Уголь плотный - Densified coal
Уголь плотный продукт Холодный процесс каменный уголь технология модернизации, удаляющая влагу из низкосортных углей, таких как полубитуминозный и лигнит /бурый уголь. Процесс уплотнения повышает теплотворную способность низший ранг такой же уголь, как у многих экспортных черных углей, или превосходит его. Уплотненный уголь, полученный в результате процесса Холодри, рассматривается как эквивалент черного угля или замена для черный уголь.[1]
В Холодный процесс запатентованный технология обогащения угля разрабатывается в Виктории, Австралия, компанией Environmental Clean Technologies Limited[2] на основе «уплотнения бурого угля». Он был разработан специально для улучшения низкоранговых бурый уголь (лигнит ) и некоторые формы полубитуминозный каменный уголь удаляя большую часть естественной влаги; затвердеть и уплотнить уголь; повысить теплотворную способность угля; и превратить уголь в стабильный (более низкий риск самовозгорания), экспортный эквивалент черного угля продукт для использования черный уголь уволенный генераторы энергии производить электричество или как сырье для последующих процессов, таких как переработка угля в газ, нефть и другие ценные химические вещества.
Обзор
Процесс Колдри возник в результате теоретической и тестовой работы на факультете органической химии Мельбурнского университета, Виктория, в сотрудничестве с CRA Advanced Technical Development, Мельбурн в 1989 году.[3] Эта работа была основана на более ранней теоретической работе по уплотненному углю, предпринятой кафедрой органической химии Мельбурнского университета в 1980-81 гг. Возможность создания уплотненного угля была выявлена после наблюдений, сделанных в Мэддингли Майн возле Вакх Марш, Виктория. Оператор шахты заметил, что затвердевшее битумоподобное дорожное покрытие образовалось естественным образом вскоре после дождя, когда грузовики сбрасывали мелкие частицы бурого угля с влагой, когда они входили в шахту и выезжали из нее. В дни, последовавшие за дождем, дорожное покрытие у шахты становилось твердым, как асфальт, и больше не впитывало воду. Д-р Джонс и его коллеги определили, что произошел процесс слабого механического сдвига, когда бурый уголь, смешанный с небольшим количеством влаги и подверженный низкому механическому сдвигу, существенно разрушил пористую структуру угля и вызвал умеренный естественный процесс экзотермической реакции в пределах уголь, приводящий к мобилизации и последующему испарению его влажности.[4] Процесс с низким механическим сдвигом в корне изменяет физическую пористую структуру угля и в различной степени микрохимические связи внутри угля, снижая содержание влаги до 10–14%; повышение теплотворной способности более 5200 ккал / кг; и создание нового продукта «уплотненный уголь», который является гидрофобным, более не склонным к самовозгоранию, легко транспортируемым и с коммерческой и экологической точки зрения эквивалентным черному углю.
Принцип
По сути, бурый уголь измельчается и истирается, уменьшая средний размер частиц и высвобождая воду, естественным образом удерживаемую в пористой микроструктуре угля, образуя пластичную массу. Это рассеяние поверхностной и физически захваченной влаги поддается удалению испарением при температуре окружающей среды или близкой к ней. Сдвиг также открывает поверхность свежего угля, обнажая химически активные молекулярные частицы, которые участвуют в новых реакциях образования связей и высвобождают некоторое количество химически захваченной влаги. По мере уплотнения окатышей вновь образованная структура сжимается, что приводит к значительно более компактной микроструктуре по сравнению с исходным углем. Эта новая структура значительно снижает склонность к самонагреву по сравнению с типичной битуминозный уголь. Применительно к бурому углю и некоторым полубитуминозным углям процесс Coldry производит сырье в виде уплотненных гранул, которые значительно снижают CO.2 выбросы по сравнению с исходным состоянием бурого угля при сжигании для выработки электроэнергии. Ключевой особенностью технологии является использование низкосортныхотходящее тепло 'от расположенной рядом электростанции для обеспечения энергии испарительной сушки. Обычно электростанции сбрасывают эту энергию через градирни, потребляя значительную часть воды из местных речных систем. Установка Coldry предназначена для работы в качестве теплоотвода для электростанции, компенсируя или заменяя воду, забираемую из окружающей среды для охлаждения. Температурный диапазон сушки составляет от 35 ° C до 45 ° C. Это формирует основу для синергии с существующими шахтными электростанциями и позволяет избежать увеличения эксплуатационных расходов за счет производства высококачественного технологического тепла или использования высококачественного тепла от других процессов, которое может иметь более высокую ценность в других Приложения.
Обзор процесса
Приведенное рядом изображение иллюстрирует схематический вид интегрированной электростанции Coldry.
1. Сырой угольНеобработанный уголь просеивается для удаления крупногабаритных частиц и загрязняющих веществ, а затем калибруется для обеспечения равномерной подачи на следующий этап процесса.
2. Истирание и экструзияНебольшое количество воды добавляется в измельчитель мельницы, где уголь измельчается до образования угольной пасты. Это интенсивное перемешивание инициирует естественную химическую реакцию внутри угля, которая выбрасывает как химически захваченную воду, так и физически поглощенную воду внутри пористой структуры угля. Затем угольная паста подвергается дальнейшей пластификации и, наконец, экструдируется в гранулы.
3. КондиционированиеГранулы угольной пасты сушатся на ленте кондиционирования, чтобы обеспечить достаточную прочность сырца, чтобы выдержать переход к следующему этапу - сушилке с насадочным слоем.
4. ТеплообменОтработанное тепло от расположенной рядом электростанции утилизируется с помощью теплообмена. Этот низкопотенциальный поток энергии используется для создания потоков теплого воздуха, необходимого для испарения поверхностной воды из угольных гранул.
5. Сушилка с набивным слоемПоступающие влажные угольные гранулы с конвейерной ленты дополнительно сушатся до предельного уровня влажности в сушилке с уплотненным слоем. Теплый воздух из теплообменников удаляет влагу из угольных гранул. Реакции сшивания завершаются в сушилке, повышая прочность угольных гранул до уровней, достаточных для того, чтобы выдерживать транспортировку насыпью.
6. Пеллеты ColdryПоступающий бурый уголь теперь преобразован в эквивалент черного угля (BCE) за счет постоянного устранения структурных и физических ловушек воды. Эти высокоэнергетические гранулы доступны для термического применения, а также для других целей.
7. ИзмельчительИзмельчитель превращает гранулы в мелкодисперсную угольную пыль, подходящую для впрыска в котел для сжигания угля.
8. КотелУголь сжигается в избытке воздуха, образуя высокотемпературный газовый поток. Эта высокая температура нагревает воду в котле, генерируя пар, необходимый для выработки электроэнергии.
9. ТурбинаВысокотемпературный поток под высоким давлением нагнетается в паровую турбину, соединенную с генератором. Конечным продуктом этой операции является электричество высокого напряжения.
10. КонденсаторПар, выпущенный из турбины, проходит в конденсатор, где он охлаждается, снова образуя жидкую воду. Эта жидкая вода закачивается обратно в котел, чтобы снова запустить цикл пара. Охлаждающая вода из конденсатора теперь имеет повышенную температуру, и ее необходимо охладить. Он перекачивается в установку Coldry для теплообмена (шаг 4).
11. ГрадирняВозвратная вода из теплообменника Coldry теперь имеет более низкую температуру, но по-прежнему требует дальнейшего охлаждения. Эта вода теперь перекачивается в градирню, где часть испаряется, а остальная часть охлаждается до температуры, подходящей для работы конденсатора. Подпиточная вода добавляется, чтобы заменить ту, которая была потеряна при испарении.
Характеристики уплотненного угля
Химическая и теплотворная способность уплотненного угля, полученного из типичного викторианского бурого угля со средним естественным содержанием влаги 60 процентов по массе, хорошо сопоставима с типичным высокосортным черным углем, экспортируемым из Tarong Квинсленд, и Ньюкасл Новый Южный Уэльс Австралия.
Химический состав
| Имя | C Углерод% | H Водород% | N Азот% | Кислород% | S Сера% |
|---|---|---|---|---|---|
| Викторианский бурый уголь (лигнит) | 26.6 | 1.93 | 0.21 | 9.4 | 0.39 |
| Уплотненный бурый уголь (холодный уголь) | 59 | 4.24 | 0.46 | 21 | 0.85 |
| QLD Black Coal (экспорт) | 52 | 2.59 | 0.74 | 11 | 0.25 |
| Черный уголь штата Новый Южный Уэльс (экспорт) | 48.9 | 3.29 | 1.19 | 10.1 | 0.81 |
Сравнение теплотворной способности
| Имя | Влага % | Летучие% | Связанный углерод % | Пепел % | Сера% | Удельная энергия нетто |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Морвелл бурый уголь (лигнит) | 59,3% ВБ | 20,0% масс. | 19,86% ВБ | 0,9% масс. | 0,3% дБ | 2006 ккал / кг ар. 8,4 МДж / кг ар. |
| Tarong Black Coal (экспортный уголь) | 15,5% адб | 22,5% wb | 44,1% ВБ | 17,9% ВБ | 0,42% масс. | 4800 ккал / кг адб 20,1 МДж / кг адб |
| Уплотненный бурый уголь (холодный уголь) | 12,0% адб | 48,9% wb | 49,1% ВБ | 2,4% wb | 0,3% масс. | 5874 ккал / кг адб 24,6 МДж / кг adb |
| Процент по весу | ||||||
adb = как сухая основа. ar = как получено. db = сухая основа. wb = влажная основа.
История
В течение нескольких лет шахта Мэддингли поставляла бурый уголь на соседний завод по производству древесноволокнистых плит, расположенный на окраине Вакх-Марша. Завод и шахта были выведены из эксплуатации в конце 1980-х годов. В 1990 году транспортная компания Calleja Group приобрела шахту и промышленную площадку и познакомилась с концепцией уплотненного угля. Компания приобрела права интеллектуальной собственности на процесс уплотнения угля примерно в 1994 году. Под руководством Дэвида Каллея и Дэвида Уилсона компания инвестировала в разработку методологии уплотнения угля и к 1997 году успешно провела стендовые испытания. В это время стал известен технологический процесс. как процесс Колдри. Некоторое время компания безуспешно пыталась включить Coldry Process в качестве технологии, достойной рассмотрения, инвестиций и разработки финансируемым государством Центром совместных исследований (CRC) для программы Lignite. Впоследствии Calleja Group инвестировала в создание в феврале 2004 года пилотного завода для дальнейшего развития процесса. К апрелю 2004 года установка Coldry быстро зарекомендовала себя как потенциальный коммерческий метод обезвоживания бурого угля без образования опасных побочных продуктов. Эксплуатация пилотного завода была поручена компании Asia Pacific Coal & Steel Pty Ltd (APCS) в июне 2004 года, когда APCS получила лицензию на коммерциализацию технологии. В марте 2006 года APCS была приобретена компанией Environmental Clean Technologies Limited (ASX: ESI), зарегистрированной на бирже ASX, которая взяла на себя ответственность за коммерциализацию процесса Coldry. Пилотная установка постепенно развивалась на участке Bacchus Marsh, и испытания типов угля со всего мира помогли охарактеризовать и подтвердить пригодность угля для использования в процессе.
График
- Пилотная установка Coldry, расположенная в Бахус Марш, Виктория, Австралия, была центром исследований и разработок этого процесса.
- Пилотный завод, первоначально введенный в эксплуатацию в качестве базового серийного производства в 2004 году, чтобы доказать следующий логический масштаб процесса, был дополнительно модернизирован в 2007 году при поддержке Департамента устойчивого развития правительства штата Виктория. Переход на непрерывный процесс, который также включал добавление технологии рекуперации воды, был успешным и привел к привлечению инженерной фирмы Arup в 2008 году для дальнейшего стимулирования коммерциализации процесса с помощью предварительных технико-экономических исследований.
- В начале 2011 года компания ECT приступила к испытаниям критически важного оборудования и детальному сбору данных для разработки проекта завода промышленного масштаба.
- В октябре 2011 года ECT поручила инженерной фирме Arup приступить к детальному проектированию тендера (DFT) для следующего логического расширения; Демонстрационная установка производительностью 20 метрических тонн в час. Планируется, что строительство коммерческой демонстрационной установки (CDP) будет завершено в течение 2014 г. при условии получения финансовых и государственных разрешений на планирование.
- 2018: промышленный завод, использующий уплотненный уголь, будет построен в Индии.[5]
Смотрите также
- Битуминозный уголь
- Процесс Бергиуса
- Угольная проба
- Энергетическая ценность угля
- Порядки величины (удельная плотность энергии)
- Каррик процесс
- Леонардит
- Мэддингли Майн
- Список СО2 выделяется на миллион Джоулей энергии из различных видов топлива
Рекомендации
- ^ Реакционная способность и реакции австралийских бурых углей. Р. Б. Джонс и А. Г. Пандольфо, кафедра органической химии, Мельбурнский университет. 1980 г.
- ^ Веб-сайт ECT Limited
- ^ Превращение бурого угля в плотный, сухой, твердый материал. Б.А. Джонс, А.Л. Чаффи и К.Ф. Харви, кафедра органической химии, Мельбурнский университет, Виктория, в сотрудничестве с A.S. Бьюкенен и Г.А. Тиле в CRA Advanced Technical Development, Мельбурн, 1989 г.
- ^ Джонс, Р. Б., Чаффи, А. Л., и Верхейен, Т. В. Международная конференция по угольной науке, Дюссельдорф, 1981 г.
- ^ Иоанн (17 мая 2018 г.). «Первая в мире установка Coldry и Matmor для производства электроэнергии и производства стали». Международная горная промышленность.