Raffinerat kol

Raffinerat kol är produkten av koluppgraderingstekniken som tar bort fukt och vissa föroreningar från lägre kol som subbituminöst och brunkol , vilket höjer deras värmevärden. Kolraffinering eller uppgraderingsteknik är vanligtvis förbränningsbehandlingar och processer som förändrar kolets egenskaper innan det förbränns. Teknik för uppgradering av kol före förbränning syftar till att öka effektiviteten och minska utsläppen när kol förbränns. Beroende på situationen kan förbränningsteknik användas i stället för eller som ett komplement till efterförbränningsteknik för att kontrollera utsläppen från koleldade pannor. En primär fördel med raffinerat kol är förmågan att minska nettovolymen av koldioxidutsläpp som för närvarande släpps ut från kraftgeneratorer och skulle minska antalet utsläpp som föreslås hanteras via nya metoder för kolbindning . Raffinerad kolteknik har främst utvecklats i USA. Flera liknande teknologier har undersökts, utvecklats och testats i Victoria , Australien, inklusive densifierade kolteknologin ( Coldry Process ) utvecklad för att förändra brunkolets kemiska bindningar för att skapa en produkt som är renare, stabil (inte benägen för självantändning) , exporterbar och av tillräckligt högt värmevärde för att vara en svartkolsekvivalent .

Teknik för uppgradering av kol

Koluppgraderingsteknik hänvisar till en klass av teknologier som utvecklats för att avlägsna fukt och vissa föroreningar från lågvärdigt kol, såsom subbituminöst kol och brunkol ( brunkol ) och höja deras värmevärden. Företag i Australien, Tyskland och USA är de främsta drivkrafterna för dessa teknologiers forskning, utveckling och kommersialisering. [ citat behövs ]

Miljömotivering

Omkring 30 länder driver tillsammans mer än 1 400 brunkolseldade kraftverk över hela världen. Brunkolskraftverk som inte ekonomiskt kan avvattna brunkol är ineffektiva och orsakar höga nivåer av koldioxidutsläpp . Kraftverk med höga utsläpp, särskilt kraftverket Hazelwood i Australien , drar till sig miljökritik. Många moderna ekonomier, inklusive Grekland och Victoria (Australien), är starkt beroende av brunkol för el. Förbättrad miljöprestanda och behovet av en stabil ekonomisk miljö ger incitament för investeringar för att avsevärt minska den negativa miljöpåverkan av förbränning av rått (”som utvinns”) brunkol.

Ekonomisk logik

Teknik för uppgradering av kol tar bort fukt från brunkol "som utvinns" och omvandlar brunkolets värmeprestanda till en "renare" förbränningsstatus som är relativt likvärdig med svart kol med högt värmevärde. Vissa koluppgraderingsprocesser resulterar i en förtätad kolprodukt som anses vara en svartkolekvivalent produkt lämplig för förbränning i svartkolspannor.

Viktorianskt brunkol, med en karakteristisk fukthalt på 60 viktprocent, anses vara världens "våtaste" brunkol. Den höga fukthalten är den viktigaste anledningen till att statens tre stora kraftverk tillsammans anses vara de smutsigaste koldioxidutsläppen i världen. Studier gjorda av University of Melbourne och Monash University bekräftar att när fukt avlägsnas från viktorianskt brunkol, rankar naturligt låga nivåer av aska, svavel och andra element det som ett av de renaste kolen i världen. När det avvattnas kan uppgraderat brunkol konkurrera på exportmarknaden till priser som är jämförbara med svartkol.

Med betydande brunkolsbrytning som förekommer över hela världen och gruvnivåerna ökar, har behovet av koluppgraderingsteknik blivit mer uppenbart. Teknikerna kommer att hjälpa till att ta itu med den globala miljöproblemen med ökande utsläpp från förbränning av brunkol och tillhandahålla alternativa bränslealternativ till snabbt framväxande ekonomier som Vietnam som har svårt att konkurrera om svart kol med Kina, Indien, Japan och andra nationer.

Brunkol bryts i miljontals metriska ton [ citat behövs ]
Land 1970 1980 1990 2000 2001
 Tyskland 369,3 388,0 356,5 167,7 175,4
 Ryssland 127,0 141,0 137,3 86,4 83,2
 Förenta staterna 5.4 42,3 82,6 83,5 80,5
 Australien 24.2 32,9 46,0 65,0 67,8
 Grekland 8.1 23.2 51,7 63,3 67,0
 Polen 32,8 36,9 67,6 61,3 59,5
 Kalkon 4.4 15,0 43,8 63,0 57,2
 Tjeckien 67,0 87,0 71,0 50,1 50,7
 Folkrepubliken Kina 13,0 22,0 38,0 40,0 47,0
 SFR Jugoslavien 26,0 43,0 60,0 - -
 Serbien och Montenegro - - - 35,5 35,5
 Rumänien 14.1 27.1 33,5 17.9 29,8
 Nordkorea 5.7 10,0 10,0 26,0 26,5
Total 804,0 1 028,0 1 214,0 877,4 894,8

Teknikjämförelse

På grund av den inneboende höga fukthalten måste alla brunkolar torkas före förbränning. Beroende på tekniktyp uppnås torkning antingen via en diskret operation eller en del av en process. Jämförelsetabellen identifierar olika teknologiska torkmetoder som är under utveckling i olika länder och ger en kvalitativ jämförelse.

Alternativ Drycol ZEMAG Coldry Process RWE-WTA HTFG WEC-BCB UBC Exergen CHTD MTE Kfuel LCP
Ursprungsland Förenta staterna Tyskland Australien Tyskland Kina Australien Indonesien/Japan Australien Australien Förenta staterna Kina
Metodbeskrivning Drycol Mikrovågstorkning indirekt kontakttorkning i rörtorkar exoterm reaktion. naturlig avdunstning. accelererad torkning vid 25-30 °C strömtorkning med fluidiserad bädd Torkning i fluidiserad bädd med hög temperatur för rökgas blixttorra kolböter. använd tryck för att bilda briketter blanda krossat kol med olja, värma blandningen till 130-160 °C under 19-19,5 bar tryck, separera slurrykakan från oljan med en centrifug och sedan torka och brikettera den Kontinuerlig hydrotermisk avvattning dekarboxyleringsreaktion i slurryform vid 300 grader C och 100 bar, följt av gas/vätska/fast separation och presstorkning värm och pressa vid 250 °C och 125 Bar, tryckvatten från kol värm och pressa till 200 °C och 100 Bar pyrolytisk process som använder värme och tryck i en syrefri miljö för att fortsätta koalifieringsprocessen som sker naturligt i jorden
Torkningsbeskrivning Torka i mikrovågsugn medan kolet hålls under 90 grader C torkning uppnås med lågtrycksånga på max. 180 °C, 4 bar torkning uppnås med lågtemperaturspillvärme för att ge evaporativ torkning torkning uppnås med >100 °C lågtrycksånga torkning uppnås med >900 °C rökgas för att torka 0–50 mm råkol med 2–4 % system O2-koncentration under lätt övertryck torkning uppnås genom exponering för högtrycksförbränningsström (snabbtorkning) torkning uppnås genom exponering för 130-160 °C under 19-19,5 bar tryck i oljeslurry torkning uppnås genom exponering för högt tryck och temperatur i en vertikal autoklav, följt av ett flashsteg torkning uppnås via högtrycks- och temperaturkompression torkning uppnås via högtrycks- och temperaturkompression Processen använder inga tillsatser och extraherar både yt- och inneboende fukt.
Värmegrad som används för torkning Väldigt låg Låg Låg Medium Låg Hög Medium Medium Hög Hög Medium
Alternativ användning för energi som förbrukas vid torkning Ingen kraftgenerering ingen kraftgenerering kolförsäljning (böter som används för förbränning kolförsäljning (böter som används för förbränning n/a elektrisk energi elektrisk energi elektrisk energi kraftgenerering
Krav på förbehandling Dimensionering för materialhantering krossning/siktning (normal) (normal) plus mekanisk tuggning och extrudering (vanligt) krossning/siktning till 50 mm (vanligt) krossa och blanda vett
CO2-exponeringar n/a n/a Upp till 40 % minskning av CO2. Netto fördelaktig CO2-position på grund av låg värme och lågt tryck Upp till 30-40% CO2-reduktion från pannan. (Förlorad ångenergi som används i torktumlare med fluidiserad bädd beaktas inte) Upp till 25-35 % CO2-reduktion från pannan noll nettoförbättring på grund av energikälla för torkning är kolförbränning n/a Upp till 40 % minskning av CO2 ~15 % CO2-minskning vid förbränning (detaljerad analys inte tillgänglig). Noll nettoförbättring på grund av energi som används för uppvärmning och kompression ~15 % CO2-minskning vid förbränning (detaljerad analys är inte tillgänglig). Använder energi för uppvärmning och kompression n/a
Avfallsströmmar från torkning rent vatten ingen ingen ingen ingen ingen avloppsvattenström ingen avloppsvattenström avloppsvattenström ingen
Biproduktströmmar möjliga ingen ingen avmineraliserat vatten ingen ingen ingen n/a avmineraliserat vatten ingen ingen tjärprodukt
Beskrivning av kolutgångsström Direkt användning för brikettering/export eller kraftgenerering kolpellets för användning och export ingående kol endast för elproduktion kol för försäljning eller kraftproduktion kolbriketter för användning och export kolbriketter för användning och export kol för användning och export ingående kol endast för elproduktion ingående kol endast för elproduktion exportbart kol för kraftproduktion
Kolutgående fuktnivå 10 - 30 % 5-20 % 12-14 % 12-14 % 6-30 % 10-15 % n/a 5-10 % ~18 % ~20 % 1-15 %
Kolproduktion - transporterbar eller exporterbar långväga transporter långväga transporter icke-pyroforisk endast direkt till pannan korta transporter icke-pyroforisk icke-pyroforisk icke-pyroforisk pyroforisk pyroforisk hydrofob, transporterbar och exporterbar
Industriell mognad Teknik inom livsmedelsindustrin 35 år väletablerad och beprövad teknik, industrianläggningar med upp till 3 MTPA-kapacitet i drift i Tyskland och Tjeckien pilotanläggning i drift i 7 år; omfattande databas med globala tester; inleda genomförbarheten för fullskalig kommersiell drift senast 2014 kommersiell verksamhet på flera orter Den har använts för kokningstorkning sedan 1955 för över 200 tvättanläggningar en anläggning i kommersiell skala, verksamheten har inte överskridit 30 % av märkskyltens kapacitet pilotanläggning i drift, demonstrationsanläggning 2008-2011 Pilotanläggning 2002 - 2008, redo för kommersialisering. Testad på viktorianska och indonesiska kol pilotanläggningen övergiven pilotanläggningen i drift 1MTPA-anläggning i Inre Mongoliet i full drift sedan 2012

Historia och fördelar

Förenta staterna

Den mest kända producenten av raffinerat kol är ett företag baserat i Denver, Colorado som heter Evergreen Energy Inc .. Bolaget är börsnoterat och är noterat på NYSE Arca -börsen. Enligt företagets webbplats och dess Form 10-K som finns hos US Securities and Exchange Commission, grundades det 1984 för att kommersialisera en koluppgraderingsteknik som först utvecklades i ett Stanford University-laboratorium av Edward Koppelman. Genom att ta K från Koppelmans namn, stämplade Evergreen, tidigare KFx Inc., sin raffinerade kolprodukt som "K-Fuel".

Mycket av kolet i västra USA är känt som kol av "lägre rang" som faller under kategorierna "subbituminösa" och "brunkol". Dessa kol har höga fuktnivåer och kan vara 20 till 30 procent vatten. Denna relativt höga fukthalt jämfört med "högre" kol som bituminösa och antracitkol gör kol av lägre rang mindre effektiva. Den genomsnittliga värmehalten i subbituminöst kol som konsumeras i USA är cirka 8 500 brittiska termiska enheter (Btu) per pund. K-Fuel(R)-processen använder värme och tryck för att avlägsna cirka 30 procent av fukten från rå, lågvärdigt kol och höjer dess termiska innehåll till cirka 11 000 Btu per pund. Förutom att kolets värmevärde höjs, avlägsnas en betydande mängd, upp till 70 procent, av det elementära kvicksilvret i kolet och på grund av dess högre effektivitet uppnås lägre utsläpp av klorid och kväveoxider per genererad kilowattimme .

Fördelarna med den raffinerade kolprocessen är effektivare transporter och kraftbolagens förmåga att byta till ett bränsle tillverkat av 100 procent raffinerat kol eller en blandning av rå och raffinerat kol för att uppnå lägre utsläpp och högre effektivitet. En nackdel är att branschen kräver betydande subventioner. En granskning av regeringens siffror visar att 2007, för varje megawattimme , fick raffinerat kol 29,81 dollar i federalt stöd, solenergi fick 24,34 dollar, vindkraft fick 23,37 dollar och kärnkraft fick 1,59 dollar.

Australien

Tillverkaren av förtätat kol i Australien är ett företag baserat i Melbourne , Victoria, kallat Environmental Clean Technologies Limited (ECT Limited). Företaget är börsnoterat och noterat på Australian Stock Exchange (ASX). Företaget börsnoterades 2005 med det primära syftet att kommersialisera Coldry Process koluppgraderingsmetodologin som först utvecklades i Chemical Laboratory vid Melbourne University av Dr BA John på 1980-talet. Namnet på processen kommer från Calleja Group , som förvärvade tekniken 1994 och utvecklade tekniken för att testa demonstration vid Maddingley Mine , Bacchus Marsh , Victoria 2004 innan tekniken licensierades till ECT Limited för ytterligare kommersialisering 2005.

Delstaten Victoria innehåller cirka 25 % av världens kända reserver av brunkol (brunkol). Detta kol är också bland världens "våtaste" kol, med en typisk fukthalt på 60 viktprocent vatten. Hög fukthalt gör viktorianskt brunkol till en ineffektiv bränslekälla och är den främsta anledningen till att Hazelwood-kraftverket i Latrobe Valley anses vara världens smutsigaste koleldade kraftverk. Coldry-processen använder mekanisk lågtrycksskjuvning för att skapa en naturlig exoterm reaktion i kolet som sedan naturligt driver ut 80 procent av fukthalten. Utdriven fukt fångas sedan upp och återvinns som destillerat vatten. Viktorianskt brunt kol som omvandlats av Coldry-processen har en förhöjd termisk halt på 5874 kcal/kg, vilket är jämförbart med de flesta australiska svartkol av exportkvalitet.

Fördelen med Coldry-processen är dess förmåga att tillåta kraftgeneratorer att byta till en blandning av rå som utvunnet brunkol och Coldry-pellets för att uppnå lägre utsläpp i befintliga ineffektiva pannor, eller uppnå väsentligt mindre utsläpp genom att introducera svartkolspannor och använda 100 per cent Coldry raffinerade kolpellets som motsvarighet till svart kol. Coldry-processen ger den extra fördelen att skapa nya intäktsströmmar för kraftproducenter genom produktion av en produkt som kan exporteras till andra länder som en ersättning för svart kol. Till skillnad från andra raffinerade kolprocesser är Coldry Process en kommersiell metod som inte kräver subvention.

Kommersiell utveckling

Förenta staterna

Evergreen Energy byggde ett fullskaligt kolraffinaderi nära Gillette, Wyoming som togs i drift i slutet av 2005. Anläggningen var ursprungligen utformad för att vara en kommersiell anläggning och stötte på design- och driftsproblem. Evergreen ställde anläggningen på tomgång i mars 2008 och använde istället anläggningen som en processutvecklingsplattform med sin ingenjörs-, bygg- och inköpsentreprenör Bechtel Power Corporation.

Evergreen försöker nu bygga ett kolraffinaderi med hjälp av den förbättrade Bechtel-designen på platser i mellanvästern i USA och i Asien.

Australien

Calleja Group byggde en fullskalig pilotdemonstrationsanläggning på 16 000 ton per år vid JBD Business Park vid Maddingley Mine nära Bacchus Marsh, Victoria, som togs i drift i början av 2004. Från 2005 uppgraderade ECT Limited anläggningen, lade till en vattenåtervinningsprocess med finansiering från viktoriansk regering 2007 och drev anläggningen som en processutvecklingsplattform tillsammans med sin ingenjörspartner ARUP . Under 2009 säkrade ECT Limited ett avtal med Thang Long Investment Company (Tincom) i Vietnam för att slutföra kommersiell genomförbarhet inför byggandet av en exportanläggning på 2 miljoner ton per år 2014 och 20 miljoner ton per år export till 2020. ECT Limited använder förbättrad ARUP design för att säkra tekniklicensavtal med brunkolsleverantörer i Kina , Indien , Indonesien , Polen , Grekland och Ryssland .

Kina

GBCE har byggt och driver nu världens första industriella koluppgraderingsanläggning. Det har kapacitet att bearbeta 1 MTPA kolråvara och är beläget i Holingol, Inre Mongoliet, den största brunkolsproducerande regionen i Kina. Kolet har vanligtvis hög fuktighet (35 – 40 % TM) och 3200 – 3400 kcal gar. Beroende på marknadens krav producerar den 5000–5500 kcal kol (gar) med kraftigt reducerad fukthalt (< 10% gar). Anläggningen använder LCP -koluppgraderingsteknologi , som är en pyrolytisk process som använder värme och tryck i en syrefri miljö för att fortsätta den koalifiering som sker naturligt i jorden. Det bearbetade kolet med denna teknologi är hydrofobt och transporterbart, vilket innebär att det inte kommer att återuppta fukt eller bryta upp till pulver under transport.

Se även

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Refined_coal&oldid=1139177279 "