимодействуют друг с другом, образуя легкоплавкие составы. Легкоплавкая зола имеет температуру начала жидкоплавкого состояния ниже 1350 0 С, среднеплавкая – 1350 - 1450 0 С, тугоплавкая – выше 1450 0 С. Наличие в золе лузги кальция и серы приводит к образованию состава, содержащего Са. S + Са. SО 4 с температурой плавления 850 0 С. Температуры размягчения и плавления золы соломы относительно низки из -за высокого содержания щелочных металлов: начало деформации золы соломы 735 – 840 размягчение золы соломы 1035 – 1150 расплавление золы соломы 1175 – 1330 Температуры размягчения и плавления золы древесины самые высокие: начало деформации золы древесины 1150− 1405°C размягчение золы древесины 1180− 1525°C, расплавление золы древесины 1225− 1650°C.
Моделирование горения частицы древесины 6 5 4 1 2 3 1 – прогрев частицы до 1000 С и начало удаления свободной влаги; 2 – начало удаления связанной влаги; 3 – начало выделения летучих; 4 – полное удаление свободной влаги; 5 – начало горения летучих на поверхности частицы; 6 – полное сгорание летучих и начало горения коксового остатка
Анализ кинетики горения твердого топлива для определения оптимального размера и влажности Рекомендуемые характеристики Образец Размеры частиц, мм Влажность, % Лузга подсолнечника 0… 3, 0 9, 0 -10, 4 Древесные опилки 0… 3, 5 10, 2 -12, 5
Моделирование горелки для биотоплива Изолинии массовых потоков, кг/с Распределение скоростей, м/с
Как выбрать топливо? Полный список исследований 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. Поставщики и условия поставки Логистика вне комбината Разработка требований к топливу Подготовка сырья к сжиганию Внутренняя логистика Сжигание (особенности процесса, его влияние на конечную продукцию) Автоматизация и компьютеризация процессов Оценка инвестиций и ТЭО Оценка потребности в оборотных средствах Оценка сроков проектирования и реализации Оценка технических и экономических рисков
Реализация на примере ВКО. Горелочное устройство
Реализация на примере ВКО. Перечень работ Земляные работы Строительство склада Автоматика Оборудование
Реализация на примере ВКО. Пневмотрассы подачи в печь
Реализация системы автоматики на примере ВКО -Измерение и регистрация -Регулирование -Систематизация и визуализация -Оповещение -Аварийное отключение
Реализация на примере ВКО (горелка, вид и работа)
Результаты на примере ВКО d Процент замещения газа превысил d d 40% Инвестиции окупились в течении 8 месяцев Автоматизация позволила перейти обжигу в печах на более высокий уровень Трудности d Жесткая конкуренция на рынке биотоплива с польскими d d электростанциями и украинскими цементными заводами Повышение цен на биотопливо в два раза за последние два года Отсутствие поддержки со стороны государства
Вопросы?
Скачать презентацию ПАО Ватутинский комбинат огнеупоров Юдин А C Замещение
a308bc14aaca0802902760ed65aa4a92.ppt