Ocena przydatności polskich węgli do procesu zgazowania

• Autorzy: Porada S. , Grzywacz P. , Czerski G. , Kogut K. , Makowska D.

Warianty tytułu

EN

Assessment of Polish coal’s suitability for the gasification process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Bezpieczeństwo energetyczne Polski, jak i świata uzależnione jest od racjonalnego wykorzystania węgla, a jednym z najbardziej perspektywicznych kierunków jego energochemicznego przetwórstwa jest proces zgazowania. Obecnie węgiel, obok ropy naftowej, gazu ziemnego, odpadów przemysłu rafineryjnego i biomasy, jest surowcem najczęściej używanym do zgazowania. W pracy przedstawiono aktualny stan zasobów węgla kamiennego i brunatnego w Polsce przydatnych do tego procesu. Omówiono charakterystykę reaktorów zgazowania ze szczególnym uwzględnieniem wymagań stawianych surowcom. Scharakteryzowano również najistotniejsze parametry jakościowe stosowane podczas oceny przydatności węgli do procesu zgazowania. Polska dysponuje dużymi złożami węgla zarówno kamiennego, jak i brunatnego, które można wykorzystać do procesu zgazowania. Biorąc pod uwagę reakcyjność węgla za najbardziej przydatne do zgazowania należy uznać węgle brunatne i kamienne węgle energetyczne, odpowiadające w polskiej klasyfikacji typom 31 i 32. W przypadku konieczności rozdrabniania węgla przed procesem zgazowania istotną rolę odgrywa podatność przemiałowa, która oprócz znaczenia technologicznego jest ważnym wskaźnikiem ekonomicznym przekładającym się na koszty operacyjne. Właściwościami mającymi istotny wpływ na efektywność pracy wszystkich grup reaktorów zgazowania jest przede wszystkim temperatura topnienia popiołu oraz w przypadku reaktorów dyspersyjnych dodatkowo lepkość żużla. W przypadku dużej zawartości wilgoci w węglu do zgazowania konieczne jest podsuszanie wsadu.

EN

The energy security of Poland and of the world is dependent on the rational use of coal. The gasification process is one of themost promising directions of chemical processing of coal. Currently, coal is the most widely used raw material for gasification apart from petroleum, natural gas, pet-coke, and biomass. This paper presents the current state of resources of bituminous coal and lignite in Poland useful for the gasification process. It describes the characteristics of gasifiers, with particular emphasis on the requirements for raw materials inputs. The analysis characterizes the most important quality parameters used in the evaluation of the suitability of coals for the gasification process. Poland has large coal resources of both bituminous and lignite coals which can be used for the gasification process. Considering the reactivity of coal as a criterion, the most suitable coals for gasification are lignite coals and steam coals of types 31 and 32 according to the Polish classification of bituminous coals. If pre-gasification process grinding of coal is needed, the grindability of coal plays an important role, having technological and economic importance. The melting point of the ash is a property having a significant impact on the efficiency of all types of gasifiers. Additionally, in the case of entrained flow gasifiers, slag viscosity is an important parameter to consider. Coal drying before the gasification process is needed when there is a high moisture content.

Słowa kluczowe

PL

zgazowanie węgla; reaktory zgazowania; reakcyjnoość węgla; podatność przemiałowa; substancja mineralna

EN

coal gasification; gasifiers; coal reactivity; grindability; mineral matter

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Polityka Energetyczna
• Rocznik: 2014
• Tom: T. 17, z. 4
• Strony: 89--102
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Porada S.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Energetyki i Paliw

autor

Grzywacz P.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Energetyki i Paliw

autor

Czerski G.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Energetyki i Paliw

autor

Kogut K.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Energetyki i Paliw

autor

Makowska D.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Energetyki i Paliw

Bibliografia

• [1] CHMIELNIAK i in. 2012 – CHMIELNIAK, T., ŚCIĄŻKO, M., SOBOLEWSKI, A., TOMASZEWICZ, G. i POPOWICZ, J. 2012. Zgazowanie węgla przy zastosowaniu CO2 sposobem na poprawę wskaźników emisyjnych i efektywności procesu. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal t. 15, z. 4, s. 125–138.
• [2] BOROWIECKI i in. red. 2008 - BOROWIECKI, T., KIJAŃSKI, J., MACHNIKOWSKI, J. i ŚCIĄŻKO, M. red. 2008. Czysta energia, produkty chemiczne i paliwa z węgla – ocena potencjału rozwojowego. Wyd. IChPW, Zabrze, 380.
• [3] BP 2013 - BP Statistical Review ofWorld Energy June 2013 – dostęp: http://www.bp.com/content/dam/bp/pdf/statistical-review/statistical_review_of_world_energy_2013.pdf
• [4] CAI i in. 1996 - CAI, H.-Y., GUELL, A.J. i CHATZAKIS, I.N. 1996. Combustion reactivity and morphological change in coal chars: effect of pyrolysis temperature, heating rate and pressure. Fuel nr 75, s. 15–24.
• [5] CHMIELNIAK, T. 2008. Zgazowanie węgla. Stan rozwoju technologicznego, Monografia Czysta energia, produkty chemiczne i paliwa z węgla – ocena potencjału rozwojowego. Wydawnictwo IChPW, Zabrze, s. 94–111.
• [6] COLLOT, A.G. 2006. Matching gasification technologies to coal properties. International Journal of Coal Geology nr 65, s. 191–212.
• [7] HIGMAN, C. 2013. State of the Gasification Industry – the Updated Worldwide Gasification Database. Gasification Technologies Conference, Colorado Springs USA.
• [8] JORJANI i in. 2008 - JORJANI, E., HOWER, J., CHELGANI, S., SHIRAZI, M. i MESROGHLI, S. 2008. Studies on relationship between petrography and elemental analysis with grindability for Kentucky coals. Fuel nr 87, s. 707–713.
• [9] KARCZ, A. i JANIK, J. 1984. Charakterystyka temperatur topliwości popiołów węglowych cz. II. Przegląd Górniczy nr 7/8, s. 261–266.
• [10] KONG i in. 2014 - KONG, L., BAI, J., BAI, Z., GUO, Z. i LI, W. 2014. Improvement of ash flow properties of low-rank coal for entrained flow gasifier. Fuel nr 120, s. 122–129.
• [11] LI, C. 2007. Some recent advances in the understanding of the pyrolysis and gasification behaviour of Victorian brown coal. Fuel nr 86, s. 1664–1683.
• [12] LIU i in. 2013 – LIU, B., HE, Q., JIANG, Z., XU R. i HU, B. 2013. Relationship between coal ash composition and ash fusion temperatures. Fuel nr 105, s. 293–300.
• [13] MATJIE i in. 2013 – MATJIE, R., FRENCH, D., WARD, C., PISTORIUS, P. i LI Z. 2013. Behaviour of coal mineral matter in sintering and slagging of ash during the gasification process. Fuel Processing Technology nr 92, s. 1426–1433
• [14] MINCHENER, A.J. 2005. Coal gasification for advanced power generation. Fuel nr 84, s. 2222–2235.
• [15] NIEĆ i in. 2014 – NIEĆ,M., KLICH, J.,MATL, K., CHEĆKO, J., GÓRECKI, J., GALINIAK, G. i SERMET, E. 2014. Stan bazy zasobowej węgli w Polsce i jej problemy złożowo-środowiskowe w odniesieniu do wymagań procesów zgazowania. Konferencja „Opracowanie technologii zgazowania węgla dla wysokoefektywnej produkcji paliw i energii elektrycznej”, Szczawnica 16–18 lipca 2014.
• [16] PORADA i in. 2013a - PORADA, S., CZERSKI, G., DZIOK, T. i GRZYWACZ, P. 2013. Technologie zgazowania węgla i ich przydatność dla potrzeb energetyki i chemii. Przegląd Górniczy t. 69, nr 2, s. 200–208.
• [17] PORADA i in. 2013b - PORADA, S., CZERSKI, G., DZIOK, T. i GRZYWACZ, P. 2013. Ocena reaktywności polskich węgli w procesie zgazowania parą wodną. Przegląd Górniczy t. 69, nr 2, s. 184–193.
• [18] SMOLIŃSKI, A. 2011. Coal char reactivity as a fuel selection criterion for coal-based hydrogen-rich gas production in the process of steam gasification. Energy Conversion and Management nr 52, s. 37–45.
• [19] SOBOLEWSKI i in. 2013 – SOBOLEWSKI, A., CHMIELNIAK, T., TOPOLNICKA, T. i GIESA, N. 2013. Dobór węgli do zgazowania w ciśnieniowym reaktorze fluidalnym. Karbo t. 58, nr 1, s. 28–38.
• [20] STRUGAŁA i in. 2011 – STRUGAŁA, A., CZAPLICKA-KOLARZ, K. i ŚCIĄŻKO, M. 2011. Projekty nowych technologii zgazowania węgla powstające w ramach Programu Strategicznego NCBiR. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal t. 14, z. 2, s. 375–389.
• [21] TORA i in. 2010 - TORA, B., FECKO, P., NOWAK, A. i TAJCHAMN, Z. 2010. Badanie zależności podatności na mielenie od wybranych parametrów węgla kamiennego. Górnictwo i Geoinżynieria z. 4/1, s. 285–292
• [22] VUTHALURU i in. 2003 - VUTHALURU, H., BROOK, R., ZHANG, D. i YAN, H. 2003. Effects of moisture and coal blending on Hardgrove Grindability Index of Western Australia coal. Fuel Processing Technology nr 81, s. 67–76.
• [23] WANG, P. i MASSOUDI M. 2013. Slag behavior in gasifiers. Part I: Influence of coal properties and gasification conditions. Energies nr 6, s. 784–806.
• [24] YE i in. 1998 – YE, D., AGNEW, J. i ZHANG, D. 1998. Gasification of South Australian low-rank coal with carbon dioxide and steam: kinetics and reactivity studies. Fuel nr 77, s. 1209–1219.