Рябов Георгий Александрович - член международного комитета по технологии циркулирующего кипящего слоя, член международного комитета по конверсии топлив в кипящем слое, член комитета по использованию кипящего слоя при международном энергетическом агентстве, эксперт международного энергети-ческого агентства, член технического комитета по чистым угольным технологиям и секвестру CO2
Москва, Автозаводская 14
+7 495 1377770, доб. 2641
Ryabov Georgy Aleksandrovich - Member of the International Committee on Circulating Fluidized Bed Technology, Member of the International Committee on Fluidized Bed Fuel Conversion, Member of the Fluidized Bed Committee at the International Energy Agency, expert of the International Energy Agency, Member of the Technical Committee on Clean Coal Technologies and CO2 sequestration
Moscow, Avtozavodskay `14
+7 495 1377770, ext. 2641
Фоломеев Олег Михайлович - зам. руководителя отделения парогенераторов и топочных устройств
Москва, Автозаводская 14
+7 495 1377770, доб. 2641
Folomeev Oleg Mikhailovich - Head of Boilers and Furnaces Department
Moscow, Avtozavodskay `14
+7 495 1377770, ext. 2641
Выполнен анализ технологий с улавливанием и захоронением CO2 в результате процессов, в которых биомасса преобразуется в энергию или используется для производства материалов (BECCS). Показано, что они будут широко использоваться после 2030 года. Рассмотрены вопросы сжигания биомассы в циркулирующем кипящем слое (ЦКС), включая сжигание в среде кислорода с рециркуляцией СО2, которое может обеспечить углеродную нейтральность. Рассмотрены вопросы получения водорода различными способами, дано их сравнение по стоимости и углеродному следу. Отмечено, что производство «зеленого» водорода электролизом от энергии ветра и солнца вряд ли оправдано в условиях России. Поэтому интерес представляет исследование возможности использования электроэнергии от паросилового цикла при сжигании биомассы, как возобновляемого источника энергии. Выполнены расчеты по собственным методикам и приведены результаты расчетов установки с получением водорода при использовании котла с ЦКС паропроизводительностью 100 т/ч. Рассмотрены два варианта биомассы – щепа и пеллеты. Котел рассчитывался для воздушного сжигания, кислородного сжигания с рециркуляцией СО2 и вариантов с добавкой кислорода от электролизера при 50 % и 100 % подачи выработанной электроэнергии. Определены показатели котла и расходы водорода и кислорода в этих вариантах. Выполнена оценка приведенной стоимости водорода в течении жизненного цикла (LCOH), которая показала, что предложенная углеродно-нейтральная установка дает значение приведенных затрат на нижней границе существующих установок с электролизом из возобновляемых источников. Расчеты показали, что при переходе к полному кислородному сжиганию при плате за выбросы 30 дол/т СО2 LCOH будет порядка 2 дол/кг водорода. Такой проект BECCS будет достаточно перспективным. Показано, что косвенный углеродный след для предложенной установки равен 0,38 – 0,95 кг/кг и безусловно соответствует требования по низкоуглеродному водороду (углеродный след менее 4,4 кг/кг).
An analysis of CO2 capture and storage technologies resulting from processes in which biomass is converted to energy or used to produce materials (BECCS) was made. It is shown that they will be widely used after 2030. The issues of biomass combustion in a circulating fluidized bed (CFB) are considered, including combustion in an oxygen environment with CO2 recirculation, which can provide carbon neutrality. The issues of obtaining hydrogen by various methods are considered, their comparison in terms of cost and carbon footprint is given. It is noted that the production of "green" hydrogen by electrolysis from wind and solar energy is hardly justified in the conditions of Russia. Therefore, it is of interest to study the possibility of using electricity from the steam cycle when burning biomass as a renewable energy source. Calculations were made according to our own methods and the results of calculations of a plant with hydrogen production using a CFB boiler with a steam output of 100 t/h are presented. Two variants of biomass are considered - chips and pellets. The boiler was designed for air combustion, oxygen combustion with CO2 recirculation and variants with the addition of oxygen from the electrolyser at 50% and 100% of the generated electricity supply. The parameters of the boiler and the consumption of hydrogen and oxygen in these options are determined. A Levelized Life Cycle Cost of Hydrogen (LCOH) evaluation has been performed, showing that the proposed carbon neutral plant provides a levelized cost value at the lower end of existing plants with renewable electrolysis. Calculations have shown that when switching to full oxygen combustion with a payment for emissions of 30 USD/t CO2 LCOH, there will be about 2 USD/kg of hydrogen. Such a BECCS project will be quite promising. It is shown that the indirect carbon footprint for the proposed plant is 0.38 - 0.95 kg/kg and certainly meets the requirements for low-carbon hydrogen (carbon footprint less than 4.4 kg/kg).
The authors declare that there are no conflicts of interest present.