Сгущенный уголь

Уплотненный уголь — это продукт Coldry Process технологии облагораживания угля , которая удаляет влагу из углей низкого качества, таких как полубитуминозный и бурый / бурый уголь . Процесс уплотнения повышает теплотворную способность угля низкосортного до уровня многих каменных углей экспортного сорта или превышает его. Уплотненный уголь, полученный в результате холодного процесса, считается эквивалентом каменного угля или заменителем каменного угля . ^{[ 1 ]}

Coldry Process — это запатентованная технология обогащения угля, разрабатываемая в Виктории, Австралия, компанией Environmental Clean Technologies Limited. ^{[ 2 ]} на основе «уплотнения бурого угля». Он был разработан специально для улучшения бурого угля низкого качества ( лигнита ) и некоторых форм полубитуминозного угля путем удаления большей части естественного содержания влаги; укрепить и уплотнить уголь; повысить теплотворную способность угля; и превратить уголь в стабильный (с меньшим риском самовозгорания) экспортный , эквивалентный каменному углю, продукт на каменном угле работающими для использования электрогенераторами, , для производства электроэнергии или в качестве сырья для последующих процессов, таких как преобразование угля в газ, нефть и другие дорогостоящие процессы. химикаты.

Обзор

Процесс Колдри возник в результате теоретической и испытательной работы на факультете органической химии Мельбурнского университета, Виктория, в сотрудничестве с CRA Advanced Tech Development, Мельбурн, в 1989 году. ^{[ 3 ]} Эта работа была основана на более ранних теоретических работах по уплотненному углю, проведенных кафедрой органической химии Мельбурнского университета в 1980-81 годах. Возможность создания уплотненного угля была выявлена после наблюдений, сделанных на шахте Мэддингли недалеко от Бахус-Марш , штат Виктория . Оператор шахты заметил, что затвердевшие битумоподобные дорожные покрытия образовались естественным образом вскоре после дождя, когда грузовики взбивали влажную мелочь бурого угля при въезде и выезде из шахты. В дни, последовавшие за дождем, дорожное покрытие на руднике затвердевало, как асфальт, и больше не впитывало воду. Доктор Джонс и его коллеги установили, что процесс низкого механического сдвига произошел, когда бурый уголь, смешанный с небольшим количеством влаги и подвергшийся небольшому механическому сдвигу, существенно разрушил пористую структуру угля и запустил мягкий естественный процесс экзотермической реакции внутри угля, что приводит к мобилизации и последующему испарению его влаги. ^{[ 4 ]} Процесс с низким механическим сдвигом коренным образом изменяет физическую пористую структуру угля и в различной степени микрохимические связи внутри угля, снижая содержание влаги до 10–14 процентов; повышение калорийности свыше 5200 ккал/кг; и создание нового продукта «уплотненного угля», который является гидрофобным, более не склонным к самовозгоранию, легко транспортируемым и с коммерческой и экологической точки зрения представляет собой эквивалент черного угля.

Принцип

По сути, бурый уголь подвергается сдвигу и истиранию, уменьшая средний размер частиц и высвобождая воду, естественным образом удерживаемую в пористой микроструктуре угля, образуя пластичную массу. Такое рассеивание поверхностной и физически захваченной влаги позволяет удалить ее испарением при температуре окружающей среды или близкой к ней. Сдвиг также открывает свежие поверхности угля, обнажая химически активные молекулярные частицы, которые участвуют в новых реакциях образования связей и высвобождают некоторое количество химически захваченной влаги. По мере уплотнения окатышей новообразованная структура сжимается, в результате чего микроструктура становится значительно более компактной по сравнению с исходным углем. Эта новая структура значительно снижает склонность к самонагреванию по сравнению с типичным битуминозным углем . При применении к лигниту и некоторым полубитуминозным углям процесс Колдри производит сырье в виде уплотненных гранул, которые значительно сокращают выбросы CO ₂ по сравнению с исходным состоянием бурого угля при сжигании для выработки электроэнергии. Ключевой особенностью технологии является использование низкосортных отходящее тепло от расположенной рядом электростанции для обеспечения энергии испарительной сушки. Обычно электростанции передают эту энергию через градирни, забирая значительное количество воды из местных речных систем. Установка Coldry предназначена для работы в качестве теплоотвода для электростанции, компенсируя или заменяя воду, взятую из окружающей среды для охлаждения. Диапазон температур сушки составляет от 35°C до 45°C. Это формирует основу для синергии с существующими шахтными электростанциями и позволяет избежать необходимости нести дополнительные эксплуатационные расходы за счет выработки высокопотенциального технологического тепла или использования высокопотенциального тепла от других процессов, которое может иметь более высокую ценность в других процессах. приложения.

Обзор процесса

Схематическая компоновка интегрированной электростанции с холодным обогревом

На соседнем изображении показана схематическая компоновка интегрированной электростанции, работающей на холоде.

Подача сырого угля : Необработанный уголь сортируется для удаления негабаритов и загрязнений, а также калибруется для обеспечения равномерной подачи на следующий этап процесса.
Истирание и экструзия : небольшое количество воды добавляется в мельницу-истребитель, где уголь измельчается с образованием угольной пасты. Это интенсивное перемешивание инициирует естественную химическую реакцию внутри угля, в результате которой выбрасывается как химически захваченная вода, так и физически поглощенная вода внутри пористой структуры угля. Угольную пасту затем дополнительно пережевывают и, наконец, экструдируют в окатыши.
Кондиционирование : Гранулы угольной пасты подвергаются поверхностной сушке на ленте кондиционирования, чтобы обеспечить достаточную прочность в сыром состоянии, чтобы выдержать переход к следующему этапу - сушилке с насадочным слоем.
Теплообмен : Отходящее тепло от расположенной рядом электростанции восстанавливается с помощью теплообмена . Этот поток низкопотенциальной энергии используется для обеспечения потоков теплого воздуха, необходимых для испарения поверхностной воды из угольных окатышей.
Сушилка с насадочным слоем : влажные угольные окатыши, поступающие с конвейера кондиционирования, дополнительно сушатся до максимального уровня влажности в сушилке с насадочным слоем. Теплый воздух из теплообменников удаляет влагу, выброшенную изнутри угольных окатышей. Реакции сшивки завершаются внутри сушилки, увеличивая прочность угольных окатышей до уровня, достаточного для того, чтобы выдержать транспортировку навалом.
Холодные окатыши : поступающий бурый уголь теперь преобразуется в эквивалент черного угля (BCE) за счет постоянного устранения структурных и физических задержек воды. Эти высокоэнергетические гранулы доступны для термического применения, а также для других целей.
Пульверизатор : Пульверизатор превращает пеллеты в тонкоизмельченную угольную пыль, подходящую для впрыскивания в котел для сжигания пылеугольного топлива.
Котел : Уголь сжигается в избытке воздуха, образуя поток газа высокой температуры. Эта высокая температура нагревает воду в котле, производя пар, необходимый для выработки электроэнергии.
Турбина : Поток высокой температуры и высокого давления впрыскивается в паровую турбину , которая соединена с генератором. Электричество высокого напряжения является конечным продуктом этой операции.
Конденсатор : Пар, выходящий из турбины, поступает в конденсатор , где охлаждается и снова образует жидкую воду. Эта жидкая вода перекачивается обратно в котел, чтобы снова запустить паровой цикл. Охлаждающая вода из конденсатора теперь имеет повышенную температуру и ее необходимо охладить. Его перекачивают на установку Coldry для теплообмена (этап 4).
Градирня : Обратная вода из теплообменника Coldry теперь имеет более низкую температуру, но все равно требует дальнейшего охлаждения. Эта вода теперь перекачивается в градирню , где ее часть испаряется, охлаждая оставшуюся часть до температур, подходящих для работы конденсатора. Подпиточная вода добавляется для замены той, которая была потеряна в результате испарения.

Характеристики сгущенного угля

Химическая и теплотворная способность уплотненного угля, полученного из типичного викторианского бурого угля с естественной средней влажностью 60 процентов по весу, хорошо сравнима с типичным высококачественным каменным углем, экспортируемым из Таронга, Квинсленд , и Ньюкасла, Новый Южный Уэльс, Австралия.

Химический состав

Имя	C Углерод %	H Водород %	N Азот %	О Кислород %	S сера %
Викторианский бурый уголь (лигнит)	26.6	1.93	0.21	9.4	0.39
Уплотненный бурый уголь (холодный)	59	4.24	0.46	21	0.85
QLD Черный уголь (Экспорт)	52	2.59	0.74	11	0.25
Черный уголь Нового Южного Уэльса (Экспорт)	48.9	3.29	1.19	10.1	0.81

Сравнение теплотворной способности

Имя	Влага %	Летучие вещества %	Фиксированный углерод %	Пепел %	Сера %	Удельная энергия чистого веса
Морвелл Бурый уголь (лигнит)	59,3% ВБ	20,0% ВБ	19,86% ВБ	0,9% ВБ	0,3% дБ	2006 ккал/кг ар 8,4 МДж/кг ар
Таронг Черный Уголь (Экспортный уголь)	15,5% адб	22,5% ВБ	44,1% ВБ	17,9% ВБ	0,42% веса	4800 ккал/кг адб 20,1 МДж/кг адб
Уплотненный бурый уголь (холодный)	12,0% адб	48,9% ВБ	49,1% ВБ	2,4% ВБ	0,3% веса	5874 ккал/кг адб 24,6 МДж/кг адб
Процент по весу

adb = как сухая основа. ar = как получено. дб = сухая основа. wb = влажная основа.

История

В течение нескольких лет шахта Мэддингли поставляла бурый уголь соседнему заводу по производству древесноволокнистых плит, расположенному на окраине Бахус Марш . Завод и рудник были выведены из эксплуатации в конце 1980-х годов. В 1990 году транспортная компания Calleja Group приобрела шахту и промышленную площадку и осознала концепцию сжиженного угля. Компания приобрела права интеллектуальной собственности на процесс сгущения угля примерно в 1994 году. Под руководством Дэвида Каллеха и Дэвида Уилсона компания инвестировала в разработку методологии сгущения угля и к 1997 году добилась успеха в стендовых испытаниях. В это время стал известен технологический процесс. как процесс Колдри. В течение некоторого времени компания безуспешно пыталась включить процесс Coldry Process в качестве технологии, заслуживающей рассмотрения, инвестиций и развития со стороны финансируемого государством Кооперативного исследовательского центра (CRC) для программы бурого угля. Впоследствии группа Calleja вложила средства в создание в феврале 2004 года пилотного завода для дальнейшего развития этого процесса. К апрелю 2004 года установка Колдри быстро зарекомендовала себя как потенциальный коммерческий метод обезвоживания бурого угля без образования опасных побочных продуктов. Эксплуатация опытной установки была поручена Asia Pacific Coal & Steel Pty Ltd (APCS) в июне 2004 года, когда APCS получила лицензию на коммерциализацию этой технологии. В марте 2006 года APCS была приобретена компанией Environmental Clean Technologies Limited (ASX:ESI), зарегистрированной на ASX , которая взяла на себя ответственность за коммерциализацию процесса Coldry. Пилотная установка поэтапно разрабатывалась на площадке Бахус Марш, а испытания типов угля со всего мира помогли охарактеризовать и подтвердить пригодность угля для использования в этом процессе.

Хронология

Пилотный завод Coldry, расположенный в Бахус-Марш, штат Виктория, Австралия, был центром исследований и разработок этого процесса.
Пилотная установка, первоначально введенная в эксплуатацию как базовый периодический процесс в 2004 году для проверки процесса на следующем логическом уровне, была дополнительно модернизирована в 2007 году при поддержке Департамента устойчивого развития правительства штата Виктория. Переход на непрерывный процесс, который также включал добавление технологии восстановления воды, оказался успешным и привел к привлечению в 2008 году инжиниринговой фирмы Arup для дальнейшей коммерциализации процесса посредством предварительного технико-экономического обоснования.
В начале 2011 года ECT приступила к испытаниям критически важного оборудования и сбору подробных данных для разработки проекта завода коммерческого масштаба.
В октябре 2011 года ECT поручила инжиниринговой фирме Arup начать тендерное детальное проектирование (DFT) для следующего логического расширения; 20 тонн Демонстрационная установка производительностью в час. Коммерческий демонстрационный завод (CDP) планируется завершить в 2014 году при условии финансирования и одобрения государственного планирования.
2018: в Индии будет построена коммерческая установка, использующая сжиженный уголь. ^{[ 5 ]}

См. также

Битуминозный уголь - собирательный термин для обозначения высококачественного угля.
Процесс Бергиуса - метод производства жидких углеводородов для использования в качестве синтетического топлива.
Анализ угля – измерение свойств угля
Энергетическая ценность угля
Порядки величины (удельная плотность энергии) – физическая величина, представляющая содержание энергии на единицу массы.
Процесс Каррика - процесс карбонизации при низкой температуре.
Леонардит - органический минерал.
Майн Мэддингли - шахта в Австралии.
Список выбросов CO ₂ на миллион джоулей энергии от различных видов топлива – Газ в атмосфере с определенными характеристиками поглощения

Ссылки

^ Реакционная способность и реакции австралийских бурых углей. Р.Б. Джонс и А.Г. Пандольфо, кафедра органической химии Мельбурнского университета. 1980 год
^ Веб-сайт ECT Limited
^ Превращение бурого угля в плотный, сухой и твердый материал. Б. А. Джонс, А. Л. Чаффи и К. Ф. Харви, кафедра органической химии, Мельбурнский университет, Виктория, в сотрудничестве с А. С. Бьюкененом и Г. А. Тиле из CRA Advanced Tech Development, Мельбурн, 1989 г.
^ Джонс, Р.Б., Чаффи, А.Л. и Верхейен, Международная телеконференция по угольной науке, Дюссельдорф, 1981 г.
^ Джон (17 мая 2018 г.). «Первый в мире завод в Колдри и Матморе по производству электроэнергии и стали» . Международная горная промышленность .

Внешние ссылки

[1] Реакционная способность и реакции австралийских бурых углей. Р.Б. Джонс и А.Г. Пандольфо, кафедра органической химии Мельбурнского университета. 1980 год

[2] Веб-сайт ECT Limited

[3] Превращение бурого угля в плотный, сухой и твердый материал. Б. А. Джонс, А. Л. Чаффи и К. Ф. Харви, кафедра органической химии, Мельбурнский университет, Виктория, в сотрудничестве с А. С. Бьюкененом и Г. А. Тиле из CRA Advanced Tech Development, Мельбурн, 1989 г.

[4] Джонс, Р.Б., Чаффи, А.Л. и Верхейен, Международная телеконференция по угольной науке, Дюссельдорф, 1981 г.

[5] Джон (17 мая 2018 г.). «Первый в мире завод в Колдри и Матморе по производству электроэнергии и стали» . Международная горная промышленность .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]