Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Рафинированное уголь является продуктом применения в технологии угля модернизации , что удаляет влагу и некоторых загрязняющих веществ от более низкого ранга углей , таких как суббитуминозный и лигнита (коричневый) углей и повышение их значения теплотворной способности . [1] Технологии рафинирования или повышения качества угля обычно представляют собой предварительную обработку и / или процессы, которые изменяют характеристики угля перед его сжиганием. Цели технологий обогащения угля перед сжиганием заключаются в повышении эффективности и сокращении выбросов при сжигании угля. В зависимости от ситуации, технология предварительного сжигания может использоваться вместо или в качестве дополнения к технологиям дожигания для контроля выбросов из котлов, работающих на угле.[2] Основным преимуществом рафинированного угля является способность сокращать чистый объем выбросов углерода, которые в настоящее время выбрасываются электрогенераторами, а также сокращать объем выбросов, которые предлагается регулировать с помощью новыхметодологий связывания углерода . Технологии рафинированного угля были в основном разработаны в Соединенных Штатах, несколько аналогичных технологий были исследованы, разработаны и испытаны в Виктории , Австралия, в том числетехнология уплотненного угля ( процесс Coldry ), разработанная для изменения химических связей бурого угля с целью создания продукта, который является более чистым, стабильным (не склонным к самовозгоранию), пригодным для экспорта и имеет достаточно высокую теплотворную способность, чтобы быть эквивалентом черного угля.

Технология обогащения угля [ править ]

Технология обогащения угля относится к классу технологий, разработанных для удаления влаги и некоторых загрязнителей из низкосортных углей, таких как полубитуминозный уголь и лигнит ( бурый уголь ), и повышения их теплотворной способности. Компании, расположенные в Австралии, Германии и США, являются основными движущими силами исследований, разработки и коммерциализации этих технологий. [ необходима цитата ]

Обоснование окружающей среды [ править ]

Около 30 стран в совокупности эксплуатируют более 1400 электростанций, работающих на буром угле, по всему миру. Электростанции на буром угле, которые не могут экономически обезвоживать бурый уголь, неэффективны и вызывают высокий уровень выбросов углерода . Электростанции с высоким уровнем выбросов, особенно электростанция Хейзелвуд в Австралии , привлекают экологическую критику. Многие современные экономики, включая Грецию и Викторию (Австралия), сильно зависят от бурого угля для выработки электроэнергии. Улучшение экологических показателей и необходимость стабильной экономической среды создают стимулы для инвестиций, чтобы существенно снизить негативное воздействие на окружающую среду сжигания сырого («добытого») бурого угля.

Экономическое обоснование [ править ]

Технологии обогащения угля удаляют влагу из бурого угля «в момент его добычи» и переводят теплотворную способность бурого угля в «более чистый» статус горения, относительно эквивалентный высококалорийному черному углю. Некоторые процессы обогащения угля приводят к получению уплотненного угольного продукта, который считается продуктом, эквивалентным черному углю, подходящим для сжигания в котлах на каменном угле.

Викторианский бурый уголь с характерным содержанием влаги 60% по весу считается самым «влажным» бурым углем в мире. Высокое содержание влаги - ключевая причина, по которой три основных электростанции штата считаются самыми грязными источниками выбросов углерода в мире. Исследования, проведенные Университетом Мельбурна [3] и Университетом Монаша, подтверждают, что при удалении влаги из бурого угля викторианской эпохи естественный низкий уровень золы, серы и других элементов делает его одним из самых чистых углей в мире. После обезвоживания модернизированный бурый уголь может конкурировать на экспортном рынке по ценам, сопоставимым с черным углем.

В связи со значительными объемами добычи бурого угля по всему миру и увеличением объемов добычи необходимость в технологиях обогащения угля становится все более очевидной. Эти технологии помогут решить глобальную экологическую проблему роста выбросов в результате сжигания бурого угля и предоставят альтернативные варианты топлива для быстро развивающихся экономик, таких как Вьетнам, которые сталкиваются с трудностями в конкуренции за черный уголь с Китаем, Индией, Японией и другими странами.

Добыча лигнита в миллионах метрических тонн [ необходима цитата ]
Страна1970 г.1980 г.1990 г.2000 г.2001 г.
 Германия369,3388,0356,5167,7175,4
 Россия127,0141,0137,386,483,2
 Соединенные Штаты5,442,382,683,580,5
 Австралия24,232,946,065,067,8
 Греция8.123,251,763,367,0
 Польша32,836,967,661,359,5
 индюк4.415.043,863,057,2
 Чехия67,087,071,050,150,7
 Китайская Народная Республика13,022,038,040,047,0
 СФР Югославия26,043,060,0--
 Сербия и Черногория---35,535,5
 Румыния14.127,133,517,929,8
 Северная Корея5,710.010.026,026,5
Общий804,01 028,01 214,0877,4894,8

Сравнение технологий [ править ]

Из-за присущего ему высокого содержания влаги все лигниты необходимо сушить перед сжиганием. В зависимости от типа технологии сушка осуществляется либо за счет дискретной операции, либо как часть процесса. В сравнительной таблице указаны различные методы сушки, которые разрабатываются в разных странах, и приводится качественное сравнение.

ВариантДрайколZEMAG [примечание 1]Coldry Process [примечание 2]RWE-WTA [примечание 3]HTFG [примечание 4]WEC-BCB [примечание 5]UBC [примечание 6]Exergen CHTD [примечание 7]MTE [примечание 8]Kfuel [примечание 9]LCP [примечание 10] [4]
Страна происхожденияСоединенные ШтатыГерманияАвстралияГерманияКитайАвстралияИндонезия / ЯпонияАвстралияАвстралияСоединенные ШтатыКитай
Описание процессаСушка Drycol в микроволновой печинепрямая контактная сушка в трубчатых сушилкахэкзотермическая реакция. естественное испарение. ускоренная сушка при 25-30 ° Cсушка в псевдоожиженном слоеСушка в псевдоожиженном слое при высоких температурах дымовых газовмгновенная сухая угольная мелочь. использовать давление для формирования брикетовсмешивание измельченного угля с маслом, нагрев смеси до 130-160 ° C под давлением 19-19,5 бар, отделение шлама от масла на центрифуге, а затем сушка и брикетированиеНепрерывная реакция декарбоксилирования гидротермального обезвоживания в виде суспензии при 300 ° C и 100 бар, с последующим разделением газа / жидкости / твердого вещества и сушкой под прессомнагреть и отжать при 250 ° C и 125 бар, отжать воду из углянагреть и отжать при 200 ° C и 100 барпиролитический процесс, который использует тепло и давление в бескислородной среде для продолжения процесса углефикации, который естественным образом происходит в земле
Описание сушкиСушка в микроволновой печи при температуре угля ниже 90 ° Cсушка достигается паром низкого давления макс. 180 ° C, 4 барсушка достигается за счет использования низкотемпературного отходящего тепла для испарительной сушкисушка достигается паром низкого давления> 100 ° Cсушка достигается с использованием дымовых газов с температурой> 900 ° C для сушки сырого угля 0–50 мм с концентрацией O2 в системе 2-4% при небольшом положительном давлениисушка достигается за счет воздействия потока горения под высоким давлением (мгновенная сушка)сушка достигается выдержкой 130-160 ° C под давлением 19-19,5 бар в масляной суспензиисушка достигается воздействием высокого давления и температуры в вертикальном автоклаве с последующей стадией мгновенного испарениясушка достигается за счет сжатия при высоком давлении и температуресушка достигается за счет сжатия при высоком давлении и температуреВ процессе не используются добавки и удаляется как поверхностная, так и внутренняя влага.
Степень нагрева, используемая для сушкиОчень низкийНизкийНизкийСерединаНизкийВысокоСерединаСерединаВысокоВысокоСередина
Альтернативные способы использования энергии, потребляемой при сушкеНиктовыработка энергииниктовыработка энергиипродажа угля (мелочь, используемая для сжиганияпродажа угля (мелочь, используемая для сжиганиян / дэлектроэнергияэлектроэнергияэлектроэнергиявыработка энергии
Требование предварительной обработкиРазмеры для погрузочно-разгрузочных работдробление / грохочение (нормальное)(нормальный) плюс механическое жевание и экструзия(нормальный)дробление / грохочение до 50 мм(нормальный)дробление и смешивание остроумие
Воздействие CO2н / дн / дСнижение выбросов CO2 до 40%. Чистое выгодное положение CO2 из-за низкого нагрева и низкого давленияСнижение выбросов CO2 от котла до 30-40%. (Потери энергии пара, использованной в сушилке с псевдоожиженным слоем, не учитываются)Снижение выбросов CO2 от котла до 25-35%нулевое чистое улучшение за счет того, что источником энергии для сушки является сжигание углян / дСнижение выбросов CO2 до 40%Снижение выбросов CO2 при сгорании на ~ 15% (подробный анализ недоступен). Нулевое улучшение за счет энергии, используемой для нагрева и сжатияСнижение выбросов CO2 при сгорании на ~ 15% (подробный анализ недоступен). Использует энергию для нагрева и сжатиян / д
Потоки отходов, образующиеся при сушкечистая воданиктониктониктониктониктопоток сточных водниктопоток сточных водпоток сточных водникто
Возможны потоки побочных продуктовниктониктодеминерализованная воданиктониктониктон / ддеминерализованная воданиктониктодегтярный продукт
Описание потока добычи угляПрямое использованиедля брикетирования / экспорта или производства электроэнергииугольные окатыши для использования и экспортавходной уголь только для выработки электроэнергииуголь на продажу или производство электроэнергииугольные брикеты для использования и экспортаугольные брикеты для использования и экспортауголь для использования и экспортавходной уголь только для выработки электроэнергиивходной уголь только для выработки электроэнергииэкспортный уголь для выработки электроэнергии
Уровень влажности угля на выходе10–30%5-20%12-14%12-14%6-30%10-15%н / д5-10%~ 18%~ 20%1-15%
Добыча угля - транспортабельная или экспортнаядальний транспортдальний транспортнепирофорныйтолько непосредственно к котлутранспорт на короткие расстояниянепирофорныйнепирофорныйнепирофорныйпирофорныйпирофорныйгидрофобный, транспортабельный и экспортный
Промышленная зрелостьТехнологии в пищевой промышленности 35 летотработанная и проверенная технология, промышленные предприятия мощностью до 3 млн тонн в год в Германии и Чехииопытная установка эксплуатируется 7 лет; обширная база данных глобального тестирования; начало ТЭО для полномасштабной коммерческой эксплуатации к 2014 г.коммерческие операции в нескольких местахС 1955 года он использовался для сушки кокса на более чем 200 промывочных цехах.один завод промышленного масштаба, производительность не превышает 30% паспортной мощностиопытная установка действует, демонстрационная установка 2008-2011 гг.Опытный завод 2002 - 2008 гг., Готов к коммерциализации. Проверено на викторианских и индонезийских углях.пилотная установка заброшенапилотная установка работаетЗавод 1 млн. Тонн в год во Внутренней Монголии полностью введен в эксплуатацию с 2012 г.
  1. ^ ZEMAG Clean Energy Technology, Германия
  2. ^ Coldry Process, ECT Limited, Австралия
  3. ^ RWE-WTE = технология WTE RWE (Rhenish-Westphalian Electric)
  4. ^ HTFG = Delta Drying Technology Ltd.
  5. ^ WEC-BCB = White Energy Company, Брикетирование угля без связующего
  6. ^ UBC = Модернизированный процесс бурого угля, Japan Coal Energy Center & Kobe Steel Ltd.
  7. ^ Компания Exergen, Технология непрерывного гидротермального обезвоживания
  8. ^ MTE = Mechanical Thermal Expression, разработанный CRC for Clean Power.
  9. ^ KFuel = Koppelman Fuel, Evergreen Energy, Денвер, Колорадо, США
  10. ^ LCP = технология обработки угля LiMaxTM, разработанная GB Clean Energy

История и преимущества [ править ]

Соединенные Штаты [ править ]

Самым известным производителем рафинированного угля является компания Evergreen Energy Inc., базирующаяся в Денвере, штат Колорадо . Компания является публичной компанией и котируется на бирже NYSE Arca . Согласно веб-сайту компании и форме 10-K, хранящейся в Комиссии по ценным бумагам и биржам США, она была основана в 1984 году с целью коммерциализации технологии обогащения угля, впервые разработанной в лаборатории Стэнфордского университета Эдвардом Коппельманом . Взяв букву K у имени Коппельмана, Evergreen, ранее известная как KFx Inc., назвала свой продукт очищенного угля «K-Fuel».

Большая часть угля на западе Соединенных Штатов известна как уголь «низшего сорта», который подпадает под категории «полубитуминозный» и «бурый уголь». Эти угли имеют высокий уровень влажности и могут содержать от 20 до 30 процентов воды. Это относительно высокое содержание влаги по сравнению с углями «более высокого сорта», такими как битуминозные и антрацитовые угли, делает угли более низкого сорта менее эффективными. Среднее теплосодержание полубитуминозного угля, потребляемого в Соединенных Штатах, составляет примерно 8 500 британских тепловых единиц (БТЕ) ​​на фунт. В процессе K-Fuel® используется тепло и давление для удаления примерно 30 процентов влаги из сырого низкосортного угля и повышение его термического содержания примерно до 11 000 БТЕ на фунт. [1]Помимо повышения теплотворной способности угля, значительное количество, до 70 процентов, элементарной ртути, содержащейся в угле, удаляется, а благодаря более высокой эффективности достигается более низкий уровень выбросов хлоридов и оксидов азота из расчета на один киловатт-час. . [5]

Преимуществами процесса переработки рафинированного угля являются более эффективная транспортировка и возможность коммунальных предприятий перейти на топливо, состоящее из 100% рафинированного угля или смеси сырого и рафинированного угля для достижения более низких выбросов и большей эффективности. [6] Недостатком является то, что отрасль требует значительных субсидий. Анализ правительственных данных показывает, что в 2007 году на каждый произведенный мегаватт-час очищенный уголь получил 29,81 доллара в виде федеральной поддержки, солнечная энергия - 24,34 доллара, ветровая энергия - 23,37 доллара, а ядерная энергия - 1,59 доллара. [7]

Австралия [ править ]

Производителем уплотненного угля в Австралии является компания, расположенная в Мельбурне , штат Виктория, под названием Environmental Clean Technologies Limited (ECT Limited) [8] . Компания является публичной и котируется на Австралийской фондовой бирже (ASX). Компания была зарегистрирована в 2005 году с основной целью коммерциализации методологии обогащения угля Coldry Process, впервые разработанной в химической лаборатории Мельбурнского университета доктором Б.А. Джоном в 1980-х годах. Название процесса происходит от Calleja Group , которая приобрела технологию в 1994 году и разработала технологию для пилотной демонстрации на Maddingley шахте ,Бахус Марш , Виктория, в 2004 году, прежде чем лицензировать технологию для ECT Limited для дальнейшей коммерциализации в 2005 году.

Штат Виктория содержит около 25% известных мировых запасов бурого угля (лигнита). Этот уголь также является одним из самых «влажных» углей в мире, с типичным содержанием влаги 60% по весу. Высокое содержание влаги делает викторианский бурый уголь неэффективным источником топлива и является основной причиной, по которой электростанция Хейзелвудв долине Латроб считается самой грязной угольной электростанцией в мире. В процессе Coldry используется механический сдвиг под низким давлением для создания естественной экзотермической реакции внутри угля, которая затем естественным образом удаляет 80% влаги. Затем удаляемая влага улавливается и восстанавливается в виде дистиллированной воды. Викторианский бурый уголь, переработанный с помощью процесса Coldry, имеет повышенное термическое содержание 5874 ккал / кг, что сопоставимо с большинством австралийских черных углей экспортного качества.

Преимущество процесса Coldry заключается в том, что он позволяет производителям энергии переключаться на смесь сырого, добытого бурого угля и окатышей Coldry, для достижения более низких выбросов в существующих неэффективных котлах или достижения значительно меньших выбросов за счет внедрения котлов на каменном угле и использования 100 на каждый. пеллеты из рафинированного угля Coldry в качестве эквивалента каменного угля. Процесс Coldry дает дополнительное преимущество в виде создания новых потоков доходов для производителей электроэнергии за счет производства продукта, который можно экспортировать в другие страны в качестве замены каменного угля. В отличие от других процессов переработки угля, процесс Coldry представляет собой коммерческую методологию, не требующую субсидий.

Коммерческая разработка [ править ]

Соединенные Штаты [ править ]

Evergreen Energy построила полномасштабный угольный завод около Gillette, штат Вайоминг, который начал работу в конце 2005 года. Первоначально спроектированный как коммерческий завод, предприятие столкнулось с проблемами проектирования и эксплуатации. Evergreen остановила предприятие в марте 2008 года [9] и вместо этого использовала завод в качестве платформы для разработки процессов вместе со своим подрядчиком по проектированию, строительству и снабжению Bechtel Power Corporation.

Evergreen в настоящее время стремится построить угольный завод с использованием усовершенствованной конструкции Bechtel в местах на Среднем Западе Соединенных Штатов и в Азии. [10]

Австралия [ править ]

Calleja Group построила полномасштабную пилотную демонстрационную установку мощностью 16 000 тонн в год в бизнес-парке JBD на руднике Мэддингли недалеко от Бахус-Марша, штат Виктория, которая начала работу в начале 2004 года. С 2005 года компания ECT Limited модернизировала объект, добавив процесс восстановления воды при финансовой поддержке правительства Виктории. в 2007 году и эксплуатировал завод в качестве платформы для разработки процессов со своим партнером по проектированию ARUP . В 2009 году компания ECT Limited заключила соглашение с Thang Long Investment Company (Tincom) из Вьетнама.доработать коммерческую осуществимость перед строительством завода с производительностью 2 млн тонн в год к 2014 году и 20 млн тонн в год к 2020 году. ECT Limited использует улучшенную конструкцию ARUP для обеспечения лицензионных соглашений с поставщиками бурого угля в Китае , Индии , Индонезии , Польша , Греция и Россия .

Китай [ править ]

GBCE построила и в настоящее время эксплуатирует первую в мире установку по обогащению угля в промышленных масштабах. Он имеет мощность по переработке 1 млн тонн угольного сырья в год и расположен в Холинголе, Внутренняя Монголия, крупнейшем регионе по добыче лигнита в Китае. [11] Уголь обычно имеет высокую влажность (35-40% TM) и 3200-3400 ккал в год. В зависимости от требований рынка, он производит 5000–5500 ккал угля (гар) со значительно пониженным содержанием влаги (<10% гар). На заводе используется технология обогащения угля LCP., который представляет собой пиролитический процесс, в котором используется тепло и давление в бескислородной среде для продолжения процесса углефикации, который естественным образом происходит в земле. Уголь, обработанный по этой технологии, является гидрофобным и транспортабельным, что означает, что он не впитывает влагу и не распадается на порошок во время транспортировки.

См. Также [ править ]

  • Битуминозный уголь
  • Процесс Бергиуса
  • Угольная проба
  • Холодный процесс
  • Коксовое топливо
  • Уголь плотный
  • Энергетическая ценность угля
  • Процесс Фишера-Тропша
  • Каррик процесс
  • Леонардит
  • Лигнит
  • Мэддингли Майн
  • Порядки величины (удельная плотность энергии)
  • Список выбросов CO 2 на миллион Джоулей энергии из различных видов топлива

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b [1] Прорывный документ Энергетического совета NextGen
  2. ^ [2] Альянс за инновации перед сжиганием
  3. ^ Реакционная способность и реакции австралийских бурых углей. Р. Б. Джонс и А. Г. Пандольфо, кафедра органической химии, Мельбурнский университет. 1980 г.
  4. ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2015-06-28 . Проверено 25 марта 2013 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  5. ^ [3] Результаты испытаний на сжигание рафинированного угля Black Hills Power
  6. ^ [4] Результаты Test Burn с помощью Pennsylvania Utility
  7. ^ «Федеральные финансовые интервенции и субсидии на энергетических рынках в 2007 году» (PDF) . Управление энергетической информации .
  8. ^ Environmental Clean Technologies Limited
  9. ^ [5] Письмо Evergreen акционерам, март 2008 г.
  10. ^ [6] Письмо Evergreen акционерам, ноябрь 2008 г.
  11. ^ http://www.gbce.com/en/projects_yield.php