고밀도 석탄
Densified coal고밀도탄은 역청탄, 갈탄, 갈탄 등 저급탄에서 수분을 제거하는 콜드리 공정 석탄 개량 기술의 산물이다.고밀도화 과정은 낮은 등급의 석탄의 열량을 많은 수출용 흑탄과 같거나 그 이상으로 높인다.콜드리 공정에서 발생하는 고밀도 석탄은 흑탄 상당량 또는 흑탄 [1]대체물로 간주된다.
Coldry Process는 '갈색 석탄 밀도화'를 기반으로 Environmental Clean[2] Technologies Limited가 호주 빅토리아주에서 개발한 특허 석탄 업그레이드 기술입니다.자연발생 수분의 대부분을 제거하여 낮은 등급의 갈색 석탄(갈탄)과 아염화 석탄의 일부 형태를 개선하기 위해 특별히 개발되었으며, 석탄의 경화 및 고밀도화, 석탄의 열량 상승, 석탄을 안정적인(자연 연소 위험 감소), 수출 가능한 흑탄으로 변환하기 위해 개발되었습니다.전기를 생산하기 위해 흑탄 화력 발전기가 사용하거나 석탄 대 가스, 석유 및 기타 고부가가치 화학 물질과 같은 다운스트림 프로세스의 공급 원료로 사용되는 2가 제품.
개요
콜드리 프로세스는 1989년 [3]멜버른의 CRA Advanced Technical Development와 협력하여 빅토리아주 멜버른 대학 유기화학과의 이론 및 테스트 작업에서 발전했습니다.이 연구는 1980-81년 멜버른 대학 유기화학부가 수행한 밀도화탄에 관한 이전의 이론적 연구에 기초했다.고밀도 석탄의 생성 가능성은 빅토리아주 박카스 습지 근처의 매딩리 광산에서 관측된 후 확인되었다.이 광산 운영자는 트럭이 광산을 드나들 때 갈색 석탄 미세물질을 습기로 휘저으면서 비가 온 직후 굳어진 역청 같은 노면이 자연스럽게 형성되는 것을 관찰했다.비가 온 후 며칠 동안은 광산의 노면이 타맥처럼 굳어져 더 이상 물을 흡수하지 못할 것이다.존스 박사와 동료들은 소량의 습기와 혼합되어 낮은 수준의 기계적 전단 대상이 되는 갈색 석탄이 석탄 다공질 구조를 상당히 파괴하고 이동 및 아석유로 이어지는 석탄 내의 가벼운 자연 발열 반응 과정을 촉발한 저기계 전단 과정이 발생했음을 확인했다.수분 [4]함량이 증발합니다.낮은 기계적 전단 프로세스는 근본적으로 석탄 물리적 다공질 구조와 석탄 내 미세 화학 결합을 변화시켜 수분 함량을 10 - 14%로 감소시키고, 5200 kcal/kg 이상의 열량을 증가시키며, 소수성이며, 더 이상 자연적 co에 대한 경향이 없는 새로운 '농축탄' 제품을 만듭니다.mbustion, 쉽게 운반할 수 있으며 상업 및 환경적 관점에서 볼 때 흑탄 등가물.
원칙
기본적으로 갈색탄은 평균 입경을 감소시켜 플라스틱 덩어리를 형성하는 다공질 석탄 미세구조 내에 자연적으로 유지되는 물을 방출하는 것을 전단 및 감쇄한다.표면과 물리적으로 갇힌 습기의 분산은 주위 온도 또는 그 부근에서 증발 제거에 도움이 됩니다.시어링은 또한 새로운 결합 형성 반응에 참여하고 화학적으로 갇힌 수분을 해방시키는 반응성 분자 종을 노출시키는 신선한 석탄 표면을 엽니다.펠릿이 밀도가 높아짐에 따라 새로 형성된 구조가 축소되어 원래의 석탄에 비해 훨씬 더 콤팩트한 미세 구조가 만들어집니다.이 새로운 구조는 일반적인 유연탄에 비해 자기 발열 성향을 크게 감소시킨다.Coldry 공정은 갈탄 및 일부 역청탄에 적용될 때, 전기를 생성하기 위해 연소할 때 원래의 갈색 석탄 상태에 비해 CO 배출량을 크게 줄이는2 고밀도 펠릿 형태의 공급 원료를 생산합니다.이 기술의 주요 특징은 공동 발전소의 저급 '폐열'을 사용하여 증발 건조 에너지를 제공한다는 것입니다.일반적으로 발전소는 냉각탑을 통해 에너지를 방출하여 지역 하천 시스템에서 상당한 양의 물을 끌어옵니다.콜드리 플랜트는 냉각을 위해 환경에서 가져온 물을 상쇄하거나 대체하여 발전소의 히트 싱크 역할을 하도록 설계되었습니다.건조 온도 범위는 35°C ~ 45°C입니다.이를 통해 기존 광구발전소와의 시너지 효과를 얻을 수 있으며, 높은 수준의 프로세스 열을 발생시키거나 다른 프로세스에서 높은 가치를 가질 수 있는 높은 수준의 열을 발생시킴으로써 운영 비용을 증가시킬 필요가 없습니다.
프로세스의 개요
인접한 이미지는 통합된 콜드리 연소식 발전소의 개략적인 레이아웃을 보여줍니다.
1. 원탄 공급 원탄을 선별하여 초과 크기 및 오염물질을 제거하고 다음 공정 단계에서 균일한 공급을 보장하도록 크기를 조정한다.
2. 감쇄 및 압출 제분소 감쇄기에 소량의 물을 첨가하여 석탄을 절삭하여 석탄 페이스트를 형성한다.이러한 집중적인 혼합은 석탄 내에서 화학적으로 갇힌 물과 석탄 세공 구조 내에서 물리적으로 흡수된 물을 배출하는 자연적인 화학 반응을 일으킵니다.그리고 나서 석탄 페이스트는 다시 매스틱 가공되어 마침내 펠릿으로 압출됩니다.
3. 컨디셔닝 석탄 페이스트 펠릿은 컨디셔닝 벨트에서 표면 건조되어 다음 단계인 포장 바닥 건조기로의 이행에 견딜 수 있는 충분한 녹색 강도를 제공합니다.
4. 열교환 같은 위치에 있는 발전소의 폐열을 열교환을 사용하여 회수한다.이 낮은 등급의 에너지 흐름은 석탄 알갱이에서 지표수를 증발시키는 데 필요한 따뜻한 공기 흐름을 제공하는 데 사용됩니다.
5. 포장된 바닥 건조기 컨디셔닝 벨트에서 유입되는 촉촉한 석탄 알갱이는 포장된 바닥 건조기 내에서 최종 수분 수준까지 추가로 건조됩니다.열교환기의 따뜻한 공기는 석탄 알갱이 내부에서 배출된 수분을 제거합니다.가교 반응은 건조기 내에서 완료되어 석탄 알갱이의 강도를 벌크 운송에 견딜 수 있는 수준으로 증가시킵니다.
6. 콜드리 펠릿 유입되는 갈색 석탄은 구조 및 물리적 고인 물을 영구적으로 제거함으로써 이제 흑탄 등가물(BCE)로 전환되었습니다.이러한 고에너지 펠릿은 열 용도뿐만 아니라 다른 용도로도 사용할 수 있습니다.
7. 분쇄기 분쇄기는 분쇄탄 연소 보일러에 주입하기에 적합한 분쇄탄 가루로 펠릿을 감소시킵니다.
8. 보일러 석탄은 과도한 공기로 연소되어 고온의 가스 흐름을 생성한다.이 고온은 보일러의 물을 가열하여 발전에 필요한 증기를 발생시킵니다.
9. 터빈 고온 고압 스트림이 증기 터빈에 주입되어 제너레이터에 연결됩니다.고전압 전기는 이 작업의 완제품이다.
10. 터빈에서 배출된 응축기 증기는 응축기로 흘러 들어가 냉각되어 다시 액체 상태의 물이 됩니다.이 액체 상태의 물은 증기 순환을 다시 시작하기 위해 다시 보일러로 펌프로 보내집니다.콘덴서의 냉각수는 현재 온도가 상승하여 냉각해야 합니다.열 교환을 위해 Coldry 공장으로 펌핑됩니다(4단계).
11. 냉각탑 콜드리 열교환에서 반환되는 물은 현재 낮은 온도이지만 여전히 냉각이 필요합니다.이제 이 물은 냉각 타워로 펌핑되어 일부가 증발하고 나머지는 콘덴서 작동에 적합한 온도로 냉각됩니다.증발로 소실된 물을 보충하기 위해 보충수를 첨가한다.
고밀도 석탄의 특성
무게 기준 자연 평균 수분 함량이 60%인 전형적인 빅토리아 시대 갈색 석탄에서 추출된 고밀도 석탄의 화학적 및 열량은 타롱 퀸즐랜드 및 뉴캐슬 뉴사우스웨일스 오스트레일리아에서 수출된 전형적인 고급 흑탄과 비교된다.
화학 조성
| 이름. | C 카본 % | H 수소 % | N 질소 % | O 산소 % | S황 % |
|---|---|---|---|---|---|
| 빅토리아주 갈색 석탄(리나이트) | 26.6 | 1.93 | 0.21 | 9.4 | 0.39 |
| 고밀도 갈색 석탄 (냉동) | 59 | 4.24 | 0.46 | 21 | 0.85 |
| QLD 흑탄(수출) | 52 | 2.59 | 0.74 | 11 | 0.25 |
| NSW 흑탄(수출) | 48.9 | 3.29 | 1.19 | 10.1 | 0.81 |
열량 비교
| 이름. | 수분 % | 휘발성 % | 고정 탄소 % | 회분 % | 황 % | 순중량 고유의 에너지 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Morwell Brown 석탄 (Linite) | 59.3% wb | 20.0% wb | 19.86 % wb | 0.9% wb | 0.3% db | 2006 kcal/kg ar 8.4 MJ/kg ar |
| 타롱 흑탄(수출용 석탄) | 15.5% adb | 22.5% wb | 44.1% wb | 17.9% wb | 0.42% wb | 4800kcal/kg adb 20.1 MJ/kg 애드비 |
| 고밀도 갈색 석탄(냉방) | 12.0% adb | 48.9% wb | 49.1% wb | 2.4% wb | 0.3% wb | 5874 kcal/kg adb 24.6 MJ/kg 애드비 |
| 중량별 백분율 | ||||||
adb = 건조 기준입니다.ar = 수신한 대로. db = 건식 기준. wb = 습식 기준.
역사
몇 년 동안 매딩리 광산은 박카스 습지 외곽에 위치한 인접한 섬유판 제조 공장에 갈색 석탄을 공급했습니다.그 공장과 광산은 1980년대 말에 폐광되었다.1990년에 Calleja Group 운송 회사는 광산과 산업 부지를 인수하여 고밀도 석탄의 개념을 알게 되었습니다.이 회사는 1994년 경 고밀도 석탄 공정에 대한 지적 재산권을 취득했습니다.David Calleja와 David Wilson의 지도 하에 회사는 고밀도 석탄 방법론의 개발에 투자하여 1997년까지 벤치 테스트에 성공하였습니다.이 때 기술 프로세스는 콜드리 프로세스로 알려지게 되었습니다.한동안 이 회사는 콜드리 프로세스를 Lignite 프로그램을 위해 정부 자금을 지원하는 Cooperative Research Centre(CRC)에 의해 검토, 투자 및 개발 가치가 있는 기술로 포함시키려 했지만 성공하지 못했습니다.그 후, Calleja 그룹은 2004년 2월에 프로세스를 한층 더 개발하기 위해서 파일럿 플랜트의 설립에 투자했습니다.2004년 4월까지 콜드리 공장은 위험한 부산물을 생산하지 않고 갈색 석탄을 탈수할 수 있는 잠재적인 상업적 방법으로 빠르게 자리매김했다.파일럿 플랜트의 운영은 APCS가 이 기술을 상용화하는 허가를 받은 2004년 6월에 APCS(Asia Pacific Coal & Steel Pty Ltd)에 할당되었습니다.2006년 3월 APCS는 ASX 상장기업 Environmental Clean Technologies Limited(ASX:ESI)에 인수되어 콜드리 프로세스의 상용화를 담당했습니다.시험 플랜트는 박카스 습지 현장에서 점진적으로 개발되었으며, 전 세계 석탄의 종류를 테스트하여 이 과정에서 사용할 수 있는 석탄의 적합성을 확인하고 검증하는 데 도움이 되었습니다.
타임라인
- 호주 빅토리아주 박카스 습지에 위치한 콜드리 시범 공장은 이 공정의 연구 개발의 중심지였다.
- 파일럿 플랜트는 2004년에 다음 논리적 규모로 프로세스를 증명하기 위해 기본 배치 프로세스로 위탁되었으며, 2007년에 빅토리아 정부 지속가능성의 지원으로 더욱 업그레이드되었습니다.물 회수 기술의 추가가 포함된 연속 프로세스로의 업그레이드는 성공적이었고, 2008년 사전 실현 가능성 연구를 통해 프로세스의 상용화를 더욱 촉진하기 위해 엔지니어링 회사 Arup이 참여하게 되었습니다.
- 2011년 초에 ECT는 상업용 규모의 발전소 설계를 알리기 위해 중요한 장비 시험과 상세한 데이터 수집 활동을 시작했다.
- 2011년 10월 ECT는 엔지니어링 회사인 Arup에 의뢰하여 다음 논리 스케일 업을 위한 상세 설계(DFT)를 개시했습니다.시범 플랜트는 시간당 20톤입니다.상업용 데모 플랜트(CDP)는 자금 조달 및 정부 계획 승인을 조건으로 2014년 중에 건설을 완료할 예정입니다.
- 2018년:[5] 인도에서 고밀도 석탄을 이용한 상업용 플랜트 개발 예정.
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
- ^ 호주 갈색 석탄의 반응성과 반응.멜버른 대학 R.B. 존스와 A.G. 판돌포 Dept Organic Chemistry.1980
- ^ ECT Limited 웹사이트
- ^ 갈색 석탄의 밀도, 건조, 경질 물질로의 전환B.A. 존스, A.L 채피와 K.F.Harvey Deput of Organic Chemistry, Victoria, 멜버른 대학, A.S.와 공동으로뷰캐넌과 G.A.1989년 멜버른, CRA Advanced Technical Development의 Tielle씨.
- ^ 존스, R.B., 채피, A.L. 및 버헤이엔, T.V. 국제회의 석탄과학, 뒤셀도르프 1981
- ^ John (17 May 2018). "World first Coldry and Matmor plant for power generation and steel making". International Mining.
