Афанасьев Владимир Васильевич – доктор технических наук, зав. кафедрой теплоэнергетических установок
г. Чебоксары
Vladimir V. Afanasyev
Cheboksary
Ковалев Владимир Геннадьевич – кандидат технических наук, декан факультета энергетики и электротехники
г. Чебоксары
Vladimir G. Kovalev
Cheboksary
Тарасов Владимир Александрович – кандидат технических наук, доцент кафедры теплоэнергетических установок
г. Чебоксары
Vladimir A. Tarasov
Cheboksary
Целью статьи является исследование процессов электротермической газификации твердых топлив в энерготехнологических комплексах и оценка возможностей использования энерготехнологических комплексов для регулирования графиков нагрузок электроэнергетических систем. Методами математического и физического моделирования физико-химических процессов газификации твердых углеродосодержащих материалов и преобразования энергии получены основные характеристики электротехнологических комплексов по переработке твердых углеродосодержащих материалов. Предложена технологическая схема маневренного потребителя электроэнергии и мощности, позволяющая участвовать в управлении спросом и повышении эффективности работы электроэнергетических систем, комплексно перерабатывать любые твердые виды топлив, строить системы коммунальной газификации районов, не имеющих доступ к источникам природного газа. Показано, что энергетический потенциал, полученного электротермической газификацией в электродных установках синтез-газа, в несколько раз превышает затраты электрической энергии на газификацию. В часы максимума нагрузки энергосистемы электротермический газификатор позволяет значительно уменьшать потребляемую активную мощность за счет перехода в автотермический режим газификации без снижения производительности по синтез-газу и работать на «рынке системных услуг» как регулируемая нагрузка. Электротехнологическая электродная установка позволяет использовать дешевую электрическую энергию ночных минимумов для выработки синтез-газа и получения углевосстановительными процессами ферросплавов из оксидов сырья и добавляемых рудных материалов. Электродная электротермическая установка обеспечивает широкий диапазон регулирования потребляемой электрической мощности, хорошую управляемость процесса при любом виде сырья, в том числе горючих твердых отходов. Высокотемпературные восстановительные процессы в электродных печах позволяют перерабатывать твердые топлива любого состава без предварительного размола и обогащения, переводить минеральную часть топлива в шлак, который может использоваться для получения строительных материалов. Содержащиеся в минеральной части топлива оксиды ряда металлов восстанавливаются и образуют ферросплав.
The aim of the work is to study the processes of electrothermal gasification of solid fuels in energy technological complexes and to assess the possibilities of using energy technological complexes for regulating load schedules of electric power systems. By the methods of mathematical and physical modeling of physicochemical processes of gasification of solid carbon- containing materials and energy conversion, the main characteristics of electro-technological complexes for the processing of solid carbon-containing materials are obtained. A technological scheme of a maneuverable consumer of electricity and power is proposed, allowing to participate in demand management and increase the efficiency of electric power systems, comprehensively process any solid types of fuels, and build municipal gasification systems for areas that do not have access to natural gas sources. It is shown that the energy potential of the synthesis gas obtained by thermoelectric gasification in electrode installations is several times higher than the cost of electricity for gasification. During the hours of maximum load of the power system, the electrothermal gasifier allows to significantly reduce the consumed active power due to the transition to the autothermal gasification mode without reducing the performance of synthesis gas and work in the “market of system services” as a regulated load. Electrotechnological electrode installation allows the use of cheap electric energy of nighttime minima for the production of synthesis gas and the recovery of ferroalloys from oxides of raw materials and ore materials to be added to the coal recovery process. Electrode electrothermal installation provides a wide range of regulation of consumed electrical power, good process controllability for any type of raw materials, including combustible solid waste. High-temperature reduction processes in electrothermal gasifiers make it possible to process fuel of any composition without enrichment and grinding, to convert the mineral part of solid fuel into slag, which can be used to produce building materials. The oxides of a number of metals contained in the mineral part of the fuel are reduced and form a ferroalloy.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.