1 / 29

Spoluzplyňování tuhých odpadů s uhlím a zplyňování kapalných odpadů v technologiích SUAS

Spoluzplyňování tuhých odpadů s uhlím a zplyňování kapalných odpadů v technologiích SUAS Ing. Petr Mika , Ph.D. , Ing. Zdeněk Bučko, Sokolovská uhelná, právní nástupce, a. s. Technické systémy pro energetické využití odpadů prostřednictvím energetického zplyňování

cid
Download Presentation

Spoluzplyňování tuhých odpadů s uhlím a zplyňování kapalných odpadů v technologiích SUAS

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Spoluzplyňování tuhých odpadů s uhlím a zplyňování kapalných odpadů v technologiích SUAS Ing. Petr Mika, Ph.D., Ing. Zdeněk Bučko, Sokolovská uhelná, právní nástupce, a. s. Technické systémy pro energetické využití odpadů prostřednictvím energetického zplyňování EKIS, Jihlava, 10. 12. 2009

  2. Spoluzplyňování tuhých odpadů s uhlím a zplyňování kapalných odpadů v technologiích SUAS Ing. Petr Mika, Ph.D., Ing. Zdeněk Bučko, Sokolovská uhelná, právní nástupce, a. s.

  3. Spoluzplyňování tuhých odpadů s uhlím a zplyňování kapalných odpadů v technologiích SUAS Ing. Petr Mika, Ph.D., Ing. Zdeněk Bučko, Sokolovská uhelná, právní nástupce, a. s.

  4. Hlavní aktivity společnosti • Těžba a zpracování hnědého uhlí • Výroba elektřiny a tepla ve dvou elektrárnách • Výroba chemických produktů, zpracování odpadů a doprovodných surovin • Rekultivace a zemědělská výroba Spoluzplyňování tuhých odpadů s uhlím a zplyňování kapalných odpadů v technologiích SUAS Ing. Petr Mika, Ph.D., Ing. Zdeněk Bučko, Sokolovská uhelná, právní nástupce, a. s.

  5. Společnost vytěží ročně zhruba 10 mil. tun uhlí a vyrobí přibližně 3,6 TWh elektřiny. Ze tří hnědouhelných společností na trhu je nejmenší, připadá na ni cca 20 % těžby hnědého uhlí. Ve výrobě elektrické energie je v postavení největšího nezávislého výrobce elektřiny na trhu - cca 4% produkce elektřiny v ČR a má významný podíl na službách soustavě. Spoluzplyňování tuhých odpadů s uhlím a zplyňování kapalných odpadů v technologiích SUAS Ing. Petr Mika, Ph.D., Ing. Zdeněk Bučko, Sokolovská uhelná, právní nástupce, a. s.

  6. Z roční těžby 10 mil. tun uhlí se ve vlastních technologiích spotřebuje: - cca 1,7 mil. tun v klasické elektrárně -cca 1,7 mil. tun v tlakové plynárně pro výrobu energoplynu pro PPZ Vřesová - 0,5 mil. tun pro výrobu briket Spoluzplyňování tuhých odpadů s uhlím a zplyňování kapalných odpadů v technologiích SUAS Ing. Petr Mika, Ph.D., Ing. Zdeněk Bučko, Sokolovská uhelná, právní nástupce, a. s.

  7. Využití uhlí jako příležitost - Cena uhlí je dlouhodobě stabilní a relativně nízká. - Zdroje vyrábějící elektřinu z uhlí jsou velmi spolehlivé. - Poměrně značné zásoby a těžební kapacity jak v evropském, tak i vesvětovém měřítku. - Domácí uhlí může zabezpečit zaměstnanost a regionální prosperitu. - Uhlí je dobře skladovatelné, zásoby mohou být využívány v případě potřeby. - Uhlí lze dobře využívat pro společné zpracování s např. biomasou, odpady v různých a dnes již dobře dostupných technologiích. Spoluzplyňování tuhých odpadů s uhlím a zplyňování kapalných odpadů v technologiích SUAS Ing. Petr Mika, Ph.D., Ing. Zdeněk Bučko, Sokolovská uhelná, právní nástupce, a. s.

  8. Zpracovatelská část SUAS ve Vřesové • Úpravna uhlí – sušárna, briketárna • Tlaková plynárna s čištěním plynu • Klasická teplárna 220 MWe • Paroplynové zařízení 2 x 200 MWe Spoluzplyňování tuhých odpadů s uhlím a zplyňování kapalných odpadů v technologiích SUAS Ing. Petr Mika, Ph.D., Ing. Zdeněk Bučko, Sokolovská uhelná, právní nástupce, a. s.

  9. Výroba energetického plynu (tzv. energoplynu) ve Vřesové zplyňováním hnědého uhlí v tlakových generátorech LURGI Spoluzplyňování tuhých odpadů s uhlím a zplyňování kapalných odpadů v technologiích SUAS Ing. Petr Mika, Ph.D., Ing. Zdeněk Bučko, Sokolovská uhelná, právní nástupce, a. s.

  10. Spoluzplyňování tuhých odpadů s uhlím a zplyňování kapalných odpadů v technologiích SUAS Ing. Petr Mika, Ph.D., Ing. Zdeněk Bučko, Sokolovská uhelná, právní nástupce, a. s.

  11. Tlakový generátor LURGI 1 – uhelný bunkr 2 – svodky se šoupátky 3 – nástřik TDK 4 – odsávání UV 5 – HKU (horní kuželový uzávěr UV) 6 – UV (uhelná vpust) 7 – DKU 8 – sběrný kotlík plášťové páry 9 – „vlastní“ pára 10 – nástřik SFV do SP a PCH 11 – hrdlo surového plynu (SP) 12 – předchladič 13 – vodní plášť generátoru 14 – retorta 15 – sušicí pásmo 16 – karbonizační pásmo 17 – redukční pásmo 18 – oxidační pásmo 19 – popelové pásmo 20 – sestava otočného roštu 21 – pohon roštu 22 – variátor pohonu roštu 23 – napájecí voda pláště 24 – „cizí“ zplyňovací pára 25 – zplyňovací kyslík 26 – výstup SP z PCH 27 – odvod kondenzátu z PCH 28 – HKP (horní kuželový uzávěr PV) 29 – PV (popelová výpust) 30 – DKP 31 – svodky do plavicího popelového kanálu Spoluzplyňování tuhých odpadů s uhlím a zplyňování kapalných odpadů v technologiích SUAS Ing. Petr Mika, Ph.D., Ing. Zdeněk Bučko, Sokolovská uhelná, právní nástupce, a. s.

  12. Nejdůležitější chemické reakce charakterizující zplyňování uhlí • C + O2 = CO2 - 393,5 kJ/mol • 2C + O2 = 2 CO -110,5 kJ/mol • C + CO2 = 2 CO + 174,2 kJ/mol • C+H2O = CO + H2+ 131,3 kJ/mol • CO+H2O = CO2 + H2- 41,1 kJ/mol • C +2 H2 = CH4- 74,8 kJ/mol • 2CO + O2 = 2 CO - 566,0 kJ/mol • CO+3 H2 = CH4 + H2O - 206,1 kJ/mol • CO2+4 H2 = CH4 + 2 H2O - 165,0 kJ/mol Spoluzplyňování tuhých odpadů s uhlím a zplyňování kapalných odpadů v technologiích SUAS Ing. Petr Mika, Ph.D., Ing. Zdeněk Bučko, Sokolovská uhelná, právní nástupce, a. s.

  13. t (°C) Oxidační Pásmo Sušicí Karbonizační Reakční (redukční) Pope-lové Postup paliva (S = pevná fáze) Rošt Plyn (G = plynná fáze) Pára & kyslík Průběh teplot v generátoru LURGI Spoluzplyňování tuhých odpadů s uhlím a zplyňování kapalných odpadů v technologiích SUAS Ing. Petr Mika, Ph.D., Ing. Zdeněk Bučko, Sokolovská uhelná, právní nástupce, a. s.

  14. Kapacitní možnosti společného zplyňování Ročně je možno v technologii společného zplyňování s uhlím zpracovat až 150 kt paliv vyrobených zpracováním tříděných komunálních odpadů – to je ca 10 % vsázky uhlí. Spoluzplyňování tuhých odpadů s uhlím a zplyňování kapalných odpadů v technologiích SUAS Ing. Petr Mika, Ph.D., Ing. Zdeněk Bučko, Sokolovská uhelná, právní nástupce, a. s.

  15. Zájmové území projektu INSNO Spoluzplyňování tuhých odpadů s uhlím a zplyňování kapalných odpadů v technologiích SUAS Ing. Petr Mika, Ph.D., Ing. Zdeněk Bučko, Sokolovská uhelná, právní nástupce, a. s.

  16. Odpady: vlastní, cizí, i s obsahem PCB Příklad materiálu čísla dle k. o. 19 12 04 (B 3010): Obsahuje plasty - AB styrol, PS, PP, PE, malý podíl PVC Síra0,04 % Chlór1,84 % Obsah vody1,3 % Chróm59 mg/kg Nikl28 mg/kg Zinek375 mg/kg Arzén 0 mg/kg Bróm1,08 mg/kg Jód0,25 mg/kg Kadmium5 mg/kg Rtuť 0 mg/kg Olovo217 mg/kg Výhřevnost 27686 kJ/kg Bezprašný a mytý materiál je podrcen na velikost cca 1 cm Spoluzplyňování tuhých odpadů s uhlím a zplyňování kapalných odpadů v technologiích SUAS Ing. Petr Mika, Ph.D., Ing. Zdeněk Bučko, Sokolovská uhelná, právní nástupce, a. s.

  17. Palivo A&S pro kogasifikaci Chemický a palivářský rozbor paliva Hodnoty původní /r/ se rozumí v dodaném stavu vzorku Spoluzplyňování ( kogasifikace ) paliva A&S ve směsi s uhlím SUAS v doporučeném poměru max. 5% paliva A&S a min. 95% generátorového uhlí SUAS nepřinese žádné měřitelné navýšení jakýchkoliv sledovaných atmosférických emisí oproti zplyňování samotného uhlí SUAS. Spoluzplyňování tuhých odpadů s uhlím a zplyňování kapalných odpadů v technologiích SUAS Ing. Petr Mika, Ph.D., Ing. Zdeněk Bučko, Sokolovská uhelná, právní nástupce, a. s.

  18. Technologické schéma zařízení pro příjem a dávkování odpadů Spoluzplyňování tuhých odpadů s uhlím a zplyňování kapalných odpadů v technologiích SUAS Ing. Petr Mika, Ph.D., Ing. Zdeněk Bučko, Sokolovská uhelná, právní nástupce, a. s.

  19. Začlenění hořákového generátoru do technologie Spoluzplyňování tuhých odpadů s uhlím a zplyňování kapalných odpadů v technologiích SUAS Ing. Petr Mika, Ph.D., Ing. Zdeněk Bučko, Sokolovská uhelná, právní nástupce, a. s.

  20. Schema hořákového (entrained flow) generátoru Spoluzplyňování tuhých odpadů s uhlím a zplyňování kapalných odpadů v technologiích SUAS Ing. Petr Mika, Ph.D., Ing. Zdeněk Bučko, Sokolovská uhelná, právní nástupce, a. s.

  21. Spoluzplyňování tuhých odpadů s uhlím a zplyňování kapalných odpadů v technologiích SUAS Ing. Petr Mika, Ph.D., Ing. Zdeněk Bučko, Sokolovská uhelná, právní nástupce, a. s.

  22. Vyzdívka reaktoru - tři druhy použitých materiálů: a) v tepelně nejvíce namáhaných partiích s teplotou kolem 2000°C a výše jde o téměř stoprocentní korund (99,5 Al2O3) b) ve spodní části: chromité (Cr2O3) materiály c) zirkonové (ZrO2) materiály Korund: odolný proti otěru a proti struskám. Negativní vliv - obsah vanadu v popelovinách (vzniklý oxid snižuje odolnost vyzdívky vůči žáru, odolnost klesá v povrchové vrstvě až k druhému eutektiku a k tečení). Chromité a zirkonové materiály: odolné proti kyselým i bazickým taveninám, zirkonové dále proti borosilikátovým sklovinám. Alkálie obsažené v popelovinách média (Na, K, Ca) ve formě oxidů interagují se spojovacími šamotovými materiály a způsobují dodatečné slinutí a smršťování doprovázené poklesem žáruvzdornosti a nežádoucími objemovými změnami materiálu vyzdívky. Spoluzplyňování tuhých odpadů s uhlím a zplyňování kapalných odpadů v technologiích SUAS Ing. Petr Mika, Ph.D., Ing. Zdeněk Bučko, Sokolovská uhelná, právní nástupce, a. s.

  23. Vlastní zplyňovaná média Hnědouhelný generátorový dehet měrná hmotnost (20 °C) 994±12 kg/m3 destilát do 350 °C min. 62 % výhřevnost min. 36 MJ/kg kinematická viskosita (20 °C) max. 55 mm2/s dtto (50 °C) 7±2,4 mm2/s neutrální podíl 50 - 58 % (tvořen je velmi pestrou směsí identifikovaných látek: z aromatických jsou výrazněji zastoupeny benzen, toluen, xyleny, naftalen, anthracen, fenanthren a jejich homology, z alifatických látek pak alkany C9 až C29 a cyklany) kyselý podíl 7 - 12 % (fenol, kresoly a xylenoly) zásaditý podíl 0,5 % (velmi malé podíly pyridinu, anilinu a chinolinu a jejich homologů) obsah: uhlíku cca 84 % vodíku 9 – 10 % kyslíku 4 – 5 % síry 0,5 % Dehet je klasifikován jako látka hořlavá, toxická, karcinogenní kategorie 1, R-věta 45. Surový benzin(měrná hmotnost (20 °C) = 785±20 kg/m3, kinematická viskosita (20 °C) = 0,5 mm2/s) organické látky z procesu odčpavkování(měrná hmotnost (20 °C) = 890±10 kg/m3, kinematická viskosita (40 °C) = 2 mm2/s) Fenolový koncentrátbude nadále předmětem obchodu SUAS. Spoluzplyňování tuhých odpadů s uhlím a zplyňování kapalných odpadů v technologiích SUAS Ing. Petr Mika, Ph.D., Ing. Zdeněk Bučko, Sokolovská uhelná, právní nástupce, a. s.

  24. Jmenovité a procesní hodnoty Jmenovité výkony zařízení: 12 t/h dehtu a 3 t/h sekundárních paliv Potřeby dalších médií: kyslík max. 15 500 m3(n)/h zplyňovací pára max. 7000 kg/h napájecí voda max. 18 000 kg/h dusík max. 500 m3(n)/h Spotřeba zemního plynu v pilotním hořáku po spuštění čtyř hořáků zplyňovaných látek a při provozu reaktorového systému v regulační oblasti 45 - 120 % jmenovitého výkonu: 100 m3(n)/h Rychlost změny zatížení: 6 % jmenovitého výkonu za minutu Proces: rozštěpení média rozprášeného v hořáku pomocí kyslíku a vodní páry za tlaku 2,8 MPa při velmi vysoké rovnovážné reakční teplotě (1400 - 1500 °C, u ústí hořáku > 2000 °C) Vznik syntézního plynu obsahujícího jako hlavní složky H2, CO a CO2, téměř žádné vyšší uhlovodíky (obsah uhlovodíků vyšších než C3 bude max. 0,1 % obj.) a rovněž obsah CH4 se bude blížit nule Množství vyrobeného suchého plynu (při jmenovitém výkonu): 37 - 42,3 tis. m3(n)/h Výhřevnost: 12,2 MJ/m3(n) Přítomné prvky N, S a Cl přecházejí v důsledku převažující redukční atmosféry v oblasti mimo plamen (po proběhnutí krakovacích a oxidačních reakcí) na NH3, HCN, H2S, COS (případně CH3SH) a HCl Spoluzplyňování tuhých odpadů s uhlím a zplyňování kapalných odpadů v technologiích SUAS Ing. Petr Mika, Ph.D., Ing. Zdeněk Bučko, Sokolovská uhelná, právní nástupce, a. s.

  25. Vybrané parametry energoplynu a syntézního plynuz nové jednotky mix min.: 90 % energy gas + 10 % EFG gas mix max.: 40 % energy gas + 60 % EFG gas Spoluzplyňování tuhých odpadů s uhlím a zplyňování kapalných odpadů v technologiích SUAS Ing. Petr Mika, Ph.D., Ing. Zdeněk Bučko, Sokolovská uhelná, právní nástupce, a. s.

  26. Blokové schema zpracovatelských technologií Spoluzplyňování tuhých odpadů s uhlím a zplyňování kapalných odpadů v technologiích SUAS Ing. Petr Mika, Ph.D., Ing. Zdeněk Bučko, Sokolovská uhelná, právní nástupce, a. s.

  27. Specifikace požadavků na vlastnosti cizích médií Viskosita: určující fyzikálně-chemický parametr pro výběr vhodného substituenta - ovlivňuje podmínky dopravy, skladování a použití daných látek, tedy ekonomiku celého řetězce od výroby po spotřebu. Horní hranice teploty pro zahřátí média ve vyrovnávací nádrži před nástřikem do hořákového generátoru: 130 - 150 °C (většina relevantních substituentů hnědouhelného generátorového dehtu je o odpovídající viskositě). Nutno zvažovat pracovní podmínky čerpadel náhradního média - zejména pracovní teplotu cirkulačních čerpadel. Při 100 °C by měla kinematická viskosita být pod 10 mm2/s s ohledem na alespoň minimální základní výtěžnost procesu. Požadavky na média:obsah mechanických nečistot kolem 0,2 % hm., max. (dle složení popelovin) 0,5 % hm. V a Ni:max. 5 mg/kg původního vzorku Celkový obsah alkálií Obsah fosforu je krajně nežádoucí Možné zdroje: rafinerie, strojírenský průmysl, koksovny apod. Příklad: destilátové topné oleje mají malou viskositu, dobře se rozprašují, jsou frakčně lehké, snadno přecházejí v páry, čistě se spalují a zplyňují a jsou bez popela. Jsou dražší, odpadá však problém s předehřevem. Zbytkové oleje (po destilaci a krakování ropy) jsou viskósní, bod tuhnutí je obvykle vysoký, musí se předehřívat. Je nutné u nich sledovat obsah síry, popelovin a vody (pod 1 % hm.). Významná je velmi pravděpodobná nutnost výstavby nového tanku s nucenou cirkulací a ohřevem - při objemu 4000 m3 lze investiční náklady odhadnout na 25 - 28 mil. Kč (materiál + realizace). Spoluzplyňování tuhých odpadů s uhlím a zplyňování kapalných odpadů v technologiích SUAS Ing. Petr Mika, Ph.D., Ing. Zdeněk Bučko, Sokolovská uhelná, právní nástupce, a. s.

  28. Podmínky zplyňování cizích médií • Hořákový generátor instalovaný na tlakové plynárně ve Vřesové je schopen zpracovávat alternativní kapalná paliva (včetně odpadů) v širokém spektru jejich složení zplyněním v objemu do 15 t/h. K tomu, aby bylo možné uvažovat o takovém využití tohoto zařízení, je nezbytné splnění následujících podmínek: • stabilizace procesu v době trvání garancí • zvládnutí variant technologického procesu • konzistence uvažovaných kapalných látek (zejm. kinematická viskozita) by měla být zhruba shodná s látkami, pro něž byly konstruovány hořáky, případně musí být upravena předehřevem (jde o prosazení potřebného objemu do reaktoru) • alternativní kapalné látky nesmí obsahovat abrazivní částice a případně obsažené popeloviny nesmí mít chemický vliv na vyzdívku použitou v reaktoru • - limitován bude rovněž obsah halogenů. Spoluzplyňování tuhých odpadů s uhlím a zplyňování kapalných odpadů v technologiích SUAS Ing. Petr Mika, Ph.D., Ing. Zdeněk Bučko, Sokolovská uhelná, právní nástupce, a. s.

  29. Děkuji za pozornost Sokolovská uhelná, právní nástupce: www.suas.cz Ing. P. Mika, Ph.D.: mika@suas.cz, tel.: 352 46 4480 Ing. Z. Bučko: bucko@suas.cz, tel.: 352 46 2161 Spoluzplyňování tuhých odpadů s uhlím a zplyňování kapalných odpadů v technologiích SUAS Ing. Petr Mika, Ph.D., Ing. Zdeněk Bučko, Sokolovská uhelná, právní nástupce, a. s.

More Related