Насосы и арматура KSB для уменьшения углеродного следа

Испытательный стенд

Если промышленные предприятия и энергогенерирующие компании ставят своей целью стать более экологичными, им нужно найти способ, как изолировать, транспортировать и безопасно хранить или перерабатывать производимый в результате их деятельности диоксид углерода (СО2). Выделение и сокращение выбросов СО2 известно во всем мире как технология улавливания и захоронения углерода (carbon capture and storage technology — CCS) , а его последующее использование называется улавливанием и утилизацией (CCU).

Концерн KSB имеет большой наработанный опыт применения насосного оборудования для технологических процессов обработки и транспортировки СО2 . В своих конструкторских лабораториях и на испытательных стендах специалисты компании создают новые модели оборудования, совершенствуют конструкции узлов и деталей, разрабатывают и испытывают материалы, а также тестируют работу агрегатов в различных режимах, широком диапазоне нагрузок, меняющихся условиях эксплуатации или параметров перекачиваемой среды.
Испытательная установка замкнутого цикла, выполненная из нержавеющей стали, позволяет моделировать различные ситуации с применением одноступенчатого центробежного насоса. Это необходимо для протоколирования, сбора, обработки и анализа ценных данных, полученных в результате испытаний.
Как и любая другая жидкость под давлением, сжиженный диоксид углерода предъявляет строгие требования к насосным системам. Например, в конструктивном исполнении оборудования должна быть предусмотрена готовность к изменению плотности перекачиваемой среды на входе и выходе из насоса. Такие системы также должны быть оптимально загерметизированы, чтобы предотвратить утечку и, как следствие, образование льда. Двойные торцовые уплотнения с регулировкой давления затворной жидкости уже прошли успешные испытания на испытательном стенде. В настоящее время проходят испытания других барьерных жидкостей и систем уплотнения. Кроме того, концепция безопасности испытательного стенда касается не только надлежащей герметизации, но и обнаружения СО2. Испытательный стенд можно нагревать и охлаждать по мере необходимости при снятии измерений для сравнения характеристик диоксида углерода в различных состояниях и смесях. Перекачиваемая среда может перемешиваться и перемещаться, а давление в системе может быть увеличено до 100 бар. Температура, давление, объемный расход, крутящий момент на валу и плотность фиксируются датчиками и сравниваются с расчетными параметрами. Эти испытания способствуют модернизации, совершенствованию и разработке новых конструкций гидравлики насосов для решения узкоспециализированных технологических задач.

Захват CO2 до сжигания
Захват CO2 до сжигания
Улавливание СО2 в процессе сжигания
Улавливание СО2 в процессе сжигания
Метод кислородно-топливного сжигания
Метод кислородно-топливного сжигания


Полный цикл обработки - это технологическая цепочка, звеньями которой являются улавливание, сжижение, перекачивание и транспортировка углерода для последующего хранения или утилизации. Улавливание СО2 осуществляется несколькими методами. Один из них – это метод захвата СО2 до сжигания.

В данном методе СО2 улавливается до сжигания. Это связано с тем, что уголь подвергается воздействию высоких температур и высокому давлению в газификаторе и последующее преобразование в синтез-газ, состоящий в основном из водорода (H2) и окиси углерода (CO). В процессе реакции сдвига синтез-газ превращается в водород и СО2, который может улавливаться. Водород служит топливом для выработки энергии в газовой турбине. Данный процесс получил название комбинированный цикл с внутрицикловой газификацией угля (IGCC) и применяется в основном на предприятиях нового типа.

Метод улавливания СО2 в процессе сжигания подразумевает выделение СО2 из дымовых газов. Существует несколько разных способов очистки дымовых газов: физические и химические. Во-первых, дымовой газ очищается от золы, серы и оксидов азота, далее охлаждается. Затем его пропускают через скруббер (абсорбер), где растворитель улавливает СО2. Затем насыщенный диоксидом углерода растворитель прокачивается через десорбер, где подогревается для отделения СО2 от растворителя и подготовки к дальнейшей обработке. Растворитель возвращается и может использоваться вторично в данном технологическом процессе.

Одним из методов также является метод кислородно-топливного сжигания. Как следует из самого названия, этот метод захвата СО2 основан на сжигании топлива (угля) с использованием чистого кислорода вместо воздуха в качестве основного окислителя. Соответственно, первым шагом является разделение воздуха, необходимого для сжигания, на кислород и азот. Топливо, сжигаемое кислородом, дает более высокую концентрацию СО2 в дымовом газе. Далее зола, оксиды серы SO2, SO3 и другие примеси удаляются из дымовых газов, а газ охлаждается до такой низкой температуры, что содержащаяся в нем вода конденсируется, оставляя чистый СО2, который может быть захвачен и сжижен для дальнейшей транспортировки, хранения или утилизации.
Использование центробежного насоса для сжижения, перекачки и транспортировки сверхктирической среды СО2 имеет множество преимуществ. Это позволяет обойтись без последней стадии технологического процесса - собственно сжижения, следовательно, требует меньше энергозатрат. Поскольку весь процесс происходит при низких температурах, значительно снижаются и теплопотери, а материал не подвергается термическим нагрузкам. С помощью центробежного насоса можно сэкономить до 23% энергии, затрачиваемой на процесс сжижения СО2.
Диоксид углерода может транспортироваться на большие расстояния только по трубопроводу или в сжиженном виде морским транспортом. В обоих случаях необходимы насосы высокого давления, специально разработанные для этой области применения.
Насосы высокого давления в специальном исполнении также необходимы для закачки СО2 на хранение в глубоких подземных геологических образованиях. Цель такого подземного хранения состоит в предотвращении попадания СО2 в атмосферу и снижении негативного влияния парникового газа на экологию планеты. В случаях когда традиционные методы добычи невозможны, СО2 может закачиваться под землю с целью повышения нефтеотдачи, иными словами, для третичной добычи сырой нефти или природного газа, поскольку СО2 увеличивает давление в нефтяном пласте и снижает вязкость нефти.
Каждая единица оборудования KSB является воплощением надежности и безопасности. Насосы и трубопроводная арматура KSB идеально подходят для всех технологических процессов связанных с обращением с СО2. Прошедшая испытания, качественная продукция KSB , многолетний опыт и конструкторские наработки, квалификация наших технических специалистов гарантируют бесперебойную работу всех систем.


 

Все пресс-релизы

Additional Information
New content item

Опыт модернизации питательных насосов Костромской ГРЭС

Статья написана в соавторстве технических специалистов концерна KSB и «Интер РАО — Электрогенерация».

Опыт модернизации питательных насосов Костромской ГРЭС1 MB