Второе важное направление — газификация каменного угля водяным паром в синтез-газ в реакторе с погружным теплообменником и с последующим метанированием. При этом тепло, произведенное в атомном реакторе, гелием передают во вторичный циркуляционный контур (температура гелия меняется от 900 до 200 °С, так как при принятой температуре гелия на выходе из реактора 950 °С в настоящее время необходим температурный перепад не менее чем в 50 °С с вторичным контуром). Газификацию углей ведут при 4 МПа в интервале 900—770 °С; интервал 770—200 °С используют в паросиловой установке. В уже упомянутом исследовании соответствующую модельную установку обозначили А32. Она характеризуется следующими показателями:
Тепловая мощность реактора, МВт | 3 000 |
Электрическая мощность (брутто), МВт | 1 015 |
Отпуск электроэнергии, МВт | 815 |
Производительность по каменному углю, т/ч | 215 |
Производство газа (метан и высшие углеводороды) для передачи в сеть (Qв = 40 436 кДж/м3), млрд. м3/год | 1,24 |
Производство побочных продуктов (масло и смола), т/ч | 47,5 |
Для этого случая потребные капиталовложения оценивают в 1807 млн. марок ФРГ или, включая проценты на вложенный в строительство капитал, 2093 млн. марок. Стоимость сырья, находящегося в переработке, примерно такая же, как указывалось выше; цена 1 т каменного угля 98 марок ФРГ, или 14 марок за 4,2 • 106 кДж. При одинаково низких отчислениях на платежи по нетоварным операциям оказывается, в соответствии с рис. 195 (стр. 499) и рис. 197, что в основном варианте затраты на производство синтетического метана составляют 28 марок ФРГ за 2,2-106 кДж.
Рис. 196. Зависимость затрат па производство синтетического метана гидрогазификацией бурого угля от цены угля при различных панах на отпускаемую электроэнергию (ФРГ, 1973—1974 гг.) [19]. Цифры на прямых—цена I кВт • ч, пфенинги ФРГ.
Рис. 197. Зависимость затрат на производство синтетического метана газификацией каменного угля водяным паром от цены угля при различных ценах на отпускаемую электроэнергию (ФРГ, 1973—1974 гг.) [19]. Цифры на кривых —цена I кВт • ч, пфенинги ФРГ.
При цене каменного угля в настоящее время (франко-завод) 20,70 марок ФРГ за 4,2-106 кДж затраты на метан, согласно рис. 197, повысились бы до 34 марок, т. е. до величины, значительно более низкой, чем приводимые в табл. 65; затраты на производство метана из каменного угля составили 54 марки ФРГ за 4,2-106 кДж. При этом следует обратить внимание, что в настоящее время можно ожидать значительно более высоких капиталовложений в атомный реактор и установку газификации, особенно из-за применения хромо-никелевых сталей для газогенератора. Кроме того, приняты очень низкие платежи по нетоварным операциям. С другой стороны, при гидрогазификации бурого угля на типовой установке А32, предназначенной для газификации каменного угля, образуется значительный избыток вырабатываемой электроэнергии для передачи во внешнюю сеть. Поэтому цена 1 кВт-ч электроэнергии влияет на затраты на производство метана. Если бы приняли цену 5 пфеннигов ФРГ, как при расчете расходов на угле- и нефтехимические процессы, то расходы на метан и при более высокой цене на каменный уголь снизились бы, в соответствии с рис. 197, до 26 марок ФРГ за 4,2-106 кДж.
Способ газификации каменного угля водяным паром может представить интерес не только для производства синтетического метана для дальнего газоснабжения, но и для получения синтез-газа для химической переработки, так как в этом случае образуется первичный синтез-газ и отпадает последующая ступень метанирования. Напротив, для этой цели была бы менее пригодна гидрогазификация бурого угля в сочетании с атомным реактором, так как по этой технологии первоначально образуется метан, который затем следует конвертировать в синтез-газ (это и без того необходимо делать для покрытия потребности в водороде для гидрогенизации). Возможности производства синтез-газа и метана из угля пополняются новыми опытно-конструкторскими работами по эффективному использованию тепла, выделяющегося в атомных реакторах. Эти разработки оправдывают дальнейшее изучение экономики процесса.