i i i l kik onvencionalni izvori energije-uljugalj semestar/energetika i... · 2010-10-21 ·...
TRANSCRIPT
K i l i i i ij U ljKonvencionalni izvori energije-Ugalj
Pregled
Proces nastajanjaProces nastajanja,Osnovne karakteristike,Klasifikacija,Rezerve,Proizvodnja i potrošnja,Postupci prerade ugljap p g j
Proces stvaranja ugljeva
Proces stvaranja
Proces stvaranja ugljevaPripremna faza ili faza humifikacije-akumulacija, izmena i transformacija organske materije u sapropelFaza ugljenifikacije (karbonizacije)-proces povećanja Faza ugljenifikacije (karbonizacije) proces povećanja sadržaja ugljenika u organskoj materiji – dijageneza i metamorfizam
dijagenezametamorfizam
Osnovne karakteristike uglja
Hemijski sastav (maseni)Hemijski sastav (maseni)
c+h+o+n+s+p+ca+mg+fe+w+a=1
c-ugljenik, h-vodonik, o-kiseonik, n-azot, s-sumpor, p-fosfor, ca-kalcijum, mg-magnezijum, fe-gvožđe,w vlaga a pepeow-vlaga, a-pepeo
Gornja toplotna moć, [MJ/kg, kJ/kg]Količina toplote koja se oslobodi pri potpunom sagorevanju jednog kg uglja pri čemu su produkti sagorevanja ohlađeni jednog kg uglja, pri čemu su produkti sagorevanja ohlađeni na temperaturu na kojoj su pre početka sagorevanja bili ugalj i vazduh pri čemu je vodena para kondenzovala i nalazi se u tečnom stanju
Osnovne karakteristike uglja
Donja toplotna moć [MJ/kg kJ/kg]Donja toplotna moć, [MJ/kg, kJ/kg]
Količina toplote koja se oslobodi pri potpunom sagorevanju jednog kilograma uglja pri čemu su sagorevanju jednog kilograma uglja pri čemu su produkti sagorevanja ohlađeni do temperature koju na kojoj su bili gorivo i vazduh pre početka sagorevanja pri čemu je vodena para u parnom stanjustanjuManja je od gornje toplotne moći za toplotu kondenzacije vode
K liči i lji ih ijKoličina isparljivih materija,Sadržaj pepela,Sadržaj ugljenika u suvoj materiji
Gornja toplotna moć (približno) se razlikuje od donje toplotne moći zaGornja toplotna moć (približno) se razlikuje od donje toplotne moći zavrednost toplote isparavanja vlage sadržane u uglju
rwHH dg += .
r ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡kgkJ latentna toplota isparavanja ⎦⎣kg
w maseno učešće vlage Sadržaj vlage pranog lignita, lignita sa suve separacije i sušenog lignitaje 56 73% 53% i 23 1% sledstveno pa su odgovarajuće toplotne moći:je 56,73%, 53% i 23,1%, sledstveno, pa su odgovarajuće toplotne moći: Prani lignit
kgkJ96785673,025108254H 1g =⋅+= kg
Lignit sa suve separacije
kgkJ900553,025107675H 2g =⋅+= g
Sušeni lignit
kgkJ18726231,0251018147H 3g =⋅+=
Mazut
kgkJ44900H 4g =
Klasifikacija ugljeva
Klasifikacija: prema poreklu nastanku nameni Klasifikacija: prema poreklu, nastanku, nameni, starosti, itdPrema klasifikaciji Ekonomske komisije OUN za Evropu, gornja granica je gornja toplotna moć bez pepela od gornja granica je gornja toplotna moć bez pepela od 23,87MJ/kg
Kameni ugalj Hd>23 87MJ/kgKameni ugalj Hd>23,87MJ/kgMrki ugalj 12,5MJ/kg<Hd<23,87MJ/kgLignit Hd<12,5MJ/kg
Klasifikacija ugljeva
Antracit Kameni ugalj Mrki
Lignit
Klasifikacija uglja prema sadržaju isparljivih materija - Nemačka
Volatiles%
C Carbon %
H Hydrogen %
O Oxygen %
S Sulfur %
Lignit - Lignite 45-65 60-75 6.0-5.8 34-17 0.5-3
Flammkohle (Flame coal)
40-45 75-82 6.0-5.8 >9.8 ~1
Gasflammkohle (Gas flame coal)
35-40 82-85 5.8-5.6 9.8-7.3 ~1
Gaskohle (Gas coal) 28-35 85-87.5 5.6-5.0 7.3-4.5 ~1
Fettkohle (Fat coal) 19-28 87.5-89.5 5.0-4.5 4.5-3.2 ~1
Esskohle (Forge coal) 14-19 89.5-90.5 4.5-4.0 3.2-2.8 ~1
Magerkohle (Non baking coal)
10-14 90.5-91.5 4.0-3.75 2.8-3.5 ~1
Anthrazit (Antracite) 7-12 >91.5 <3.75 <2.5 ~1
Dokazane rezerve uglja na kraju 2006.g j j
Ukupno 909 (408)
milijardi
SAD 25%
Rusija 16%
Kina 12%=75.5% j
tonaKina 12%
Australija 9%
Indija 7,5%
Nemačka 6%
Izvor BP
Godišnja potrošnja 4.6 (3.7) milijardi tona
Izvor WECUglja ima dovoljno za još najmanje 150 godinagodina
Proizvodnja i potrošnja uglja
Izvor BP
Ptrošnja primarne energije u svetu
Potrošnja primarne energije u svetu i učešće energenata u potrošnji
Izvor IEA
Proizvodnja kamenog uglja po regionima i učešće regiona u i d ji k ljproizvodnji kamenog uglja Izvor IEA
Učešće u proizvodnji električne energije u svetu
Izvor IEA
Cene uglja
US dollars per tonneNorthwest Europe
marker price †
US Central Appalachian coal spot
price index ‡Japan coking coal
import cif priceJapan steam coal
import cif price1987 31,30 - 53,44 41,281988 39 94 55 06 42 471988 39,94 - 55,06 42,471989 42,08 - 58,68 48,861990 43,48 31,59 60,54 50,811991 42,80 29,01 60,45 50,301992 38,53 28,53 57,82 48,451993 33,68 29,85 55,26 45,711994 37,18 31,72 51,77 43,66, , , ,1995 44,50 27,01 54,47 47,581996 41,25 29,86 56,68 49,541997 38,92 29,76 55,51 45,531998 32,00 31,00 50,76 40,511999 28,79 31,29 42,83 35,742000 35,99 29,90 39,69 34,582001 39,29 49,74 41,33 37,962002 31,65 32,95 42,01 36,902003 42,52 38,48 41,57 34,742004 71,90 64,33 60,96 51,342005 61,07 70,14 89,33 62,912006 63,67 62,98 93,46 63,04
Izvor BP
Eksploatacija-podzemna
Eksplotacija -površinskaEksplotacija površinska
Prerada uglja
Sušenje i briketiranje ugljaSušenje i briketiranje uglja,Destilacija uglja,Gasifikacija i likvefakcija
Prerada uglja
Sušenje Sušenje Postupci:
Bez promene agregatnog stanja vlage (mehaničkim putem)S t t j l (T l t š j )Sa promenom agregatnog stanja vlage (Toplotno sušenje)
Rotacione sušareC šCevne sušareFlajsnerov postupak
kBriketiranjePostupak sa vezivom-pod niskim pritiskomPostupak sa vezivom –pod visokim pritiskom
Destilacija proces zagrevanja uglja bez prisustva vazduha pri čemu ne
Prerada uglja
Destilacija-proces zagrevanja uglja bez prisustva vazduha pri čemu ne dolazi do hemijske promene komponentiU zavisnosti od tempertaure:
Niskotemperaturni ili švelovani koks –zagrevanje 450-650CSrednjetemperaturni koks 650-850CVi k t t i k k 900 1100CVisokotemperaturni koks 900-1100CTok destilacije:
100C isparava higroskopna vlaga300C isparava hemijski vezana vlaga, CO2 i H2S350-400C izdvajanje sagorljivih gasova, ugalj postaje plastična masa350 400C izdvajanje sagorljivih gasova, ugalj postaje plastična masa450-650C-očvršćavanje plastične mase
Primer: od 1000kg koksnog uglja750-780kg koksa toplotne moći 29000-31000kJ/kg280 320 3 k k 280-320 m3 koksnog gasa 30-35 kg katrana10 kg benzola, naftalina i amonijaka
Pogodni ugljevi za koksovanje:Pogodni ugljevi za koksovanje:
25-30% isparljivih komponenti, 75-90%C, 5-6% H2 i 5-100% O2
Prerada uglja -Gasifikacija uglja
Gasifikacija i likvefakcija uglja
Postupak nepotpunog sagorevanjaPostupak nepotpunog sagorevanjaProdukti gasifikacije:
Visokokalorični prirodni gas 33-37MJ/m3Srednjekalorični prirodni gas 15-19MJ/m3Srednjekalorični prirodni gas 15-19MJ/m3Niskokalorični gas 5-10MJ/kg
Lurgi ProcesLurgi ProcesKomadi uglja u nepokretnom sloju, pritisak 20-30barSredstvo za gasificiranje vodena para i kiseonikToplotna moć dobijenog gasa 15MJ/m3p j g g /
Typical Product Gas Composition
Component Volume %Lurgi proces nove generacije
Hydrogen 30.8
Carbon Monoxide 57.2
Methane 6.2
C b Di id 4 9Carbon Dioxide 4.9
Other Hydrocarbons 0.4
Non Combustibles 0.5
Usavršen Lurgi proces
Winkler tehnologija –najstarija tehnologijaWinkler tehnologija najstarija tehnologijaProizvodnja gasa za potrebe hemijske industrije i sirovog sinteznog gasaGasifikacija usitnjenog uglja u fluidiziranom sloju pod Gasifikacija usitnjenog uglja u fluidiziranom sloju pod atmosferskim pritiskom
Winkler generator nove generacije
Koppers-Totzek tehnologija-najmlađa tehnologijaOdvija se u suspenziji gas-sitne frakcije do 1mm, atmosferski pritisak, visoka temperaturaPogodna za sve vrste ugljeva
Tehnologije treće generacije u razvoju
Koncept podzemneKoncept podzemne gasifikacije uglja
Likvefakcija ugljaLikvefakcija uglja
Likvefakcija uglja-Sasol