Покращення вловлювання двооксиду вуглецю з димових газів газотурбінних електростанцій шляхом застосування установок амінового очищення
Автор: Чиж Христина Вікторівна
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Теплоенергетика
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: заочна
Навчальний рік: 2024-2025 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Чиж Х.В., Матіко Г.Ф. (керівник). Покращення вловлювання двооксиду вуглецю з димових газів газотурбінних електростанцій шляхом застосування установок амінового очищення. Магістерська кваліфікаційна робота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2024. Розширена анотація Техногенна діяльність людини негативно впливає на навколишнє середовище та призводить до загострення екологічних проблем, пов’язаних із станом атмосферного повітря. Результатом роботи енергоємних виробництв є димові гази, що містять тверді частинки, оксиди сірки, вуглецю, азоту, які негативно впливають на екологію. На сьогодні дуже багато уваги приділяється проблемі видалення двооксиду вуглецю з димових газів, що утворюються в виробничих процесах різних галузей промисловості, включаючи енергетику, хімічну промисловість та металургію [1]. Високорозвинені індустріальні країни активно впроваджують новітні технології вловлювання та зберігання двооксиду вуглецю в енергетичному секторі. Розроблені технології передбачають вилучення двооксиду вуглецю на промислових підприємствах та його транспортування до місця захоронення з наступним зберіганням без контактування з атмосферою впродовж тривалого періоду часу. Впровадження цього виду технологій дасть можливість використовувати викопне паливо як основне джерело енергії із мінімальним навантаженням на довкілля. Україна характеризується однією з найбільш енергоємних економік у Європі та достатньо високим показником викидів техногенного двооксиду вуглецю в атмосферу. На сьогодні ці технології в нашій державі перебувають на початковій стадії свого розвитку. Практичне відставання України щодо використання передових технологій зумовлене необхідністю високих інвестиційних витрат на реалізацію такого виду проєктів, переважна більшість яких припадає саме на утилізацію двооксиду вуглецю [2]. Кліматичні норми в глобальному масштабі стають все більш жорсткішими, тому в найближчій перспективі Україна зустрінеться з необхідністю модернізації великих енергоємних підприємств, які працюють на викопному паливі, впровадження новітніх технологій вловлювання двооксиду вуглецю. Все це зумовлює необхідність у проведенні додаткових досліджень з метою формування економічних механізмів реалізації інвестиційних проєктів із вловлювання двооксиду вуглецю з наступним його захороненням. Об?єкт дослідження – установка амінового очищення димових газів від двооксиду вуглецю. Предмет дослідження – вплив термодинамічних характеристик вхідного потоку і концентрації СО2 в димових газах на ефективність протікання процесу взаємодії амінів з вуглекислим газом. Мета дослідження: пошук можливостей підвищення енергетичної ефективності процесу вилучення СО2 із застосуванням амінів і зниження капіталоємності проекту із забезпеченням ступеня вилучення СО2 з димових газів не менше 90 %. Для досягнення поставленої мети у магістерській кваліфікаційній роботі вирішуються такі завдання: 1. Виконання модельних досліджень впливу характеристик вхідного потоку димових газів (температура, тиск, концентрація СО2) на процес взаємодії аміну з двоокисом вуглецю в абсорбері. 2. Встановлення оптимальних параметрів експлуатації установки, що дає можливість мінімізувати капітальні і експлуатаційні витрати виробництва при забезпеченні заданого ступеня вилучення СО2 з димових газів не менше 90 %. 3. Формулювання практичних рекомендацій стосовно режиму експлуатації встановлення амінового очищення. 4. Розробка схеми автоматизації колони абсорбера, призначеної для ефективної взаємодії аміну з двооксидом вуглецю. 5. Оцінювання ефективності проекту. В Україні проекти CCUS, направлені на вловлювання, утилізацію та геологічне захоронення двооксиду вуглецю, на сьогоднішній день знаходяться на стадії дослідження, немає досвіду промислової реалізації такого проекту. Враховуючи високу вартість розробки і впровадження подібних рішень, а також фактичну відсутність прибуткової частини необхідно проводити модельні дослідження із виявлення можливостей зниження капітальних і експлуатаційних витрат. Особливо варто сконцентрувати увагу на установці вловлювання вуглекислого газу, оскільки вартість процесу вилучення СО2 може складати до 2/3 всієї вартості проекту. В результаті проведених досліджень були встановлені наступні основні характеристики підготовки вхідного потоку димових газів перед абсорбером: 1) тиск димових газів на рівні атмосферного, без попереднього стиснення після котлів-утилізаторів або газотурбінної ТЕС; 2) температура димових газів перед абсорбером не вище 45 °С, із застосуванням попереднього охолодження у апаратах повітряного охолодження; 3) склад початкового потоку димових газів – без змін (у разі відсутності зовнішнього джерела двооксиду вуглецю). Ключові слова: декарбонізація, модернізація виробництва, димові гази, газотурбінні ТЕС, тепломасообмінне обладнання. Перелік використаних джерел літератури: 1. Матківський, C. В. (2022). Узагальнення основних досліджень з уловлювання та зберігання діоксиду вуглецю в рамках декарбонізації енергетичного сектору України. Нафтогазова енергетика, № 2(38), С. 35 – 50. https://doi.org/10.31471/1993-9868-2022-2(38)-35-50 2. Кіт, Уііріскі (2013) Уловлювання та зберігання вуглецю: Українські перспективи для промисловості та забезпечення енергетичної безпеки. Осло, Норвегія: Беллона.