ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ (В ПРОЦЕССЕ РАЗРАБОТКИ) Научно Технический Центр ПЛАЗЕР г. Киев E-mail: plasma@svp.relc.com E-mail: plasma@svp.relc.com Тел: - презентация

1 ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ (В ПРОЦЕССЕ РАЗРАБОТКИ) Научно Технический Центр ПЛАЗЕР г. Киев Тел: Тел: Факс: Факс:

2 Плазменная обработка низкореакционных углей Плазменная обработка низкореакционных углей Радикальное улучшение эффективности использования твердого топлива может быть достигнуто только при использовании принципиально новых технологий. Плазменная технология представляется многообещающей среди альтернативных. Она обеспечивает существенную экономию за счет снижения доли топлива в стоимости энергии и улучшение экологических показателей ТЭЦ, работающих на твердом топливе. Плазмотрон и его установка на прямоточную угольную горелку Снижение образования NOx и мехнедожога

3 Плазменная обработка низкореакционных углей Основной принцип плазменно-энергетической технологии Умножение мощности Плазменно- струйный реактор Плазменная струя (10kW ) Угольный факел (200 kW)

4 Плазменно- энергетическая технология плазменно- паровой конверсии угля Плазменно- энергетическая технология плазменно- паровой конверсии угля Схема плазменно-струйного реактора Кварцевая труба муфель Комбинированная плазменноугольная горелка Плазмотрон Вторичный воздух Воздушно- плазменная струя Муфель Плазмотрон Питатель-дозатор угольной пыли Пульт управления Источник электропитания Водяной пар

5 Ноль отходов при интегрировании плазменно- дуговой технологии в угольные ТЭЦ При плазменном пиролизе твердые бытовые и другие органические отходы (ТБО) превращаются в энергию - синтез-газ и инертный остеклованный твердый остаток. Особенности процесса плазменного пиролиза: При плазменном пиролизе твердые бытовые и другие органические отходы (ТБО) превращаются в энергию - синтез-газ и инертный остеклованный твердый остаток. Особенности процесса плазменного пиролиза: Металлическая или стеклянная ванна расплава обеспечивает протекание процесса при стабильно высокой температуре; Металлическая или стеклянная ванна расплава обеспечивает протекание процесса при стабильно высокой температуре; Высокая температура приводит к разрушению сложных материалов в простые компоненты; Высокая температура приводит к разрушению сложных материалов в простые компоненты; Высокие скорости реакций предотвращают образование сложных формирований (диоксины и фураны); Высокие скорости реакций предотвращают образование сложных формирований (диоксины и фураны); Водяной пар смещает реакцию в сторону удаления углерода Водяной пар смещает реакцию в сторону удаления углерода C + H2O Н2 + СО C + H2O Н2 + СО Газообразные продукты – топливная газовая смесь (синтез-газ), Газообразные продукты – топливная газовая смесь (синтез-газ),

6

7 Концепция интегрирования плазменной переработки ТБО с угольными ТЭЦ заключается в следующем: Концепция интегрирования плазменной переработки ТБО с угольными ТЭЦ заключается в следующем: Располагают плазменный модуль производительностью 1000 т/сутки в комплексе с существующими работающими на угле электростанциями. Располагают плазменный модуль производительностью 1000 т/сутки в комплексе с существующими работающими на угле электростанциями. Количество угля, поставляемого на ТЭЦ будет уменьшено, пропорционально к тепловой мощности ТБО. Количество угля, поставляемого на ТЭЦ будет уменьшено, пропорционально к тепловой мощности ТБО. Синтез-газ от плазменной системы подается непосредственно в пылеугольную топку, чтобы добавить тепловую мощность и обеспечить подсветку пылеугольного факела. Синтез-газ от плазменной системы подается непосредственно в пылеугольную топку, чтобы добавить тепловую мощность и обеспечить подсветку пылеугольного факела. ТБО заменяют большие объемы угля, устраняют потребность для подсветки в природном газа (мазуте) повышают рентабельность и улучшают экологию. ТБО заменяют большие объемы угля, устраняют потребность для подсветки в природном газа (мазуте) повышают рентабельность и улучшают экологию. Снижаются капитальные затраты на строительство завода по переработке ТБО (Рис.3), поскольку используются существующие инфрастуктуры: паровая система, сеть транспортирования, газовая система и др. Снижаются капитальные затраты на строительство завода по переработке ТБО (Рис.3), поскольку используются существующие инфрастуктуры: паровая система, сеть транспортирования, газовая система и др.

8 Источник энергииТепловой эквивалент, 2,5 1ккалПлазменная переработка ТБО (1)0,9Геотермальный (2)0,47Биогаз (2)0,12Солнце (2)0,09Ветер (2)0,04 1 – предполагается т/день 2 - экстраполируется из статистических данных 1999 г.

9 Резюме Резюме Если к 2020 г. (когда по прогнозам цена на газ вдвое превысит цену угля) все ТБО Если к 2020 г. (когда по прогнозам цена на газ вдвое превысит цену угля) все ТБО обрабатывать плазмой в работающих на угле электростанциях ( т/день), ТБО могли бы: обрабатывать плазмой в работающих на угле электростанциях ( т/день), ТБО могли бы: снабжать приблизительно 5 % потребностей электричества; снабжать приблизительно 5 % потребностей электричества; заменить приблизительно 14 миллионов т/год угля; заменить приблизительно 14 миллионов т/год угля; устранить приблизительно 1,5 миллионов т/год угольной золы, направляемой в отвалы; устранить приблизительно 1,5 миллионов т/год угольной золы, направляемой в отвалы; обеспечить значительно более чистые выбросы в атмосферу; обеспечить значительно более чистые выбросы в атмосферу; Успешному продвижению плазменно-дуговых технологий в крупнотоннажное производство способствуют примеры успешного промышленного использования в различных странах мира. Тормозом является отсутствие нормативов и разрешений, а также общественное непринятие. Успешному продвижению плазменно-дуговых технологий в крупнотоннажное производство способствуют примеры успешного промышленного использования в различных странах мира. Тормозом является отсутствие нормативов и разрешений, а также общественное непринятие.

10 Средний прирост производства солнечной электроэнергии в мире с 1990 г по 2001 г составил 22% в год. В ближайшие годы ожидаются более высокие темпы роста c соответствующим наращиванием производства высокочистого солнечного кремния - с тонн в 2001 г до тонн в 2010 г. МВт

11 Прогноз индустрии высокочистого кремния Возможности электронной промышленности Ожидаемая потребность

12 Цена кремния определяется его чистотой и сегодня эта зависимость выглядит следующим образом

13 Производство солнечного кремния Равновесный выход кремния (температура, давление)

14 Производство солнечного кремния Согласно термодинамическим расчетам 100% разложение моносилана происходит уже при 700 К. Согласно термодинамическим расчетам 100% разложение моносилана происходит уже при 700 К. Экспериментальные данные дают более высокое значение температуры Т « 1000 К, но в любом случае распад SiH4 происходит Экспериментальные данные дают более высокое значение температуры Т « 1000 К, но в любом случае распад SiH4 происходит при температурах много меньших температуры плавления кремния при температурах много меньших температуры плавления кремния Тпл.Si = 1690 К. Тпл.Si = 1690 К.

15 Установка электродугового разложения моносилана должна удовлетворять следующим требованиям: 1. Обеспечивать высокую степень перевода кремния в конденсированную фазу; 1. Обеспечивать высокую степень перевода кремния в конденсированную фазу; 2. Обеспечивать необходимый гранулометрический состав получаемого продукта; 2. Обеспечивать необходимый гранулометрический состав получаемого продукта; 3. Исключать загрязнение получаемого кремния продуктами эрозии электродов; 3. Исключать загрязнение получаемого кремния продуктами эрозии электродов; 4. Иметь достаточно высокую производительность и малые энергозатраты. 4. Иметь достаточно высокую производительность и малые энергозатраты.

16 Зависимость энергозатрат от температуры

17 Производство солнечного кремния при оптимальных температурном режиме и степени разбавления SiH4 (1:2), а так же учитывая кпд плазмотрона ( >0,5) уровень при оптимальных температурном режиме и степени разбавления SiH4 (1:2), а так же учитывая кпд плазмотрона ( >0,5) уровень энергозатрат можно оценить как МДж (4-6 квт час) на кг Si. энергозатрат можно оценить как МДж (4-6 квт час) на кг Si. Достигнутый к настоящему времени уровень развития плазменной техники позволят рассчитывать на создание установки мощностью 1-2 МВт и Достигнутый к настоящему времени уровень развития плазменной техники позволят рассчитывать на создание установки мощностью 1-2 МВт и производительностью до кг/час Si. производительностью до кг/час Si.

18 Плазмохимический реактор для пиролиза силана

19 Водородный плазмотрон 200 кВт для пиролиза силана

20 Опытная установка плазменного пиролза силана

21 Работа плазмотрона для пиролиза силана

22 Зарождение частиц кремния из пара в плазме

23 Производительность плазменного агрегата с плазмотроном мощностью 200 кВт составляет 50 кг/час кремния. Это обеспечивает при трехсменной работе и 220 рабочих днях в году ~ 200 т/год кремния. Производительность плазменного агрегата с плазмотроном мощностью 200 кВт составляет 50 кг/час кремния. Это обеспечивает при трехсменной работе и 220 рабочих днях в году ~ 200 т/год кремния. Производство солнечного кремния

24 ПЛАЗМЕННО-ДУГОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ НОВОГО ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОГО ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА Такой газ образуется в условиях очень интенсивных магнитных полей в электрической дуге, погруженной в перерабатываемое жидкое сырье

25 ПЛАЗМЕННО-ДУГОВАЯ УСТАНОВКА ПОЛУЧЕНИЯ НОВОГО ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОГО ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА ДЛЯ АВТОТРАНСПОРТА

26 РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОДУГОВЫХ ГЕНЕРАТОРОВ ПАРОВОДЯНОЙ ПЛАЗМЫ Паровой плазмотрон 40 КВт Лабораторная пароплазменная Установка мощностью 40 КВт

27 РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОДУГОВЫХ ГЕНЕРАТОРОВ ПАРОВОДЯНОЙ ПЛАЗМЫ С РЕКУПЕРАТИВНЫМ ПОДОГЕВОМ ПАРА