Nowa procedura redukcji zanieczyszczeń z elektrowni węglowych

Pomimo gwałtownego wzrostu wytwarzania energii ze źródeł odnawialnych, takich jak wiatr i słońce, ponad 60% indyjskiej energii elektrycznej nadal jest wytwarzane w elektrowniach cieplnych.

Spośród 36 jednostek, które mają mniej niż 25 lat, te, które nie spełniają norm sprawności, będą miały ograniczoną liczbę godzin w roku, aby spełnić wymagania dotyczące bilansowania lub szczytu sieci.

Węgiel, jako źródło energii, jest obecnie zdecydowanie w niełasce ze względu na zmiany klimatyczne. Większość krajów, w tym Indie, planuje wycofanie węgla w ciągu najbliższych kilkudziesięciu lat. Indie w rzeczywistości oficjalnie ogłosiły, że po 2022 roku nie zbudują żadnych nowych elektrowni węglowych.

Jednak nadal musimy żyć z węglem przynajmniej przez jakiś czas. Pomimo gwałtownego wzrostu wytwarzania energii ze źródeł odnawialnych, takich jak wiatr i słońce, ponad 60% indyjskiej energii elektrycznej nadal jest wytwarzane w elektrowniach cieplnych. Szacuje się, że nawet w najbardziej optymistycznym scenariuszu węgiel nadal będzie podstawą miksu energetycznego Indii przez co najmniej trzy kolejne dekady.

Podejmowane są wysiłki w celu zapewnienia, że ​​zanieczyszczenia pochodzące z węgla zostaną przynajmniej trochę zredukowane w tych upływających latach. Aby zrealizować ten cel, wdraża się lub eksperymentuje z różnymi technologiami czystego węgla. Nowoczesne elektrownie nadkrytyczne emitują również mniej zanieczyszczeń.

Obserwuj @ieexplained
Większość elektrociepłowni spala węgiel w celu wytworzenia ciepła, które służy do przetwarzania wody w parę. Ciśnienie pary jest następnie wykorzystywane do poruszania turbin wytwarzających energię elektryczną. Jakość węgla jest ważnym czynnikiem decydującym o sprawności elektrowni — ilości energii elektrycznej wytworzonej na jednostkę spalonego węgla — jak również o uwalnianych odpadach. Zazwyczaj elektrownie węglowe wydzielają duże ilości dwutlenku węgla (CO2), który jest niebezpiecznym gazem cieplarnianym.

Odmiany węgla występujące w Indiach mają dodatkowy problem. Posiadają wysoką zawartość popiołu. Spalanie węgla w konwencjonalnym trybie pyłowym powoduje wydzielanie się dużej ilości popiołu lotnego, który w znacznym stopniu przyczynia się do zanieczyszczenia powietrza i stanowi zagrożenie dla zdrowia. Wprowadzono kilka technik wychwytywania tego popiołu lotnego po jego wyprodukowaniu, ale nie są one zbyt wydajne. Alternatywnie, węgiel jest poddawany intensywnemu procesowi wstępnej obróbki zwanego płukaniem w celu usunięcia części popiołu przed spaleniem, co również nie jest zbyt efektywne.

Grupa badaczy z IIT Madras wymyśliła teraz skuteczniejszy sposób radzenia sobie z tym problemem. Oprócz zapewnienia, że ​​popiół jest usuwany w postaci kawałków z samego złoża reaktora, ich procedura zmniejsza tworzenie się CO2, a zamiast tego generuje gaz syntetyczny (syngaz), który jest mieszaniną czystych gazów paliwowych, takich jak tlenek węgla i wodór, jako produkty, które można następnie wykorzystać do różnych zastosowań.

Grupa zastosowała dobrze znaną technikę zgazowania węgla, w której węgiel jest spalany tylko częściowo przy bardzo ograniczonym dopływie tlenu w „reaktorze zgazowania ze złożem fluidalnym z pęcherzykami”. Przy około 100 stopniach Celsjusza cała wilgoć z węgla jest odprowadzana. W wyższych temperaturach, od 300 do 400 stopni Celsjusza, uwalniane są paliwa gazowe uwięzione w węglu, takie jak azot, metan i mieszanina wielu innych węglowodorów. Gdy temperatury osiągają 800-900 stopni Celsjusza, węgiel zawarty w węglu zaczyna reagować z tlenem z powietrza, a także z parą dostarczaną wraz z powietrzem, tworząc tlenek węgla (CO), wodór i dwutlenek węgla (CO2). Kontrolując ilość powietrza i pary, można zapewnić powstawanie znacznych ilości tlenku węgla (CO) i wodoru (H2). Można zminimalizować produkcję CO2, który jest gazem cieplarnianym. Przeprowadzono dokładne, systematyczne badania w celu ustalenia reżimu pracy, proporcji powietrza do węgla i pary do węgla. Stwierdzono, że dodatek pary staje się korzystny w przypadku wysokopopiołowych węgli indyjskich. W związku z tym zoptymalizowaną wydajność można ustalić w przypadku węgla indyjskiego, postępując zgodnie z tą procedurą operacyjną.

W rzeczywistości technikę tę można rozszerzyć na wytwarzanie gazu syntezowego o wysokiej wartości opałowej przez zwiększenie zawartości tlenu w utleniaczu, a stosunek H2 do CO można poprawić przez dodanie pary w odpowiednich ilościach.

Naukowcy wykazali również, że dodanie biomasy, takiej jak łuska ryżowa, wraz z indyjskim węglem zapewnia efekt katalityczny i znacznie poprawia wydajność zgazowania.

Vasudevan Raghavan, jeden z badaczy związanych z eksperymentem, powiedział, że proces ten poprawi atrakcyjność indyjskiego węgla do wykorzystania w elektrowniach. Węgiel jest tanio dostępny w Indiach w bardzo dużych ilościach, ale nie jest preferowany ze względu na wysoką zawartość popiołu i niską zawartość energii. Raghavan dodał, że istniejące elektrownie musiałyby zastąpić swoje tradycyjne reaktory reaktorami zgazowania i eksploatować je zgodnie z ilustracją jego zespołu, aby skorzystać z tej procedury. W ujściach indyjskich kopalń węgla kamiennego takie reaktory zgazowania mogą być instalowane w celu zaspokojenia potrzeb energetycznych wsi.

Podziel Się Z Przyjaciółmi: