Смягчение загрязнения угля

Часть серии на |
Уголь |
---|
![]() |
Смягчение загрязнения угля , иногда обозначенное как чистый уголь , представляет собой серию систем и технологий, которые стремятся смягчить здоровье и воздействие сжигания угля на здоровье и окружающую среду на энергию. Горящий уголь высвобождает вредные вещества, которые способствуют загрязнению воздуха, кислотным дождям и выбросам парниковых газов . Смягчение включает в себя подходы к предварительности, такие как очистка угля и подходы к сжиганию после сжигания, включают десульфуризацию дымовых газов , селективное каталитическое восстановление , электростатические осадки и восстановление летучей золы . Эти меры направлены на снижение воздействия угля на здоровье человека и окружающую среду.
Сгорание угля выпускает разнообразные химические вещества в воздух. Основными продуктами являются вода и углекислый газ, как и сжигание нефти. Также выделяются диоксид серы и оксиды азота, а также немного ртути. Остаток, оставшийся после сжигания, угольная зола часто содержит мышьяк, ртуть и свинец. Наконец, сжигание угля, особенно антрацита , может высвобождать радиоактивные материалы. [ 1 ]
Технологии смягчения
[ редактировать ]Смягчение загрязнения на основе угля можно разделить на несколько отдельных подходов. Смягчение загрязнения угля направлено на минимизация негативного воздействия сжигания угля. [ 2 ]
Предварительное обязательство
[ редактировать ]До его сжигания уголь может быть очищен физическими и химическими средствами.
Физическая очистка угля обычно включает в себя гравиметрические процессы, часто в сочетании с флотацией пеной. Такие процессы удаляют минералы и другие незаботные компоненты угля, используя их большую плотность по сравнению с угля. Эта технология широко практикуется.
Угля также может быть частично очищен химическими обработками. Концепция состоит в том, чтобы использовать химические вещества для удаления вредных компонентов угля, оставляя горючий материал позади. Как правило, очистка угля влечет за собой обработку измельченного угля с кислотами или основаниями. Эта технология дорогостоящая и редко вышла за пределы демонстрационной фазы. Во время Второй мировой войны немецкая промышленность удаляла пепел из угля путем обработки гидрофлуорической кислотой и связанными с ними реагентами. [ 2 ]
Пост-комбинирование
[ редактировать ]Отходы, полученные при сжигании угля, могут быть классифицированы по трем категориям: газы, частицы и твердые вещества (пепел). Газообразные продукты могут быть отфильтрованы и очищены для имитирования выпуска SO X, NO X , Mercury:
- Таким образом, 2 может быть удален путем десульфуризации дымоходов.
- № 2 может быть удален с помощью селективного каталитического восстановления (SCR).
- Выбросы ртути могут быть сокращены до 95%. [ 3 ]
Электростатические осадры удаляют частицы. Влажные скрубберы могут удалять обе газы и частицы.
Пепел
[ редактировать ]Твердый остаток, угольный ясень , требует отдельного набора технологий, но обычно включает в себя приход или некоторые подходы к иммобилизации. Уменьшение летучей золы уменьшает выбросы радиоактивных материалов .
Углеродный захват
[ редактировать ]Несколько различных технологических методов доступны для захвата углерода:
- Захват предварительной комбинезоны-это включает в себя газификацию сырья (например, уголь) для формирования синтеза , который может быть сдвинут для производства H 2 и CO 2 - богатая газовая смесь , из которой CO 2 может быть эффективно захвачен и разделена, транспортирован и в конечном итоге секвестрированные, [ 4 ] Эта технология обычно связана с интегрированными конфигурациями процесса комбинированного цикла . [ 5 ]
- Захват после объединения-это относится к захвату CO 2 из выхлопных газов процессов сгорания.
- Сгорание с окси-топливом -ископаемое топливо, такое как уголь, сжигаются в смеси рециркулированного дымового газа и кислорода, а не в воздухе, что в значительной степени устраняет азот из дымового газа, обеспечивающий эффективное, низкое затрат на CO 2 . [ 6 ]
Спутниковый мониторинг
[ редактировать ]Спутниковое мониторинг теперь используется для перекрестной проверки национальных данных, например, предшественник Sentinel-5 показал, что китайский контроль над SO 2 был только частично успешным. [ 7 ] Это также показало, что низкое использование технологий, таких как SCR, привело к высоким выбросам № 2 в Южной Африке и Индии. [ 8 ]
Комбинированные велосипедные электростанции
[ редактировать ]Несколько интегрированных газификационных комбинированных цикла (IGCC) были построены на угольных электростанциях с газификацией угля . Хотя они сжигают уголь более эффективно и, следовательно, излучают меньшее загрязнение, технология, как правило, не оказалась экономически жизнеспособной для угля, за исключением, возможно, в Японии, хотя это противоречиво. [ 9 ] [ 10 ]
Тематические исследования
[ редактировать ]В сочетании с улучшенным восстановлением нефти и другими применениями коммерческие CCS в настоящее время тестируются в нескольких странах. [ кем? ] Предлагаемые участки CCS подвергаются обширным исследованиям и мониторингу, чтобы избежать потенциальных опасностей, которые могут включать утечку секвестрированного CO2 в атмосферу, индуцированную геологическую нестабильность или загрязнение источников воды, таких как океаны и водоносные горизонты, используемые для источников питьевой воды. По состоянию на 2021 год единственный демонстратор для CCS на угольной установке, который хранит газовой подземный, является частью электростанции пограничной плотины . [ Цитация необходима ]
Завод синфуэлей Великих равнин поддерживает техническую осуществимость секвестрации углекислого газа. Углекислый газ из угольной газификации отправляется в Канаду, где он вводится в землю, чтобы помочь в восстановлении нефти. Недостатком процесса секвестрации углерода является то, что он дорого по сравнению с традиционными процессами.
Ожидалось, что проект IGCC округа Кемпер , предложенная 582 МВт электростанция на основе газификации на базе угольной газификации , будет использовать захват CO 2 перед съемкой для захвата 65% CO 2 , который производит завод, который был бы использован и геологически секвестрирован в Enhanced по восстановлению нефти . Операции [ 11 ] Однако после многих задержек и затрат на стоимость 7,5 млрд. Долл. США (в три раза первоначальный бюджет), [ 12 ] Проект газификации угля был заброшен, и в конце 2017 года Кемпер строится в качестве более дешевой природного газа . электростанции [ 13 ]
правительства правительства Саскачевана Интегрированный проект по улавливанию и секвестрации пограничной плотины будет использовать технологию скруббера на основе амин, чтобы захватить 90% CO 2, излучаемого подразделением 3 электростанции; Этот CO 2 будет использоваться и использовать для улучшения нефти на нефтяных месторождениях Вейберна. [ 14 ]

Ранним примером установки на угле, используемом (окси-топливным) технологией захвата углерода, Vattenfall от насосы электростанция является . Schwarze компании Schwarze Schwarze [ 15 ] [ 16 ] Объект захватывает CO 2 и кислотный дождь, продуцирующие загрязнители, отделяет их и сжимает CO 2 в жидкость. Планы должны внедрить CO 2 в истощенные поля природного газа или другие геологические образования. Vattenfall полагает, что эта технология считается не окончательным решением для сокращения CO 2 в атмосфере, но обеспечивает достижимое решение в ближайшем будущем, в то время как более желательные альтернативные решения для выработки электроэнергии могут быть сделаны экономически практичным. [ 16 ]
Другие примеры улавливания углерода в кислороде. Callide Power Station модернизировала существующую электростанцию, работающую на 30, для работы в режиме окси-топлива; В Ciuden, Испания, Endesa имеет недавно построенную заводу из оксигового топлива 30-го моря с использованием технологии сжигания циркулированного жидкости (CFBC). [ 17 ] Система нулевой эмиссии Babcock-Thermoenergy (ZEBS) основана на окислом; Эта система оснащена около 100% захватом углерода, и, согласно информации компании, практически отсутствует воздушное выбросы. [ 18 ]
Другие технологии улавливания и хранения углерода включают те, которые обезвоживают низкодовые угли. Уы с низким уровнем ранга часто содержат более высокий уровень содержания влаги, который содержит более низкое содержание энергии на тонну. Это вызывает снижение эффективности сжигания и увеличение выбросов. Снижение влаги от угля до сжигания может сократить выбросы до 50 процентов. [ 19 ] [ Цитация необходима ]
В конце 1980 -х и начале 1990 -х годов Министерство энергетики США (DOE) проводило проекты под названием «Инициатива Clean Coal Technology & Clean Coal» (CCPI). [ 20 ] [ 21 ]
Финансовое воздействие
[ редактировать ]Будь то углеродочные технологии и хранения, применяются во всем мире, «... зависит меньше от науки, чем от экономики. Очистка угля очень дорого». [ 22 ]
Стоимость преобразования одной угольной электростанции
[ редактировать ]Преобразование обычной угольной электростанции осуществляется путем инъекции CO 2 в карбонат аммония, после чего она затем транспортируется и осаждается под землей (предпочтительно в почве под морем). [ 23 ] Этот процесс инъекции, однако, является самым дорогим. Помимо стоимости оборудования и карбоната аммония, электростанция, работающая на угле, также должна использовать 30% своего генерируемого тепла для инъекции (паразитарная нагрузка). На американской электростанции сжигающей электростанции Electric Electric Power Altineer Artination Setup был проведен тестирование.
Одним из решений для уменьшения этой тепловой потери/паразитной нагрузки является сжигание измельченной нагрузки с чистым кислородом вместо воздуха . [ 23 ]
Последствия затрат для новых угольных электростанций
[ редактировать ]Недавно построенные угольные электростанции могут быть сделаны для немедленного использования газификации угля до сжигания. Это значительно облегчает отделение CO 2 от выхлопных паров, что делает процесс дешевле. Этот процесс газификации проводится на новых угольных электростанциях, таких как угольная электростанция в Тяньцзине , называемой « Greengen ».
Страна по странам
[ редактировать ]Местные стандарты загрязнения включают GB13223-2011 (Китай), Индия, [ 24 ] Директива по промышленным выбросам (ЕС) и Закон о чистом воздухе (Соединенные Штаты) .
Китай
[ редактировать ]С 2006 года Китай выпускает больше CO 2 , чем любая другая страна . [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] Исследователи в Китае сосредотачиваются на повышении эффективности сжигания угля, чтобы они могли получить больше власти из меньшего угля. [ 30 ] По оценкам, новые высокоэффективные электростанции могут снизить выбросы CO 2 на 7%, потому что им не придется сжигать столько угля, чтобы получить столько же энергии. [ 30 ]
По состоянию на 2019 год [update] Затраты на модернизацию CCS неясны, а экономика отчасти зависит от того, как продвигается китайская национальная схема торговли углеродом . [ 31 ]
Индия
[ редактировать ]Согласно новому исследованию Lancet, загрязнение приводило к более чем 2,3 миллионам преждевременной смерти в Индии. Почти 1,6 миллиона смертей были связаны только с загрязнением воздуха, и более 500 000 были вызваны загрязнением воды. Индия разработала инструменты и регулирующие полномочия для смягчения источников загрязнения, но нет централизованной системы для управления усилиями по борьбе с загрязнением и достижением существенных улучшений », - говорится в исследовании, добавив, что в 93% страны количество загрязнения остается намного выше всего мира здоровья Организация (ВОЗ) Руководства. [ 32 ]
Канада
[ редактировать ]В 2014 году электрическая утилита, принадлежащая провинции, завершила ремонт на котле пограничной плотины № 3, что делает его первым в мире пост-комбинированным хранилищем углерода. [ 33 ] Проект ремонта в итоге оказался чуть более 1,2 млрд. Долл. США и смог очистить CO 2 и токсины до 90 процентов от дымового газа, который он излучает. [ 33 ]
Япония
[ редактировать ]После катастрофической неудачи атомной электростанции Фукусима I в Японии, которая возникла в результате землетрясения и цунами в Тхоку 2011 года , и последующей широко распространенной общественной оппозиции против ядерной энергетики , высокая энергия, более низкие излучения (HELE) были все чаще отданы за Синдзо Абэ, возглавляемое правительством, возместить утраченную энергетическую мощность от частичного отключения атомных электростанций в Японии и замены стареющих угольных и нефтяных электростанций, в то время как достижение целей выбросов в 2030 году в Парижском соглашении . 45 Электростанции HELE были запланированы, якобы для использования интегрированного цикла топливных элементов газификации , дальнейшее развитие интегрированного газификационного комбинированного цикла. [ 34 ] [ 35 ]
Япония приняла предыдущие пилотные проекты на угольных электростанциях IGCC в начале 1990-х и в конце 2000-х годов.
Вошник
[ редактировать ]В Соединенных Штатах чистый уголь упоминался 2007 несколько раз , в том числе его адрес состояния профсоюза года . Позиция Буша заключалась в том, что технологии улавливания и хранения углерода следует поощрять как одно средство для снижения зависимости страны от иностранной нефти.
Во время президентской кампании США за 2008 год оба кандидата Джон Маккейн и Барак Обама проявили интерес к разработке технологий CCS в рамках общего комплексного энергетического плана. Разработка технологий смягчения загрязнения может также создать экспортный бизнес для Соединенных Штатов или любой другой страны, работающей над ним.
Американский Закон о реинвестировании и восстановлении выделял 3,4 миллиарда долларов на передовые технологии улавливания и хранения углерода, включая демонстрационные проекты.
Бывший госсекретарь Хиллари Клинтон заявила, что «мы должны стремиться к тому, чтобы новое производство электроэнергии было получено из других источников, таких как чистый уголь и возобновляемые источники энергии», и бывший министр энергетики д -р Стивен Чу сказал, что «абсолютно стоит инвестировать в инвестиции в Установка углерода и хранение », отметив, что даже если США и Европа отвернулись от угля, развивающиеся страны, такие как Индия и Китай, скорее всего, нет.
В ходе первых дебатов в президентских выборах в Соединенных Штатах 2012 года выразил поддержку чистому углу и заявил , Митт Ромни что нынешняя федеральная политика мешает угольной промышленности. [ 36 ]
Во время администрации Трампа Управление чистого угля и углерод было создано в Министерстве энергетики США , но было отменено в администрации Байдена.
Смотрите также
[ редактировать ]Влияние на здравоохранение и окружающую среду в угольной промышленности
- Азиатско-тихоокеанское партнерство по чистому развитию и климату -международное неточетное соглашение между странами АСЕАН, запущенное 12 января 2006 года
- Биочар - легкий черный остаток, изготовленный из углерода и пепла, после пиролиза биомассы
- Установка углерода и хранение - сбор углекислого газа из промышленных выбросов
- Секвестрация углерода - хранение углерода в карбонном бассейне
- Carbon Snooting - резервуар поглощает больше углерода, чем излучение, воздух
- Смягчение изменения климата - Действия по сокращению чистых выбросов парниковых газов для ограничения изменения климата
- Добыча угля в Соединенных Штатах - Обзор и история производства угля
- Поэтапная поэтапная политика - экологическая политика, предназначенная для того, чтобы прекратить использование
- Угольное водное топливо -горючая смесь частиц угля в воде
- Коксовое топливо - угольный продукт, используемый при изготовлении стали
- Воздействие угольной промышленности на окружающую среду
- Сжигание с жидкости - технология, используемая для сжигания твердого топлива
- Киотский протокол - Международный договор 1997 года по сокращению выбросов парниковых газов
- Рафинированный уголь -продукт технологии обновления угля, которая удаляет влагу и загрязнители из углей с более низким уровнем ранга
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Hower, James (2016). "Уголь". Кирк-Отмер Энциклопедия химических технологий . С. 1–63. doi : 10.1002/0471238961.0315011222151818.a01.pub3 . ISBN 978-0-471-48494-3 .
- ^ Jump up to: а беременный Чиан, Шиао-гунг; Кобб, Джеймс Т. (2000). «Процессы преобразования угля, очистка и десульфуризация». Кирк-Отмер Энциклопедия химических технологий . doi : 10.1002/0471238961.0312050503080901.a01 . ISBN 978-0-471-48494-3 .
- ^ «Контроль ртути от сжигания угля» . Неэп . Архивировано из оригинала 17 августа 2018 года.
- ^ «Исследование захвата углерода перед сбором» . Energy.gov . Управление ископаемой энергии, Министерство энергетики США . Получено 22 июля 2014 года .
- ^ «Выбор победителя в области технологии чистого коала» .
- ^ «Факты исследований и разработок - сжигание окси -топлива» (PDF) . Национальная лаборатория энергетических технологий, Министерство энергетики США. Архивировано из оригинала (PDF) 31 октября 2014 года . Получено 22 июля 2014 года .
- ^ Карплс, Валери Дж.; Чжан, Шуан; Алмонд, Дуглас (2018). «Количественная оценка ответов на угольную электростанцию на более жесткие стандарты выбросов в Китае» . Труды Национальной академии наук . 115 (27): 7004–09. Bibcode : 2018pnas..115.7004K . doi : 10.1073/pnas.1800605115 . PMC 6142229 . PMID 29915085 .
- ^ «Новый анализ данных спутниковых данных показывает самые большие в мире горячие точки № 2 выбросов» . Greenpeace International.
- ^ «Универсальная неудача: как угольные растения IGCC тратят деньги и выбросы» (PDF) . Kiko Network. Архивировано (PDF) из оригинала 2016-12-19 . Получено 13 ноября 2018 года .
- ^ «Япония говорит« нет »на угольные электростанции с высоким уровнем эмиссии» . Nikkei Asian Review . 26 июля 2018 года.
- ^ «Примеры проекта IGCC - проект IGCC округа Кемпер» . Газифипедия . Национальная лаборатория энергетических технологий, Министерство энергетики США. Архивировано из оригинала 17 марта 2014 года . Получено 22 июля 2014 года .
- ^ Урбина, Ян (2016-07-05). «Сваи грязных секретов, стоящих за модельным проектом« Чистый уголь »(опубликован 2016)» . New York Times . ISSN 0362-4331 . Получено 2021-02-03 .
- ^ Geuss, Megan (2017-06-29). «Электростанция Kemper 7,5 миллиардов долларов приостанавливает газификацию угля» . Ars Technica . Получено 2017-07-01 .
- ^ «Граничная плотина интегрированная демонстрация углерода и демонстрационный проект» . Глобальный институт CCS. Архивировано из оригинала 10 августа 2014 года . Получено 22 июля 2014 года .
- ^ «Проект Ваттенфолла на CSS» . Vattenfall. Архивировано из оригинала 2010-10-26.
- ^ Jump up to: а беременный http://discovermagazine.com/2009/feb/25-can-clean-coal-actully-work/?searchmer=clean%20Coal "Может ли чистый уголь на самом деле работать?" Статья в феврале 2009 года, с. 18, Получено 2009-05-11
- ^ «Обзор технологии сжигания кислого топлива для захвата CO 2 » . Cornerstone Magazine . Всемирная угольная ассоциация . Получено 22 июля 2014 года .
- ^ [Ведет нигде ранее цитируется - http://ww25.thermoenergy.com/zm9yy2vtug ]
- ^ GE, Lichao; Чжан, Янвей; Сюй, Чанг; Ван, Чжихуа; Чжоу, Джунху; CEN, KEFA (2015-11-05). «Влияние гидротермального обезвоживания на характеристики сжигания китайских угров с низким уровнем ранга» . Прикладная тепловая инженерия . 90 : 174–181. Bibcode : 2015 Appte..90..174G . doi : 10.1016/j.applthermaleng.2015.07.015 . ISSN 1359-4311 .
- ^ «Чистые угольные технологии и инициатива по производству электроэнергии Clean Coal» . Министерство энергетики США.
- ^ «Основные демонстрации: Инициатива по угляму угля (CCPI)» . Сеть Архивировано из оригинала 24 сентября 2006 года . Получено 1 мая 2012 года .
- ^ Ball, Jeffrey (2009-03-20). «Угольные жесткие факты: чистка не будет грязной дешевой» . Wall Street Journal .
- ^ Jump up to: а беременный Nijhuis, Мишель (апрель 2014 г.). "Может ли уголь когда -нибудь быть чистым?" Полем National Geographic . Архивировано с оригинала 16 марта 2014 года.
- ^ Сугатан, Аниш; Бхангале, Ритеш; Кансал, Вишал; Халк, Юнмил (2018). «Как индийские электростанции могут экономически эффективно соответствовать новым стандартам выбросов серы? Оценка политики с использованием предельных затрат на снижение». Энергетическая политика . 121 : 124–37. Bibcode : 2018enpol.121..124S . doi : 10.1016/j.enpol.2018.06.008 . S2CID 158703760 .
- ^ «Выбросы Китая: больше, чем США плюс Европа, и все еще растут» . New York Times . 2018-01-25.
- ^ «Китайское угольное топливо повышается в глобальных выбросах углерода» . Время . 2017-11-14.
- ^ «Да, США ведет все страны в сокращении выбросов углерода» . Форбс . 2017-10-24.
- ^ «Мировые данные выбросов углекислого газа по стране: Китай скорость впереди» . Хранитель . 2011-01-31.
- ^ «Китай сейчас № 1 в выбросах CO 2 ; США на второй позиции» . PBL Netherlands Agency Agency Agency . 19 июня 2007 года. Архивировано с оригинала 2019-07-09 . Получено 2018-03-20 .
- ^ Jump up to: а беременный «Китайский стремление очистить свою угольную энергию, по одному заводу за раз» . Новый ученый . Получено 2017-05-04 .
- ^ «Уловка, хранение и использование углерода для спасения угля? Глобальные перспективы и сосредоточиться на Китае и Соединенных Штатах» . www.ifri.org . Получено 2020-01-25 .
- ^ «Установление углерода и газификация угля могут изменить правила игры для Индии - мнение Atanu Mukherjee | et EnergyWorld» . EteNergyWorld.com . Получено 2020-01-25 .
- ^ Jump up to: а беременный Данко, Пит (2014-10-02). «Первая полномасштабная« чистая »угольная установка открывается в Канаде» . Национальное географическое общество . Архивировано с оригинала 12 января 2019 года . Получено 2017-04-27 .
- ^ MCHUGH, BABS (2017-02-23). «Японское правительство планирует построить 45 новых угольных электростанций для диверсификации поставок» . ABC Online . Получено 2017-02-23 .
- ^ Watanabe, Chisaki (2015-11-10). «Хотите сжечь уголь и спасти планету? Япония рекламирует решение» . Блумберг . Получено 2017-02-23 .
- ^ «Стенограмма и аудио: первые дебаты Обамы-Ромни» . ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР . Федеральная новостная служба . 2012-10-03 . Получено 2013-05-24 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]![]() | в этом разделе Использование внешних ссылок может не следить за политикой или руководящими принципами Википедии . ( Август 2023 г. ) |
- Билло, Дэвид (январь 2016 г.). «Ошибка улавливания углерода». Scientific American . 314 (1): 58–65. Bibcode : 2015sciam.314a..58b . doi : 10.1038/Scientificamerican0116-58 . PMID 26887197 .
- "Можно ли земля быть благоприятной угольными?" Полем Документальный фильм PBS (Вайоминг) . 10 апреля 2009 г.
- «Чистая угольная технология: как это работает» . BBC News . 2005-11-28 . Получено 2010-01-02 .
- Уолд, Мэтью Л. (2008-08-27). «Энергетический вызов» . New York Times . Получено 2010-04-30 .
- "В чистом угле мы доверяем - или мы?" Полем Paristech Review . 15 октября 2013 г.
- «Будущее угля и междисциплинарное исследование MIT» . Массачусетский технологический институт . Получено 2009-03-29 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]![]() | в этом разделе Использование внешних ссылок может не следить за политикой или руководящими принципами Википедии . ( Август 2023 г. ) |
- «Международное энергетическое агентство - Центр Чистого уголка» .
- «Домашняя страница национальной энергетической технологии» . Архивировано из оригинала 2008-08-29.
- «Институт чистой и безопасной энергии» . Архивировано из оригинала на 2009-03-02.
- «Федеральное управление чистым углем и углеродом» США » .
- «Чистые угольные технологии и инициатива по производству электроэнергии Clean Coal» . Министерство энергетики США . Получено 2009-03-29 .
- «Чистый угольный сборник» . Национальная лаборатория энергетических технологий. Архивировано из оригинала 2008-08-29 . Получено 2009-03-29 .
- «Юта чистая угольная программа» . Университет Юты. Архивировано из оригинала на 2009-03-02 . Получено 2009-03-29 .
- «Институт чистой и безопасной энергии» . Университет Юты. Архивировано из оригинала на 2009-03-02 . Получено 2009-03-29 .