An Analysis of Technologies for Electricity and Synthetic Liquid Fuel Co-production from the Gas of Underground Coal Gasification
Keywords:
methanol, underground coal gasification, electricity production, mathematical modeling, synthetic liquid fuels
Abstract
The relevance of the study is stemming from a growing interest in underground coal gasification technologies (UCG). This follows from exhaustion of the world oil and gas reserves, availability of a significant amount of coal deposits in various countries around the world, a growing demand for energy, and the threat of global climate change. Recent years have seen a drastically grown interest in UCG. In contrast to all major programs of the 20th century, this interest is stimulated by private capital in response to record high prices for oil and energy carriers. In addition, UCG studies have been resumed: more than 30 tests are conducted or planned in Australia, China, India, South Africa, New Zealand, Canada and the United States.
The aim of the study is to develop competitive UCG gas-based technologies for producing electricity and synthetic liquid fuels.
A promising line of using UCG gas for combined production of synthetic liquid fuel (methanol) and electricity is studied. A detailed mathematical model of the relevant plant has been developed by using an efficient computation system elaborated at the Melentiev Energy Systems Institute of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences (ESI SB RAS), called a computer aided software development system (CASDS). By using the model, a technical and economic optimization of schemes and parameters was carried out, which made it possible to estimate the proposed coal processing method competitiveness conditions. The sensitivity of the plant economic indicators to changes in external conditions has been analyzed.
The cost of diesel fuel in the eastern regions of Russia was analyzed, and it has been concluded from the obtained analysis results that the methanol produced by the energy-and-processing plant is competitive with expensive commercial diesel fuel, and that the introduction of such systems is economically expedient.
References
1. Guangjian L., Zheng L., Minghua W., Wei-Dou N. Energy Savings by Co-production: a Methanol/Electricity Case Study // Appl. Energy. 2010. V. 87. Pp. 2854—2859.
2. What is Methanol, Its Uses, Energies [Электрон. ресурс] www.methanol.org (дата обращения 27.12.2021).
3. Moellenbruck F., Kempken T., Dierks M., Oeljeklaus G., Goerner K. Cogeneration of Power and Methanol Based on a Conventional Power Plant in Germany // J. Energy Storage. 2018. V. 19. Pp. 393—401.
4. Basile A., Dalena F. Methanol: Science and Engineering. N.-Y.: Elsevier, 2017.
5. Yang Sh., Xiao Zh., Deng Ch., Liu Zh., Zhou H., Ren J., Zhou T. Techno-economic Analysis of Coal-to-liquid Processes with Different Gasifier Alternatives // J. Cleaner Production. 2020. V. 253. P. 120006.
6. Lv L., Zhu L., Li H., Li B. Methanol-power Production Using Coal and Methane as Materials Integrated with a Two-level Adjustment System // J. Taiwan Institute of Chem. Eng. 2019. V. 97. Pp. 346—355.
7. Kler A.M., Tyurina E.A., Mednikov A.S. A Plant for Methanol and Electricity Production: Technical-Economic Analysis // Energy. 2018. V. 165. Pp. 890—899.
8. Кондырев Б.И., Белов А.В., Маннанголов Д.Ш. Развитие технологии подземной газификации угля. Перспективы освоения угольных месторождений Дальнего Востока // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2007. № 1. C. 297—300.
9. Кондырев Б.И., Белов А.В., Ларионов М.В. Становление и развитие технологии подземной газификации угля // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2003. № 4. C. 233—234.
10. Кондырев Б.И., Нисковский А.Ю. Основные направления совершенствования подземной газификации угля // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2000. № 5. C. 127—128.
11. Рубан А.Д. Подземная газификация угля новый этап технологического и инвестиционного развития // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2007. № 2. C. 288—300.
12. Жуков Е.М., Кропотов Ю.И., Лугинин И.А., Чижик Ю.И. Перспективы применения подземной газификации в старопромышленных районах Кузбасса // Молодой ученый. 2016. № 2(106). С. 146—148.
13. Waheed Bhuttoa A., Bazmibc A.A., Zahedib G. Underground Coal Gasification: from Fundamentals to Applications. Progress in Energy and Combustion // Sci. 2013. V. 39. Pp. 189—214.
14. Клер А.М., Тюрина Э.А. Оптимизационные исследования энергетических установок и комплексов. Новосибирск: Гео, 2016.
15. Tyurina E.A., Mednikov A.S. Energy Efficiency Analyses of Combined-cycle Plant // Advances in Energy Research. 2015. V. 3. Pp. 195—203.
16. Кондырев Б.И., Белов А.В., Николайчук Н.А., Звонарёв М.И., Гребенюк И.В. Состояние и перспективы развития подземной газификации угля на Дальнем Востоке России // Вологдинские чтения. 2012. № 80. С. 213—215.
17. Кондырев Б.И., Белов А.В., Иванов А.Н. Новые технические решения в технологии подземной газификации как фактор актуализации ее применения на угольных месторождениях дальнего Востока // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2005. № S3. C. 177—188.
18. Энергетическая стратегия России на период до 2035 года [Электрон ресурс] www.minenergo.gov.ru/node/1026 (дата обращения 27.12.2021).
19. Крейнин Е.В. Технико-экономические перспективы подземной газификации угля // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2009. № 5. С. 347—352.
20. Зоря А.Ю., Крейнин Е.В. От подземной газификации угольных пластов к синтезу углеводородных топлив // Газохимия. 2009. № 1(5). С. 18—20.
21. Васючков Ю.Ф., Мельник В.В., Абрамкин Н.И., Савин И.И. Газовое углеводородное топливо из угля — будущая основа тепловой энергетики // Известия ТулГУ. Науки о Земле. 2017. № 4. С. 131—140.
22. Caineng Z., Yanpeng C., Lingfeng K., Fenjin S., Shanshan C., Zhen D. Underground Coal Gasification and its Strategic Significance to the Development of Natural Gas Industry in China // Petroleum Exploration and Development. 2019. V. 46. Pp. 205—215.
23. Jun X., Lin X., Xiangming H., Weimin Ch., Weitao L., Zhigang W. Technical Application of Safety and Cleaner Production Technology by Underground Coal Gasification in China // J. Cleaner Production. 2020. V. 250. Pp. 119487—119501.
24. Perkins G. Underground Coal Gasification — Pt. I: Field Demonstrations and Process Performance // Progress in Energy and Combustion Sci. 2018. V. 67. Pp. 158—187.
25. Perkins G. Underground Coal Gasification — Pt. II: Fundamental Phenomena and Modeling // Progress in Energy and Combustion Sci. 2018. V. 67. Pp. 234—274.
26. Faqiang S. e. a. Monitoring and Evaluation of Simulated Underground Coal Gasification in an Ex-situ Experimental Artificial Coal Seam System // Appl. Energy. 2018. V. 223. Pp. 82—92.
27. Крейнин Е.В. Подземная газификация углей: основы теории и практики, инновации. М.: ООО «Корина-офсет», 2010.
28. Клер А.М. Эффективные методы схемно-параметрической оптимизации сложных теплоэнергетических установок: разработка и применение. Новосибирск: Гео, 2018.
29. Клер А.М., Деканова Н.П., Тюрина Э.А. Теплосиловые системы: Оптимизационные исследования. Новосибирск: Наука, 2005.
30. Kler A.M., Zharkov P.V., Epishkin N.O. An Effective Approach to Optimizing the Parameters of Complex Thermal Power Plants // Thermophysics and Aeromechanics. 2016. V. 23. Pp. 289—296.
31. Kler A.M., Tyurina E.A. Production of Products of Deep Coal Processing: Modeling of Technologies, Comparison of Efficiency // Burning and Plasma Chem. 2007. V. 4. Pp. 276—281.
32. Berezina L.A. e. a. An in SITU IR Spectroscopic Study of Methanol Conversion on an SNM-1 Catalyst // Kinetics and Catalysis. 2009. V. 50. Pp. 775—783.
33. Rozovskii A.Ya., Lin G.I. Fundamentals of Methanol Synthesis and Decomposition // Topics in Catalysis. 2003. V. 22. Pp. 137—150.
34. Розовский А.Я., Лин Г.И. Теоретические основы процесса синтеза метанола. М.: Химия, 1990.
35. Крейнин Е.В., Стрельцов С.Г., Сушенцова Б.Ю. Анализ и перспективы современных проектов подземной газификации углей в мире // Уголь. 2011. № 1. С. 40—43.
36. Гридин С.В., Вертела С.А. Анализ перспектив и методов использования газогенераторного газа с целью разработки энергоэффективных решений по экономии энергоресурсов // Энергосбережение. Энергетика. Энергоаудит. 2013. № 8(114). С. 31—40.
37. Mao Fei. Underground Coal Gasification (UCG): a New Trend of Supply-side Economics of Fossil Fuels // Natural Gas Industry B. 2016. V. 3. Pp. 312—322.
38. Regional Energy Commission of the Sakhalin Region [Электрон. ресурс] www.rec.admsakhalin.ru/tarfy/ (дата обращения 27.12.2021).
39. Far Eastern Energy Company Branch of Khabarovskenergosbyt. [Электрон. ресурс] www.dvec.ru/khabsbyt/private_clients/tariffs/ (дата обращения 27.12.2021).
40. Far Eastern Energy Company Branch of Dalenergosbyt [Электрон. ресурс] www.dvec.ru/dalsbyt/private_clients/tariffs/ (дата обращения 27.12.2021).
41. Federal State Statistics Service [Электрон. ресурс] www.gks.ru/folder/10705 (дата обращения 27.12.2021).
---
Для цитирования: Тюрина Э.А., Медников А.С., Елсуков П.Ю., Жарков П.В., Зубова Е.В. Анализ технологий совместного производства электроэнергии и синтетического жидкого топлива из газа подземной газификации угля // Вестник МЭИ. 2022. № 3. С. 23—34. DOI: 10.24160/1993-6982-2022-3-23-34.
---
Исследования выполнены в рамках государственного задания (№ ФВЭУ-2021-0005) Программы фундаментальных исследований Российской Федерации на 2021–2030 гг. и программы Иркутского национального исследовательского технического университета по направлению магистратуры 13.04.01 «Теплоэнергетика и теплотехника»
#
1. Guangjian L., Zheng L., Minghua W., Wei-Dou N. Energy Savings by Co-production: a Methanol/Electricity Case Study. Appl. Energy. 2010;87:2854—2859.
2. What is Methanol, its Uses, Energies [Elektron. Resurs] www.methanol.org (Data Obrashcheniya 27.12.2021).
3. Moellenbruck F., Kempken T., Dierks M., Oeljeklaus G., Goerner K. Cogeneration of Power and Methanol Based on a Conventional Power Plant in Germany. J. Energy Storage. 2018;19:393—401.
4. Basile A., Dalena F. Methanol: Science and Engineering. N.-Y.: Elsevier, 2017.
5. Yang Sh., Xiao Zh., Deng Ch., Liu Zh., Zhou H., Ren J., Zhou T. Techno-economic Analysis of Coal-to-liquid Processes with Different Gasifier Alternatives. J. Cleaner Production. 2020;253:120006.
6. Lv L., Zhu L., Li H., Li B. Methanol-power Production Using Coal and Methane as Materials Integrated with a Two-level Adjustment System. J. Taiwan Institute of Chem. Eng. 2019;97:346—355.
7. Kler A.M., Tyurina E.A., Mednikov A.S. A Plant for Methanol and Electricity Production: Technical-Economic Analysis. Energy. 2018;165:890—899.
8. Kondyrev B.I., Belov A.V., Mannangolov D.Sh. Razvitie Tekhnologii Podzemnoy Gazifikatsii Uglya. Perspektivy Osvoeniya Ugol'nykh Mestorozhdeniy Dal'nego Vostoka. Gornyy Informatsionno-analiticheskiy Byulleten'. 2007;1:297—300. (in Russian).
9. Kondyrev B.I., Belov A.V., Larionov M.V. Stanovlenie i Razvitie Tekhnologii Podzemnoy Gazifikatsii Uglya. Gornyy Informatsionno-analiticheskiy Byulleten'. 2003;4:233—234. (in Russian).
10. Kondyrev B.I., Niskovskiy A.Yu. Osnovnye Napravleniya Sovershenstvovaniya Podzemnoy Gazifikatsii Uglya. Gornyy Informatsionno-analiticheskiy Byulleten'. 2000;5:127—128. (in Russian).
11. Ruban A.D. Podzemnaya Gazifikatsiya Uglya Novyy Etap Tekhnologicheskogo i Investitsionnogo Razvitiya. Gornyy Informatsionno-analiticheskiy Byulleten'. 2007;2:288—300. (in Russian).
12. Zhukov E.M., Kropotov Yu.I., Luginin I.A., Chizhik Yu.I. Perspektivy Primeneniya Podzemnoy Gazifikatsii v Staropromyshlennykh Rayonakh Kuzbassa. Molodoy Uchenyy. 2016;2(106):146—148. (in Russian).
13. Waheed Bhuttoa A., Bazmibc A.A., Zahedib G. Underground Coal Gasification: from Fundamentals to Applications. Progress in Energy and Combustion. Sci. 2013;39:189—214.
14. Kler A.M., Tyurina E.A. Optimizatsionnye Issledovaniya Energeticheskikh Ustanovok i Kompleksov. Novosibirsk: Geo, 2016. (in Russian).
15. Tyurina E.A., Mednikov A.S. Energy Efficiency Analyses of Combined-cycle Plant. Advances in Energy Research. 2015;3:195—203.
16. Kondyrev B.I., Belov A.V., Nikolaychuk N.A., Zvonarev M.I., Grebenyuk I.V. Sostoyanie i Perspektivy Razvitiya Podzemnoy Gazifikatsii Uglya na Dal'nem Vostoke Rossii. Vologdinskie Chteniya. 2012;80:213—215. (in Russian).
17. Kondyrev B.I., Belov A.V., Ivanov A.N. Novye Tekhnicheskie Resheniya v Tekhnologii Podzemnoy Gazifikatsii kak Faktor Aktualizatsii ee Primeneniya na Ugol'nykh Mestorozhdeniyakh Dal'nego Vostoka. Gornyy Informatsionno-analiticheskiy Byulleten'. 2005;S3:177—188. (in Russian).
18. Energeticheskaya Strategiya Rossii na Period do 2035 Goda [Elektron Resurs] www.minenergo.gov.ru/node/1026 (Data Obrashcheniya 27.12.2021). (in Russian).
19. Kreynin E.V. Tekhniko-ekonomicheskie Perspektivy Podzemnoy Gazifikatsii Uglya. Gornyy Informatsionno-analiticheskiy Byulleten'. 2009;5:347—352. (in Russian).
20. Zorya A.Yu., Kreynin E.V. Ot Podzemnoy Gazifikatsii Ugol'nykh Plastov k Sintezu Uglevodorodnykh Topliv. Gazokhimiya. 2009;1(5):18—20. (in Russian).
21. Vasyuchkov Yu.F., Mel'nik V.V., Abramkin N.I., Savin I.I. Gazovoe Uglevodorodnoe Toplivo iz Uglya — Budushchaya Osnova Teplovoy Energetiki. Izvestiya TulGU. Nauki o Zemle. 2017;4:131—140. (in Russian).
22. Caineng Z., Yanpeng C., Lingfeng K., Fenjin S., Shanshan C., Zhen D. Underground Coal Gasification and its Strategic Significance to the Development of Natural Gas Industry in China. Petroleum Exploration and Development. 2019;46:205—215.
23. Jun X., Lin X., Xiangming H., Weimin Ch., Weitao L., Zhigang W. Technical Application of Safety and Cleaner Production Technology by Underground Coal Gasification in China. J. Cleaner Production. 2020;250:119487—119501.
24. Perkins G. Underground Coal Gasification — Pt. I: Field Demonstrations and Process Performance. Progress in Energy and Combustion Sci. 2018;67:158—187.
25. Perkins G. Underground Coal Gasification — Pt. II: Fundamental Phenomena and Modeling. Progress in Energy and Combustion Sci. 2018;67:234—274.
26. Faqiang S. e. a. Monitoring and Evaluation of Simulated Underground Coal Gasification in an Ex-situ Experimental Artificial Coal Seam System. Appl. Energy. 2018;223:82—92.
27. Kreynin E.V. Podzemnaya Gazifikatsiya Ugley: Osnovy Teorii i Praktiki, Innovatsii. M.: OOO «Korina-ofset», 2010. (in Russian).
28. Kler A.M. Effektivnye Metody Skhemno-parametricheskoy Optimizatsii Slozhnykh Teploenergeticheskikh Ustanovok: Razrabotka i Primenenie. Novosibirsk: Geo, 2018. (in Russian).
29. Kler A.M., Dekanova N.P., Tyurina E.A. Teplosilovye Sistemy: Optimizatsionnye Issledovaniya. Novosibirsk: Nauka, 2005. (in Russian).
30. Kler A.M., Zharkov P.V., Epishkin N.O. An Effective Approach to Optimizing the Parameters of Complex Thermal Power Plants. Thermophysics and Aeromechanics. 2016;23:289—296.
31. Kler A.M., Tyurina E.A. Production of Products of Deep Coal Processing: Modeling of Technologies, Comparison of Efficiency. Burning and Plasma Chem. 2007;4:276—281.
32. Berezina L.A. e. a. An in SITU IR Spectroscopic Study of Methanol Conversion on an SNM-1 Catalyst. Kinetics and Catalysis. 2009;50:775—783.
33. Rozovskii A.Ya., Lin G.I. Fundamentals of Methanol Synthesis and Decomposition. Topics in Catalysis. 2003;22:137—150.
34. Rozovskiy A.Ya., Lin G.I. Teoreticheskie Osnovy Protsessa Sinteza Metanola. M.: Khimiya, 1990. (in Russian).
35. Kreynin E.V., Strel'tsov S.G., Sushentsova B.Yu. Analiz i Perspektivy Sovremennykh Proektov Podzemnoy Gazifikatsii Ugley v Mire. Ugol'. 2011;1:40—43. (in Russian).
36. Gridin S.V., Vertela S.A. Analiz Perspektiv i Metodov Ispol'zovaniya Gazogeneratornogo Gaza s Tsel'yu Razrabotki Energoeffektivnykh Resheniy po Ekonomii Energoresursov. Energosberezhenie. Energetika. Energoaudit. 2013;8(114):31—40. (in Russian).
37. Mao Fei. Underground Coal Gasification (UCG): a New Trend of Supply-side Economics of Fossil Fuels. Natural Gas Industry B. 2016;3:312—322.
38. Regional Energy Commission of the Sakhalin Region [Elektron. Resurs] www.rec.admsakhalin.ru/tarfy/ (Data Obrashcheniya 27.12.2021). (in Russian).
39. Far Eastern Energy Company Branch of Khabarovskenergosbyt. [Elektron. Resurs] www.dvec.ru/khabsbyt/private_clients/tariffs/ (Data Obrashcheniya 27.12.2021). (in Russian).
40. Far Eastern Energy Company Branch of Dalenergosbyt [Elektron. Resurs] www.dvec.ru/dalsbyt/private_clients/tariffs/ (Data Obrashcheniya 27.12.2021). (in Russian).
41. Federal State Statistics Service [Elektron. Resurs] www.gks.ru/folder/10705 (Data Obrashcheniya 27.12.2021). (in Russian).
---
For citation: Tyurina E.A., Mednikov A.S., Elsukov P.Yu., Zharkov P.V., Zubova E.V. An Analysis of Technologies for Electricity and Synthetic Liquid Fuel Co-production from the Gas of Underground Coal Gasification. Bulletin of MPEI. 2022;3:23—34. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2022-3-23-34.
---
The research was carried out under the State Assignment Project (No. FWEU-2021-0005) of the Fundamental Research Program of Russian Federation 2021–2030 and the program of the Irkutsk National Research Technical University in the direction of master's degree 13.04.01 «Heat Power Engineering and Heat Engineering»
2. What is Methanol, Its Uses, Energies [Электрон. ресурс] www.methanol.org (дата обращения 27.12.2021).
3. Moellenbruck F., Kempken T., Dierks M., Oeljeklaus G., Goerner K. Cogeneration of Power and Methanol Based on a Conventional Power Plant in Germany // J. Energy Storage. 2018. V. 19. Pp. 393—401.
4. Basile A., Dalena F. Methanol: Science and Engineering. N.-Y.: Elsevier, 2017.
5. Yang Sh., Xiao Zh., Deng Ch., Liu Zh., Zhou H., Ren J., Zhou T. Techno-economic Analysis of Coal-to-liquid Processes with Different Gasifier Alternatives // J. Cleaner Production. 2020. V. 253. P. 120006.
6. Lv L., Zhu L., Li H., Li B. Methanol-power Production Using Coal and Methane as Materials Integrated with a Two-level Adjustment System // J. Taiwan Institute of Chem. Eng. 2019. V. 97. Pp. 346—355.
7. Kler A.M., Tyurina E.A., Mednikov A.S. A Plant for Methanol and Electricity Production: Technical-Economic Analysis // Energy. 2018. V. 165. Pp. 890—899.
8. Кондырев Б.И., Белов А.В., Маннанголов Д.Ш. Развитие технологии подземной газификации угля. Перспективы освоения угольных месторождений Дальнего Востока // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2007. № 1. C. 297—300.
9. Кондырев Б.И., Белов А.В., Ларионов М.В. Становление и развитие технологии подземной газификации угля // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2003. № 4. C. 233—234.
10. Кондырев Б.И., Нисковский А.Ю. Основные направления совершенствования подземной газификации угля // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2000. № 5. C. 127—128.
11. Рубан А.Д. Подземная газификация угля новый этап технологического и инвестиционного развития // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2007. № 2. C. 288—300.
12. Жуков Е.М., Кропотов Ю.И., Лугинин И.А., Чижик Ю.И. Перспективы применения подземной газификации в старопромышленных районах Кузбасса // Молодой ученый. 2016. № 2(106). С. 146—148.
13. Waheed Bhuttoa A., Bazmibc A.A., Zahedib G. Underground Coal Gasification: from Fundamentals to Applications. Progress in Energy and Combustion // Sci. 2013. V. 39. Pp. 189—214.
14. Клер А.М., Тюрина Э.А. Оптимизационные исследования энергетических установок и комплексов. Новосибирск: Гео, 2016.
15. Tyurina E.A., Mednikov A.S. Energy Efficiency Analyses of Combined-cycle Plant // Advances in Energy Research. 2015. V. 3. Pp. 195—203.
16. Кондырев Б.И., Белов А.В., Николайчук Н.А., Звонарёв М.И., Гребенюк И.В. Состояние и перспективы развития подземной газификации угля на Дальнем Востоке России // Вологдинские чтения. 2012. № 80. С. 213—215.
17. Кондырев Б.И., Белов А.В., Иванов А.Н. Новые технические решения в технологии подземной газификации как фактор актуализации ее применения на угольных месторождениях дальнего Востока // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2005. № S3. C. 177—188.
18. Энергетическая стратегия России на период до 2035 года [Электрон ресурс] www.minenergo.gov.ru/node/1026 (дата обращения 27.12.2021).
19. Крейнин Е.В. Технико-экономические перспективы подземной газификации угля // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2009. № 5. С. 347—352.
20. Зоря А.Ю., Крейнин Е.В. От подземной газификации угольных пластов к синтезу углеводородных топлив // Газохимия. 2009. № 1(5). С. 18—20.
21. Васючков Ю.Ф., Мельник В.В., Абрамкин Н.И., Савин И.И. Газовое углеводородное топливо из угля — будущая основа тепловой энергетики // Известия ТулГУ. Науки о Земле. 2017. № 4. С. 131—140.
22. Caineng Z., Yanpeng C., Lingfeng K., Fenjin S., Shanshan C., Zhen D. Underground Coal Gasification and its Strategic Significance to the Development of Natural Gas Industry in China // Petroleum Exploration and Development. 2019. V. 46. Pp. 205—215.
23. Jun X., Lin X., Xiangming H., Weimin Ch., Weitao L., Zhigang W. Technical Application of Safety and Cleaner Production Technology by Underground Coal Gasification in China // J. Cleaner Production. 2020. V. 250. Pp. 119487—119501.
24. Perkins G. Underground Coal Gasification — Pt. I: Field Demonstrations and Process Performance // Progress in Energy and Combustion Sci. 2018. V. 67. Pp. 158—187.
25. Perkins G. Underground Coal Gasification — Pt. II: Fundamental Phenomena and Modeling // Progress in Energy and Combustion Sci. 2018. V. 67. Pp. 234—274.
26. Faqiang S. e. a. Monitoring and Evaluation of Simulated Underground Coal Gasification in an Ex-situ Experimental Artificial Coal Seam System // Appl. Energy. 2018. V. 223. Pp. 82—92.
27. Крейнин Е.В. Подземная газификация углей: основы теории и практики, инновации. М.: ООО «Корина-офсет», 2010.
28. Клер А.М. Эффективные методы схемно-параметрической оптимизации сложных теплоэнергетических установок: разработка и применение. Новосибирск: Гео, 2018.
29. Клер А.М., Деканова Н.П., Тюрина Э.А. Теплосиловые системы: Оптимизационные исследования. Новосибирск: Наука, 2005.
30. Kler A.M., Zharkov P.V., Epishkin N.O. An Effective Approach to Optimizing the Parameters of Complex Thermal Power Plants // Thermophysics and Aeromechanics. 2016. V. 23. Pp. 289—296.
31. Kler A.M., Tyurina E.A. Production of Products of Deep Coal Processing: Modeling of Technologies, Comparison of Efficiency // Burning and Plasma Chem. 2007. V. 4. Pp. 276—281.
32. Berezina L.A. e. a. An in SITU IR Spectroscopic Study of Methanol Conversion on an SNM-1 Catalyst // Kinetics and Catalysis. 2009. V. 50. Pp. 775—783.
33. Rozovskii A.Ya., Lin G.I. Fundamentals of Methanol Synthesis and Decomposition // Topics in Catalysis. 2003. V. 22. Pp. 137—150.
34. Розовский А.Я., Лин Г.И. Теоретические основы процесса синтеза метанола. М.: Химия, 1990.
35. Крейнин Е.В., Стрельцов С.Г., Сушенцова Б.Ю. Анализ и перспективы современных проектов подземной газификации углей в мире // Уголь. 2011. № 1. С. 40—43.
36. Гридин С.В., Вертела С.А. Анализ перспектив и методов использования газогенераторного газа с целью разработки энергоэффективных решений по экономии энергоресурсов // Энергосбережение. Энергетика. Энергоаудит. 2013. № 8(114). С. 31—40.
37. Mao Fei. Underground Coal Gasification (UCG): a New Trend of Supply-side Economics of Fossil Fuels // Natural Gas Industry B. 2016. V. 3. Pp. 312—322.
38. Regional Energy Commission of the Sakhalin Region [Электрон. ресурс] www.rec.admsakhalin.ru/tarfy/ (дата обращения 27.12.2021).
39. Far Eastern Energy Company Branch of Khabarovskenergosbyt. [Электрон. ресурс] www.dvec.ru/khabsbyt/private_clients/tariffs/ (дата обращения 27.12.2021).
40. Far Eastern Energy Company Branch of Dalenergosbyt [Электрон. ресурс] www.dvec.ru/dalsbyt/private_clients/tariffs/ (дата обращения 27.12.2021).
41. Federal State Statistics Service [Электрон. ресурс] www.gks.ru/folder/10705 (дата обращения 27.12.2021).
---
Для цитирования: Тюрина Э.А., Медников А.С., Елсуков П.Ю., Жарков П.В., Зубова Е.В. Анализ технологий совместного производства электроэнергии и синтетического жидкого топлива из газа подземной газификации угля // Вестник МЭИ. 2022. № 3. С. 23—34. DOI: 10.24160/1993-6982-2022-3-23-34.
---
Исследования выполнены в рамках государственного задания (№ ФВЭУ-2021-0005) Программы фундаментальных исследований Российской Федерации на 2021–2030 гг. и программы Иркутского национального исследовательского технического университета по направлению магистратуры 13.04.01 «Теплоэнергетика и теплотехника»
#
1. Guangjian L., Zheng L., Minghua W., Wei-Dou N. Energy Savings by Co-production: a Methanol/Electricity Case Study. Appl. Energy. 2010;87:2854—2859.
2. What is Methanol, its Uses, Energies [Elektron. Resurs] www.methanol.org (Data Obrashcheniya 27.12.2021).
3. Moellenbruck F., Kempken T., Dierks M., Oeljeklaus G., Goerner K. Cogeneration of Power and Methanol Based on a Conventional Power Plant in Germany. J. Energy Storage. 2018;19:393—401.
4. Basile A., Dalena F. Methanol: Science and Engineering. N.-Y.: Elsevier, 2017.
5. Yang Sh., Xiao Zh., Deng Ch., Liu Zh., Zhou H., Ren J., Zhou T. Techno-economic Analysis of Coal-to-liquid Processes with Different Gasifier Alternatives. J. Cleaner Production. 2020;253:120006.
6. Lv L., Zhu L., Li H., Li B. Methanol-power Production Using Coal and Methane as Materials Integrated with a Two-level Adjustment System. J. Taiwan Institute of Chem. Eng. 2019;97:346—355.
7. Kler A.M., Tyurina E.A., Mednikov A.S. A Plant for Methanol and Electricity Production: Technical-Economic Analysis. Energy. 2018;165:890—899.
8. Kondyrev B.I., Belov A.V., Mannangolov D.Sh. Razvitie Tekhnologii Podzemnoy Gazifikatsii Uglya. Perspektivy Osvoeniya Ugol'nykh Mestorozhdeniy Dal'nego Vostoka. Gornyy Informatsionno-analiticheskiy Byulleten'. 2007;1:297—300. (in Russian).
9. Kondyrev B.I., Belov A.V., Larionov M.V. Stanovlenie i Razvitie Tekhnologii Podzemnoy Gazifikatsii Uglya. Gornyy Informatsionno-analiticheskiy Byulleten'. 2003;4:233—234. (in Russian).
10. Kondyrev B.I., Niskovskiy A.Yu. Osnovnye Napravleniya Sovershenstvovaniya Podzemnoy Gazifikatsii Uglya. Gornyy Informatsionno-analiticheskiy Byulleten'. 2000;5:127—128. (in Russian).
11. Ruban A.D. Podzemnaya Gazifikatsiya Uglya Novyy Etap Tekhnologicheskogo i Investitsionnogo Razvitiya. Gornyy Informatsionno-analiticheskiy Byulleten'. 2007;2:288—300. (in Russian).
12. Zhukov E.M., Kropotov Yu.I., Luginin I.A., Chizhik Yu.I. Perspektivy Primeneniya Podzemnoy Gazifikatsii v Staropromyshlennykh Rayonakh Kuzbassa. Molodoy Uchenyy. 2016;2(106):146—148. (in Russian).
13. Waheed Bhuttoa A., Bazmibc A.A., Zahedib G. Underground Coal Gasification: from Fundamentals to Applications. Progress in Energy and Combustion. Sci. 2013;39:189—214.
14. Kler A.M., Tyurina E.A. Optimizatsionnye Issledovaniya Energeticheskikh Ustanovok i Kompleksov. Novosibirsk: Geo, 2016. (in Russian).
15. Tyurina E.A., Mednikov A.S. Energy Efficiency Analyses of Combined-cycle Plant. Advances in Energy Research. 2015;3:195—203.
16. Kondyrev B.I., Belov A.V., Nikolaychuk N.A., Zvonarev M.I., Grebenyuk I.V. Sostoyanie i Perspektivy Razvitiya Podzemnoy Gazifikatsii Uglya na Dal'nem Vostoke Rossii. Vologdinskie Chteniya. 2012;80:213—215. (in Russian).
17. Kondyrev B.I., Belov A.V., Ivanov A.N. Novye Tekhnicheskie Resheniya v Tekhnologii Podzemnoy Gazifikatsii kak Faktor Aktualizatsii ee Primeneniya na Ugol'nykh Mestorozhdeniyakh Dal'nego Vostoka. Gornyy Informatsionno-analiticheskiy Byulleten'. 2005;S3:177—188. (in Russian).
18. Energeticheskaya Strategiya Rossii na Period do 2035 Goda [Elektron Resurs] www.minenergo.gov.ru/node/1026 (Data Obrashcheniya 27.12.2021). (in Russian).
19. Kreynin E.V. Tekhniko-ekonomicheskie Perspektivy Podzemnoy Gazifikatsii Uglya. Gornyy Informatsionno-analiticheskiy Byulleten'. 2009;5:347—352. (in Russian).
20. Zorya A.Yu., Kreynin E.V. Ot Podzemnoy Gazifikatsii Ugol'nykh Plastov k Sintezu Uglevodorodnykh Topliv. Gazokhimiya. 2009;1(5):18—20. (in Russian).
21. Vasyuchkov Yu.F., Mel'nik V.V., Abramkin N.I., Savin I.I. Gazovoe Uglevodorodnoe Toplivo iz Uglya — Budushchaya Osnova Teplovoy Energetiki. Izvestiya TulGU. Nauki o Zemle. 2017;4:131—140. (in Russian).
22. Caineng Z., Yanpeng C., Lingfeng K., Fenjin S., Shanshan C., Zhen D. Underground Coal Gasification and its Strategic Significance to the Development of Natural Gas Industry in China. Petroleum Exploration and Development. 2019;46:205—215.
23. Jun X., Lin X., Xiangming H., Weimin Ch., Weitao L., Zhigang W. Technical Application of Safety and Cleaner Production Technology by Underground Coal Gasification in China. J. Cleaner Production. 2020;250:119487—119501.
24. Perkins G. Underground Coal Gasification — Pt. I: Field Demonstrations and Process Performance. Progress in Energy and Combustion Sci. 2018;67:158—187.
25. Perkins G. Underground Coal Gasification — Pt. II: Fundamental Phenomena and Modeling. Progress in Energy and Combustion Sci. 2018;67:234—274.
26. Faqiang S. e. a. Monitoring and Evaluation of Simulated Underground Coal Gasification in an Ex-situ Experimental Artificial Coal Seam System. Appl. Energy. 2018;223:82—92.
27. Kreynin E.V. Podzemnaya Gazifikatsiya Ugley: Osnovy Teorii i Praktiki, Innovatsii. M.: OOO «Korina-ofset», 2010. (in Russian).
28. Kler A.M. Effektivnye Metody Skhemno-parametricheskoy Optimizatsii Slozhnykh Teploenergeticheskikh Ustanovok: Razrabotka i Primenenie. Novosibirsk: Geo, 2018. (in Russian).
29. Kler A.M., Dekanova N.P., Tyurina E.A. Teplosilovye Sistemy: Optimizatsionnye Issledovaniya. Novosibirsk: Nauka, 2005. (in Russian).
30. Kler A.M., Zharkov P.V., Epishkin N.O. An Effective Approach to Optimizing the Parameters of Complex Thermal Power Plants. Thermophysics and Aeromechanics. 2016;23:289—296.
31. Kler A.M., Tyurina E.A. Production of Products of Deep Coal Processing: Modeling of Technologies, Comparison of Efficiency. Burning and Plasma Chem. 2007;4:276—281.
32. Berezina L.A. e. a. An in SITU IR Spectroscopic Study of Methanol Conversion on an SNM-1 Catalyst. Kinetics and Catalysis. 2009;50:775—783.
33. Rozovskii A.Ya., Lin G.I. Fundamentals of Methanol Synthesis and Decomposition. Topics in Catalysis. 2003;22:137—150.
34. Rozovskiy A.Ya., Lin G.I. Teoreticheskie Osnovy Protsessa Sinteza Metanola. M.: Khimiya, 1990. (in Russian).
35. Kreynin E.V., Strel'tsov S.G., Sushentsova B.Yu. Analiz i Perspektivy Sovremennykh Proektov Podzemnoy Gazifikatsii Ugley v Mire. Ugol'. 2011;1:40—43. (in Russian).
36. Gridin S.V., Vertela S.A. Analiz Perspektiv i Metodov Ispol'zovaniya Gazogeneratornogo Gaza s Tsel'yu Razrabotki Energoeffektivnykh Resheniy po Ekonomii Energoresursov. Energosberezhenie. Energetika. Energoaudit. 2013;8(114):31—40. (in Russian).
37. Mao Fei. Underground Coal Gasification (UCG): a New Trend of Supply-side Economics of Fossil Fuels. Natural Gas Industry B. 2016;3:312—322.
38. Regional Energy Commission of the Sakhalin Region [Elektron. Resurs] www.rec.admsakhalin.ru/tarfy/ (Data Obrashcheniya 27.12.2021). (in Russian).
39. Far Eastern Energy Company Branch of Khabarovskenergosbyt. [Elektron. Resurs] www.dvec.ru/khabsbyt/private_clients/tariffs/ (Data Obrashcheniya 27.12.2021). (in Russian).
40. Far Eastern Energy Company Branch of Dalenergosbyt [Elektron. Resurs] www.dvec.ru/dalsbyt/private_clients/tariffs/ (Data Obrashcheniya 27.12.2021). (in Russian).
41. Federal State Statistics Service [Elektron. Resurs] www.gks.ru/folder/10705 (Data Obrashcheniya 27.12.2021). (in Russian).
---
For citation: Tyurina E.A., Mednikov A.S., Elsukov P.Yu., Zharkov P.V., Zubova E.V. An Analysis of Technologies for Electricity and Synthetic Liquid Fuel Co-production from the Gas of Underground Coal Gasification. Bulletin of MPEI. 2022;3:23—34. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2022-3-23-34.
---
The research was carried out under the State Assignment Project (No. FWEU-2021-0005) of the Fundamental Research Program of Russian Federation 2021–2030 and the program of the Irkutsk National Research Technical University in the direction of master's degree 13.04.01 «Heat Power Engineering and Heat Engineering»
Published
2021-12-02
Section
Industrial Power System (05.14.04)
