Рафинированный уголь

Рафинированный уголь — это продукт технологии обогащения угля , которая удаляет влагу и некоторые загрязняющие вещества из углей более низкого качества , таких как полубитуминозные и бурые угли, повышая их теплотворную способность . Технологии переработки или обогащения угля обычно представляют собой обработку и процессы перед сжиганием, которые изменяют характеристики угля перед его сжиганием. Технологии обогащения угля перед сжиганием направлены на повышение эффективности и сокращение выбросов при сжигании угля. В зависимости от ситуации, технология предварительного сжигания может использоваться вместо или в качестве дополнения к технологиям последующего сжигания для контроля выбросов из угольных котлов.

Основным преимуществом очищенного угля является способность сокращать чистый объем выбросов углерода, который в настоящее время выбрасывается электростанциями, и позволит сократить количество выбросов, которыми предлагается управлять с помощью новых методологий связывания углерода . Технологии переработки угля в основном разрабатывались в США . Несколько подобных технологий были исследованы, разработаны и испытаны в Виктории , Австралия, например, технология сгущенного угля ( Coldry Process ), разработанная для изменения химических связей бурого угля с целью создания более чистого, стабильного продукта (не склонного к самовозгоранию). ), пригодный для экспорта и имеющий достаточно высокую теплотворную способность, чтобы соответствовать эквиваленту каменного угля .

Технология обогащения угля

Технология обогащения угля относится к классу технологий, разработанных для удаления влаги и некоторых загрязняющих веществ из углей низкого качества , таких как полубитуминозный уголь и бурый уголь ( бурый уголь ), и повышения их теплотворной способности. Компании в Австралии, Германии и США являются основными движущими силами этих исследований, разработок и коммерциализации.

Экологическое обоснование

Около 30 стран совместно эксплуатируют более 1400 электростанций, работающих на буром угле , по всему миру. Буроугольные электростанции, которые не могут экономически эффективно обезвоживать бурый уголь, неэффективны и вызывают высокие уровни выбросов углекислого газа . Электростанции с высоким уровнем выбросов, в частности электростанция Хейзелвуд в Австралии , вызывают экологическую критику. Многие современные экономики, включая Грецию и Викторию (Австралия), сильно зависят от бурого угля для производства электроэнергии. Улучшение экологических показателей и необходимость стабильной экономической среды создают стимулы для инвестиций, направленных на существенное снижение негативного воздействия на окружающую среду сжигания сырого («в том виде, в котором добывается») бурого угля.

Экономическое обоснование

Технологии повышения качества угля удаляют влагу из добытого бурого угля и преобразуют теплотворную способность бурого угля в более «чистое» состояние горения, относительно эквивалентное высококалорийному каменному углю. Некоторые процессы обогащения угля приводят к получению уплотненного угольного продукта, который считается продуктом -эквивалентом черного угля, пригодным для сжигания в котлах, работающих на каменном угле.

Викторианский бурый уголь с характерным содержанием влаги 60% по весу считается самым влажным бурым углем в мире. Высокое содержание влаги является основной причиной того, что три основные электростанции штата считаются самыми грязными источниками выбросов углерода в мире. Исследования, проведенные Мельбурнским университетом и Университетом Монаша , подтверждают, что при удалении влаги из викторианского бурого угля естественный низкий уровень золы, серы и других элементов делает его одним из самых чистых углей в мире. При обезвоживании обогащенный бурый уголь может конкурировать на экспортном рынке по ценам, сопоставимым с ценами на черный уголь.

В условиях масштабной добычи бурого угля во всем мире и увеличения объемов добычи потребность в технологиях обогащения угля стала более очевидной. Эти технологии помогут решить глобальную экологическую проблему, связанную с ростом выбросов при сжигании бурого угля, и предоставят альтернативные варианты топлива для быстро развивающихся стран, таких как Вьетнам , которые сталкиваются с трудностями в конкуренции за черный уголь с Китаем , Индией , Японией и другими странами.

Бурый уголь добыт в миллионах тонн

Страна	1970	1980	1990	2000	2001
Германия	369.3	388.0	356.5	167.7	175.4
Россия	127.0	141.0	137.3	86.4	83.2
Соединенные Штаты	5.4	42.3	82.6	83.5	80.5
Австралия	24.2	32.9	46.0	65.0	67.8
Греция	8.1	23.2	51.7	63.3	67.0
Польша	32.8	36.9	67.6	61.3	59.5
Турция	4.4	15.0	43.8	63.0	57.2
Чешская Республика	67.0	87.0	71.0	50.1	50.7
Китайская Народная Республика	13.0	22.0	38.0	40.0	47.0
СФР Югославия	26.0	43.0	60.0	-	-
Сербия и Черногория	-	-	-	35.5	35.5
Румыния	14.1	27.1	33.5	17.9	29.8
Северная Корея	5.7	10.0	10.0	26.0	26.5
Общий	804.0	1,028.0	1,214.0	877.4	894.8

Сравнение технологий

Из-за высокого содержания влаги все лигниты перед сжиганием необходимо сушить. В зависимости от технологии сушка осуществляется либо в виде отдельной операции, либо в рамках процесса. В сравнительной таблице указаны различные методы сушки, разрабатываемые в разных странах, и представлено качественное сравнение.

Вариант	Драйкол	ЗЕМАГ	Холодный процесс	РВЕ-ВТА	ХТФГ	WEC-BCB	ЮБК	Эксерген ЧТД	МТЕ	Кфуэль	ЛКП
Страна происхождения	Соединенные Штаты	Германия	Австралия	Германия	Китай	Австралия	Индонезия/Япония	Австралия	Австралия	Соединенные Штаты	Китай
Описание процесса	Микроволновая сушка Drycol	непрямая контактная сушка в трубчатых сушилках	экзотермическая реакция . естественное испарение. ускоренная сушка при 25-30°С	в псевдоожиженном слое сушка потоком	Сушка высокотемпературного дымового газа в псевдоожиженном слое	мгновенная сухая угольная мелочь. использовать давление для формирования брикетов	смешивание толченого угля с маслом, нагрев смеси до 130-160 °С под давлением 19-19,5 Бар, отделение шламового кека от масла с помощью центрифуги, а затем его сушка и брикетирование.	Непрерывная реакция декарбоксилирования при гидротермальном обезвоживании в форме суспензии при 300°C и 100 бар с последующим разделением газа/жидкости/твердых веществ и сушкой в ​​прессе.	нагревать и отжимать при 250 °C и давлении 125 бар, сцеживать воду из угля	нагреть и отжать при 200 °C и давлении 100 бар.	пиролитический процесс, в котором используются тепло и давление в бескислородной среде для продолжения процесса углефикации, который естественным образом происходит на Земле.
Описание сушки	Микроволновая сушка при температуре ниже 90 градусов Цельсия.	сушка осуществляется паром низкого давления макс. 180 °С, 4 бар	сушка достигается с использованием низкотемпературного отходящего тепла для обеспечения испарительной сушки	сушка достигается с помощью пара низкого давления >100 °C	сушка достигается с использованием дымового газа >900 °C для сушки рядового угля размером 0–50 мм с концентрацией O2 в системе 2–4% при небольшом положительном давлении	сушка достигается за счет воздействия потока горения под высоким давлением (мгновенная сушка)	сушка достигается воздействием температуры 130–160 °C и давлением 19–19,5 бар в масляной суспензии.	сушка достигается воздействием высокого давления и температуры в вертикальном автоклаве с последующим этапом мгновенного испарения.	сушка достигается за счет сжатия под высоким давлением и температурой	сушка достигается за счет сжатия под высоким давлением и температурой	В этом процессе не используются никакие добавки и удаляется как поверхностная, так и внутренняя влага.
Степень тепла, используемого для сушки	Очень низкий	Низкий	Низкий	Середина	Низкий	Высокий	Середина	Середина	Высокий	Высокий	Середина
Альтернативное использование энергии, потребляемой при сушке	Никто	производство электроэнергии	никто	производство электроэнергии	реализация угля (мелкая мелочь, используемая для сжигания	реализация угля (мелкая мелочь, используемая для сжигания	н/д	электрическая энергия	электрическая энергия	электрическая энергия	производство электроэнергии
Требование предварительной обработки	Определение размеров для погрузочно-разгрузочных работ	дробление/сортировка (нормальная)	(нормальный) плюс механическое жевание и экструзия	(нормальный)	дробление/сортировка до 50 мм	(нормальный)	дробление и смешивание ума
Воздействие CO2	н/д	н/д	Сокращение выбросов CO2 до 40%. Чистая выгодная позиция по CO2 благодаря низкому нагреву и низкому давлению	Сокращение выбросов CO2 из котла до 30-40%. (Потери энергии пара, использованные в сушилке с псевдоожиженным слоем, не учитываются)	Сокращение выбросов CO2 из котла до 25-35%.	нулевое чистое улучшение, поскольку источником энергии для сушки является сжигание угля	н/д	Снижение выбросов CO2 до 40 %.	Сокращение выбросов CO2 при сгорании примерно на 15 % (подробный анализ недоступен). Нулевое чистое улучшение за счет энергии, используемой для нагрева и сжатия.	Сокращение выбросов CO2 при сгорании примерно на 15 % (подробный анализ недоступен). Использует энергию для нагрева и сжатия.	н/д
Потоки отходов, образующиеся в результате сушки	чистая вода	никто	никто	никто	никто	никто	поток сточных вод	никто	поток сточных вод	поток сточных вод	никто
Возможны потоки побочных продуктов	никто	никто	деминерализованная вода	никто	никто	никто	н/д	деминерализованная вода	никто	никто	смолистый продукт
Описание потока выходящего угля	Прямое использование	для брикетирования/экспорта или производства электроэнергии	угольные пеллеты для использования и экспорта	входной уголь только для производства электроэнергии	уголь для продажи или производства электроэнергии	угольные брикеты для использования и экспорта	угольные брикеты для использования и экспорта	уголь для использования и экспорта	входной уголь только для производства электроэнергии	входной уголь только для производства электроэнергии	экспортный уголь для производства электроэнергии
Уровень влажности на выходе угля	10 - 30%	5-20%	12-14%	12-14%	6-30%	10-15%	н/д	5-10%	~18%	~20%	1-15%
Добыча угля - транспортируемая или экспортируемая	перевозки на дальние расстояния	перевозки на дальние расстояния	непирофорный	только напрямую к котлу	транспорт на короткие расстояния	непирофорный	непирофорный	непирофорный	пирофорный	пирофорный	гидрофобный, транспортабельный и экспортируемый
Промышленная зрелость	Технологии в пищевой промышленности 35 лет.	хорошо отработанная и проверенная технология, промышленные предприятия мощностью до 3 млн тонн в год работают в Германии и Чехии.	опытно-промышленная установка работает 7 лет; обширная база данных глобального тестирования; начало технико-экономического обоснования полномасштабной коммерческой эксплуатации к 2014 году	коммерческая деятельность в нескольких местах	С 1955 года его использовали для сушки кокса на более чем 200 обогатительных фабриках.	одна установка промышленного масштаба, эксплуатационная мощность не превышает 30% от паспортной мощности	Опытная установка работает, демонстрационная установка 2008-2011 гг.	Пилотный завод 2002–2008 гг., готов к коммерциализации. Протестировано на углях Виктории и Индонезии.	пилотный завод заброшен	пилотная установка работает	Завод мощностью 1 млн тонн в год во Внутренней Монголии работает на полную мощность с 2012 года.

История и преимущества

Соединенные Штаты

Самым известным производителем очищенного угля является компания Evergreen Energy Inc., расположенная в Денвере, штат Колорадо. Компания котируется на бирже и котируется на бирже NYSE Arca . Согласно веб-сайту компании и ее форме 10-K, хранящейся в Комиссии по ценным бумагам и биржам США, она была основана в 1984 году для коммерциализации технологии обогащения угля, впервые разработанной в лаборатории Стэнфордского университета Эдвардом Коппельманом . Взяв букву «К» из названия Koppelman, компания Evergreen, ранее называвшаяся KFx Inc., назвала свой продукт переработки угля «K-Fuel».

Большая часть угля на западе Соединенных Штатов известна как уголь «низкого сорта», который подпадает под категории «суббитуминозных» и «бурых» углей. Эти угли имеют высокий уровень влажности и могут содержать от 20% до 30% воды. Это относительно высокое содержание влаги по сравнению с углями «высшего сорта», такими как битуминозные и антрацитовые угли, делает угли более низкого сорта менее эффективными. Среднее теплосодержание суббитуминозного угля, потребляемого в Соединенных Штатах, составляет примерно 8500 британских тепловых единиц (9000 кДж) на фунт. Процесс K-Fuel(R) использует тепло и давление для удаления примерно 30 процентов влаги из сырого угля низкого качества и повышает его теплосодержание примерно до 11 000 БТЕ на фунт. Помимо повышения теплотворной способности угля, из угля удаляется значительное количество, до 70 процентов, элементарной ртути, а благодаря более высокой эффективности достигаются более низкие выбросы хлоридов и оксидов азота в пересчете на произведенный киловатт-час. .

Преимуществами процесса переработки угля являются более эффективная транспортировка и возможность коммунальных предприятий перейти на топливо, состоящее из 100 процентов очищенного угля или смеси сырого и очищенного угля, чтобы добиться более низких выбросов и большей эффективности. Недостатком является то, что отрасль требует значительных субсидий. Анализ правительственных данных показывает, что в 2007 году за каждый произведенный мегаватт-час очищенный уголь получил 29,81 доллара в виде федеральной поддержки, солнечная энергетика получила 24,34 доллара, энергия ветра - 23,37 доллара, а атомная энергетика - 1,59 доллара.

Австралия

Производителем уплотненного угля в Австралии является компания , базирующаяся в Мельбурне , штат Виктория . Environmental Clean Technologies Limited (ECT Limited) Компания торгуется на бирже 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 произошло от компании Calleja Group , которая приобрела технологию в 1994 году и разработала технологию для пилотной демонстрации на шахте Мэддингли , Бахус-Марш , Виктория в 2004 году, а затем лицензировала технологию компании ECT Limited для дальнейшей коммерциализации в 2005 году.

В штате Виктория находится около 25% известных мировых запасов бурого угля (лигнита). Этот уголь также входит в число самых «влажных» углей в мире, его типичная влажность составляет 60 процентов воды по весу. Высокое содержание влаги делает викторианский бурый уголь неэффективным источником топлива и является основной причиной, по которой электростанция Хейзелвуд в долине Латроб считается самой грязной угольной электростанцией в мире. Процесс Coldry использует механический сдвиг под низким давлением для создания естественной экзотермической реакции внутри угля, которая затем естественным образом удаляет 80 процентов содержания влаги. Вытесненная влага затем улавливается и восстанавливается в виде дистиллированной воды. Викторианский бурый уголь, преобразованный с помощью процесса Coldry, имеет повышенную теплотворную способность — 5874 ккал/кг, что сопоставимо с большинством экспортных австралийских каменных углей.

Преимущество процесса Coldry заключается в его способности позволить производителям электроэнергии перейти на смесь сырого бурого угля и пеллет Coldry для достижения более низких выбросов в существующих неэффективных котлах или добиться существенного снижения выбросов за счет внедрения котлов на каменном угле и использования 100% центовых окатышей очищенного угля Coldry в качестве эквивалента черного угля. Процесс Coldry дает дополнительное преимущество, заключающееся в создании новых источников дохода для производителей электроэнергии за счет производства продукта, который можно экспортировать в другие страны в качестве замены каменному углю. В отличие от других процессов переработки угля, процесс Coldry представляет собой коммерческую методологию, не требующую субсидий.

Коммерческое развитие

Соединенные Штаты

Evergreen Energy построила полномасштабный углеперерабатывающий завод недалеко от Джилетта, штат Вайоминг , который начал работу в конце 2005 года. Первоначально проектировавшийся как коммерческий завод, завод столкнулся с проблемами проектирования и эксплуатации. Evergreen приостановила работу предприятия в марте 2008 года. и вместо этого использовала завод в качестве платформы для разработки процессов вместе со своим подрядчиком по проектированию, строительству и закупкам Bechtel Power Corporation.

В настоящее время Evergreen стремится построить угольный завод по усовершенствованной конструкции Bechtel на Среднем Западе США и в Азии.

Австралия

Calleja Group построила полномасштабную пилотную демонстрационную установку производительностью 16 000 тонн в год в бизнес-парке JBD на шахте Мэддингли недалеко от Бахус-Марш, Виктория, которая начала работу в начале 2004 года. С 2005 года ECT Limited модернизировала установку, добавив процесс рекуперации воды при финансовой поддержке правительства штата Виктория. в 2007 году и управлял заводом как платформой для разработки процессов вместе со своим инженерным партнером ARUP . В 2009 году ECT Limited заключила соглашение с инвестиционной компанией Thang Long Investment Company (Tincom) вьетнамской . о завершении коммерческого обоснования перед строительством экспортного завода мощностью 2 миллиона тонн в год к 2014 году и экспорта 20 миллионов тонн в год к 2020 году ECT Limited использует усовершенствованную конструкцию ARUP для заключения лицензионных соглашений о технологии с поставщиками бурого угля в Китае , Индии , Индонезии , Польше , Греции и России .

Китай

GBCE построила и в настоящее время эксплуатирует первую в мире установку по обогащению угля промышленного масштаба. Он имеет мощность по переработке 1 млн тонн угольного сырья в год и расположен в Холинголе, Внутренняя Монголия, крупнейшем регионе по производству бурого угля в Китае. Уголь обычно имеет высокую влажность (35–40% TM) и калорийность 3200–3400 ккал. В зависимости от требований рынка он производит 5000–5500 ккал угля (сахара) со значительно пониженным содержанием влаги (< 10% агара). На заводе используется технология обогащения угля LCP , которая представляет собой пиролитический процесс, в котором используется тепло и давление в бескислородной среде для продолжения процесса углефикации, который естественным образом происходит в земле. Обработанный уголь по этой технологии гидрофобен и транспортабельен, то есть не впитывает влагу и не распадается в порошок при транспортировке.

См. также

• Битуминозный уголь - собирательный термин для обозначения высококачественного угля.
• Процесс Бергиуса - метод производства жидких углеводородов для использования в качестве синтетического топлива. Страницы, отображающие описания викиданных в качестве запасного варианта.
• Анализ угля – измерение свойств угля . Страницы с краткими описаниями целей перенаправления.
• Coldry Process — продукт переработки угля в рамках Coldry Process. Страницы с кратким описанием целей перенаправления.
• Коксовое топливо - угольный продукт, используемый при производстве стали.
• Сгущенный уголь – продукт обогащения угля холодным способом.
• Энергетическая ценность угля
• Процесс Фишера-Тропша - химические реакции, в которых окись углерода и водород превращаются в жидкие углеводороды.
• Процесс Каррика - процесс карбонизации при низкой температуре. Страницы, отображающие описания викиданных в качестве запасного варианта.
• Леонардит - органический минерал. Страницы, отображающие описания викиданных в качестве запасного варианта.
• Лигнит – мягкая, коричневая, горючая осадочная порода.
• Майн Мэддингли - шахта в Австралии. Страницы, отображающие описания из Викиданных в качестве запасного варианта.
• Порядки величины (удельная плотность энергии) – физическая величина, представляющая содержание энергии на единицу массы. Страницы с краткими описаниями целей перенаправления.
• Список выбросов CO ₂ на миллион джоулей энергии от различных видов топлива – газ в атмосфере, который поглощает и излучает излучение в тепловых инфракрасных волнах.