Energy Outlook in Asia and New Coal Policy in Japan

Budování kapacit pro transfer japonských technologií GIS
Nejnovější technologie
smíšeného spalování
odpadních látek a čisté
uhelné technologie
9 - 10. června 2010
Keiji MAKINO
člen
Japonské centrum pro uhelnou
energetiku
1
Obsah
１．Úvod
２．Co jsou čisté uhelné technologie?
３．Zvýšení účinnosti spalování uhlí a
budoucí výzvy
４．Technologie ukládání a zachycování
uhlíku do země jako prevence proti
globálnímu oteplování
５．Technologie společného využití uhlí a
odpadu biomasy
６．Závěr
2
１．Úvod
3
Japonské centrum pro uhelnou energetiku
(JCOAL)
•
Založeno jako nadace v r. 1990, původ se datuje do r. 1948
•
Záběr - uhelná problematika v celé šíři od dobývání až po
spalování
•
Propaguje ekologicky šetrné
využívání uhlí
Členové: 103 členů, včetně velkých společností
Elektrárna
obchodovaných na burze a klíčových hráčů v energetice a
příbuzných sektorech
•
Dozor - METI (Ministerstvo hospodářství, obchodu a
Uhelné centrum
Cementárna
průmyslu Japonska)
Hutní průmysl
Dobývání&Zpracování
Průzkumné
práce
Zpracová
ní spalin
Chemická továrna
Snížení CO2
Účinné využití uhelného
prachu
4 4
Světová spotřeba primárních energií
12,000
10,000
Vodní
Hydroelectricity
Jaderná
Nuclear
Zemní plyn
Natural
gas
Oil
Ropa
Coal
Uhlí
Mtoe
8,000
6,000
4,000
2,000
0
65 67 69 71 73 75 77 79 81 83 85 87 89 91 93 95 97 99 01 03 05 07
19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 20 20 20 20
Year
BP Statistics 2008
5
Spotřeba uhlí v Japonsku
(v mil. tun)
200
182
ostatní
energetika
hutní průmysl
180
160
19%
140
120
45%
100
80
60
40
36%
20
0
65
75
85
Hospodářský rok
95
05
6
Dokumentace MEZI – uhelná divize
„Cool Earth 50“ ： Návrh japonské vlády
„21“ technologií, které je třeba prioritizovat
Nabídka
Zvyšování účinnosti
Výroba/přeprava
1. Plynové elektrárny
elektřiny
2. Uhelné elektrárny
6. Supervodivé přenosy
Doprava
Poptávka
Průmysl
Obchod
Víceoborové
Nízké emise CO2
3. CCS
4. Fotovoltaické
elektrárny
5. Jaderné elektrárny
7. Inteligentní dopravní systémy
8. Vozidla poháněné palivovými články
9. Hybridní vozidla, elektromobily
11. Výroba/zpracování
inovativních materiálů
10. Výroba
dopravních biopaliv
12. Inovace v hutním průmyslu
13. Vysoce efektivní domy a budovy
14. Osvětlení s vysokou účinností
15. Pevně umístěné palivové články
16. Ultraefektivní tepelná čerpadla
17. Výpočetní technika s vysokou účinností
19. Ukládání elektrické energie
20. Napájecí elektronika
21. Výroba, přeprava a ukládání vodíku
3. CCS (nové)
(obrázek 1) Priority v inovativních energetických technologíích
２．Co jsou čisté uhelné
technologie？
8
Čisté uhelné technologie
uhlí
• Odpopelování
• Odsiřování
• Modifikace
přímé
zkapalnění,
zplyňování
technologie
• spalování
uhelný prach,
fluidní vrstva
• zplyňování
IGCC, IGFC,
výroba
chemických
látek
zpracování
emisí
• spalování
nízkého obsahu
NOx
• škodlivé látky
SOx, NOx,prach,
miničástice
• separace a sběr
CO2
9
Struktura čistých uhelných
technologií
（technologie、zpracování emisí）
Čisté uhelné
technologie
opatření proti globálnímu
oteplování
opatření proti
znečišťování ovzduší
spalování nízkého
Noｘ
denitrifikační
zařízení
odsiřovací
zařízení
zařízení na
odstranění
prachu
vysoká
účinnost
spalování
miničástic
ＳＣ
ＵＳＣ
Ａ－ＵＳＣ
separace a sběr CO2
zplyňová
ní
ＣＣＳ
výroba
chemikálií
ＩＧＣＣ
ＩＧＦＣ
10
Typická japonská elektrárna spalující uhelný prach
Zdroj IHI
ohřátá pára s vysokou teplotou
Parní hospodářství
D-sulfurizér
ohřátá pára s nízkou
teplotou
Denitrifikační
jednotka
Kotel
turbína
Generátor
Kondenzátor
BFP
mlýn
ＥＰ
AH
FDF
Zpracování
popelovin
GGH
IDF
BUF
Využití
popelovin
Vykládka uhlí
11
Související hodnoty emisí v
Japonsku
denitrifika
ce
kotel
teplota℃
375
800
225
20
SOx
(ppm)
NOx
(ppm)
prach g/nm3
375
800
45
20
ＥＰ
ＧＡＨ
130
800
45
20
odsíření
130
800
45
0.15
ovzduší
90
50
45
0.01
12
Mapování
vývoje
technologií
snižování NOx
v Japonsku
(1)
History
of Japanese
Coal Combustion
Technology
Development(1/2)
Rok
První ropná krize
Omezení emisí atd.
1. regulace
Preventivní zákony proti
znečištění ovzduší
Opt. chem.
oxidant v Los
Angeles
Výměna paliva
uhlí - ropa
Druhá ropná krize
Opt. chem.
oxidant v
Japonsku
Celková regulace
2. regulace
3. regulace
4. regulace
Uhlí z ciziny
5. regulace
Výměna paliva
ropa - uhlí
Spotřební kotel
Spaliny se standardním
NOx v nových zařízeních
Velké cementárny
13
Koncepce spaloven nízkého NOx získaná ze základního
výzkumu NOx
( spalovna INPACT)（zdroj: ＩＨＩ）
úplné spálení
OAP
OAP
dostatečná doba
snížení dělení NOx
spalování při
vysokých teplotách
vyprchání těkavých
látek
spalování
nízkéhoNOx
správný poměr
vzduchu
14
Křivka snižování NOx v Japonsku
ppm žádná
No Control
opatření
800
2 Stage
dvoufázové
Combustion
spalování
700
2 Stage Combustion
dvoufázové
spalování
Low sNOx
Burner
(Conventional)
hořák
nízkým
NOx(základní)
NOx Burner
hořák sLow
nízkým
NOx(high-tech)
(Advanced)
600
500
400
300
200
starý
kotel,
An Old
Boiler
Reconstructed
repasovaný
Before
před
r.1970
1970
kotel
After
po
r.
1970
1970
po r.
After
1975
1975
After
100
0
nově
A
Newly
Constructed
Boiler
zrekonstruovaný
po
r.
1986
1986
po
r.
After
1980
1980
Now
nyní
15
Struktura denitrifikačního zařízení
NH3(amonium)
NH
3 (ammonium)
NOx
NOx
NOx
NOx
NOx
NH3
NOx
NH3
NOx
NH3
NH3
NOx
Catalyst
Denitrifikační
katalyzátor
N2
N2
H 2O
H 2O
H 2O
H 2O
N2
N2
16
Denitrifikační katalyzátor
zdroj: IHI
17
Struktura zařízení na odsiřování
to komína
stack
do
pump
čerpadlo
spaliny
Flue
Gas
čerpadlo
pump
Limestone
and water
vápenec a voda
CaSO3･1/2H2O
Dust
tower
věžtreatment
na zpracování
prachu
CaSO3･1/2H2O
čerpadlo
pump
absorpční tower
věž
Absorbing
18
Zařízení na odsiřování
Zdroj: IHI
19
Zařízení na odstraňování prachu (EP)
zdroj IHI
20
３． Zvýšení účinnosti spalování uhlí
a budoucí výzvy
21
（１）zvýšení účinnosti spalování uhelného prachu
ａ．zlepšení stavu páry
ｂ．zvýšení účinnosti hlavních a vedlejších
zařízení
c.
zvýšení účinnosti stávajícího spalování uhlí
（２）využití zplyňování uhlí
（３）vývoj směřující k celkovému zvýšení účinnosti a
budoucí výzvy
22
（１）Vývoj technologie spalování
uhelného prachu
a．蒸気条件の向上
Tlak páry ( MPa )
Teplota páry （℃）
Teplota páry
Tlak páry
Rok uvedení kotle do provozu
23
Příklady nejnovějších USC (ultranadkritické bloky) 600MW jednotky
Tachibanawan (J-power)
Uvedení do provozu: 2000.
Inst. výkon: 1050MW x 2
USC: 25MPa 600/610C
Účinnost netto : 41.5%(HHV)
SOx: 50ppm(odsíření mokrou
cestou)
NOx: 45ppm（SCR)
SPM: 10mg/m3N（ESP)
Isogo č. 1 & č- 2 (J-Power)
Původní blok 1 a 2
Výkon
Původní blok 1
Nový blok 2
Od ledna 2009
530ＭＷ
Objem uvolněného
plynu (vrt)
Uvední do
provozu : 2002
24 24
ｂ．Zvýšení účinnosti hlavních a pomocných zařízení
 zvýšení účinnosti při částečné zátěži vzniklé při provozu za
výskytu variabilního tlaku
obvykle 1.2（uhlí）
（spaliny Ｏ2 3.5％）
obvykle cca 140℃
 snížení zvýšeného objemu vzduchu
 snížení teploty spalin
 snížení spotřeby energie velkých přídavných zařízení
Větrák・・・od odstředivého po axiální typ
napájecí čerpadlo ・・・řídící systém otáček
omezení průsaku GAH atd.
25
Ｃ．Zvýšení účinnosti stávajícího spalování uhlí
• snížení objemu nespálených zbytků zlepšením spalovacích
zařízení a snížení poměru nadbytečného vzduchu (kotel, mlýn
atd.)
• snížení teploty spalin vylepšením ohřívače vzduchu a
opatřením proti znečištění a zestruskovatění spalovny
• implementace axiálních větráků a zlepšení účinnosti velkých
přídavných zařízení přidáním měničů
• zajištění stabilní teploty páry v případě jejího nedostatku
• opatření proti prosakování páry spolu se zajištěním stabilní
teploty
• Plán： Zvýšení účinnosti částečného zatížení při
provozu s variabilním tlakem
26
Příklad účinného spalování uhlí v objemu 300MW
（Čína）
Zlepšení
Kotle a pomocná zařízení: celkem
Teplota spalin na výfuku(℃)
Únik z ohřívače vzduchu (%)
Nespálený uhlík v popelu (%)
Hlavní turbína: celkem
Účinnost turbíny pro elektrárnu (%)
Přidaná zařízení turbíny
Tlak na výstupu kondenzátoru (kPa)
#1HP ohřívač vody TTD(℃)
#2HP ohřívač vody TTD(℃)
Předpokládaná spotřeba uhlí（kJ/kWh）
-132
Nyní
144
- 62
Cíl
133
Nyní
10.7
- 26
Cíl
6.0
Nyní
2.6
- 44
Cíl
1.0
-340
41.4
Nyní
（8.7MJ/kWh）
-340
43.0
Cíl
（8.4MJ/kWh）
Nyní
Cíl
Nyní
Plán
Nyní
Plán
6.8
5.8
7.1
2.0
8.3
0
- 91
- 56
- 12
- 23
27 27
（２）Zlepšení zplyňování uhlí
Spalování prachového
uhlí v tepelných
elektrárnách PC(SC)
Kotel
Zplynování uhlí s
integrovaným
paroplynovým cyklem
(1500℃ Class IGCC)
Zplyňovací
zařízení
Zplynování uhlí s
integrovaným
paroplynovým cyklem a
palivovým článkem (IGFC)
Zplyňovací
zařízení
Účinnost výroby elektřiny:
Účinnost výroby elektřiny :
Účinnost výroby elektřiny:
43,5 ％
60 ％
49 ％
Tepelná účinnost netto: 41 ％ Tepelná účinnost netto: 46 ％ Tepelná účinnost netto: 54 ％
28
Schéma elektrárny ＩＧＣＣ
uhlí
Zplyňovací
zařízení
Tepelný
výměník
Vyčištěný
plyn
Rekuperační
jednotka
spalování uhlí
Spalovací
komora
vzduch
Plynová
turbína
Parní turbína
Kotel pro
využití
odpadního
tepla
kyslík
komín
Zplyňovací
zařízení
dusík
Separace
vzduchu
Tepelný
výměník
29
Významné projekty IGCC ve světě
Španělsko
Nizozemí
USA
USA
CCP výzkumné pracoviště
(Japonsko) – ve výstavbě
30
出所：CCTワークショップ2006.7 JCOAL
Snížení CO2 zvýšením účinnosti
Účinnost netto (%)
Poměr emisí CO2 (%)
CO2 Emission Rate (%)
Net Efficiency (%)
55
50
45
60
35
40
38
70
80
90
Average
Japan
Průměr v in
Japonsku
(1997)
(1997)
100
100
CO2 Emission Rate (%)
Net Efficiency (%)
60 70 80 90 100
55 50 45 40 35
38
40
Average in Japan
(1997)
100
95
PC
Proven
41
42
46
93
PC(USC)
90
PFBC
83
IGCC(1500℃)
Developing
54
40
41
42
46
IGFC
70
95
PC
prokázané
Proven
93
PC(USC)
90
PFBC
83
IGCC(1500℃)
veDeveloping
výstavbě
54
IGFC
70
31
（３）Vývoj směřující k celkovému zvýšení
účinnosti
ａ．Schéma budoucího vývoje zvýšení účinnosti
Zemní plyn
Vylepšené spalování CC
uhlí
Zemní plyn - CC
Výroba vodíku IGCC
Generování
Účinnosti u
konečného
uživatele (%)
HHV
Testovací zařízení
IGCC
ROK
32
ｂ．Vývoj zařízení na 700℃
A-USC
Tepelná účinnost koncového přenosu (46
=48% (HHV))
Kotel
Parní turbína
Kotel
Parní turbína
USC (nejnovější technologie spalování uhlí)
Tepelná účinnost koncového přenosu = 42%
(HHV))
33
C．Vývoj elektráren typu IGFC (trojitá)
Chladič
syntetického
plynu
Zplyňovací
zařízení
Rafinace plynu
filtr
Uhlí
Dusík
Vzduch
kyslík
Expanzní
turbína
kompresor
Parní turbína
Kotel na
rekuperaci
tepla
Oběh
dmychadla
Oběh
dmychadla
Vzduch
Plyn.
turbína
Hořák
katalyzátoru
34
Ｄ．Využítí společné výroby elektřiny a chemikálií
kamna
na
petrolej
Elektřina
Vymyslet se dá
ledacos
energoplyn
nafta
vodík
hnojiva
(H2+CO)
benzín
uhlí
chemické
produkty
35
4. Technologie ukládání a zachycování
uhlíku do země jako prevence proti
globálnímu oteplování
36
Objem emisí CO2 a předpokládané snížení
(zvláštní zpráva IPCC)
Energetické úspory a
zvyšování účinnosti
Obnovitelné zdroje energie
Jaderná energetika
Nahrazování plynu za
uhlí
Emise do ovzduší
37
Schéma fungování podzemního ukládání CO2
METI CCS 2020
izolace –
zachycení
injektáž ze
zařízení na
pevnině
uchování
izolace zachycení
přeprava
potrubím
vkládání
přenos
Injektáž ze
zařízení na
moři
Dočasné
úložiště
zdroj emisí CO2 ve
vysokém měřítku
Přeprava tankerem
přeprava
strukturální nadloží
(nepropustné podloží)
potrubím
strukturální nadloží
(nepropustné podloží)
Hluboká vodonosná
vstva – pod pevninou
Hluboká vodonosná
vrstva – pod mořem
Fotografie pod
mikroskopem vrstvy
zadržující vodu
tato vrstva obsahuje solný
roztok vytvářený vysoce
porézním pískovcem.
<Zkušební výpočet skladovací vrstvy> poréznost: 20%
účinnost rozmělnění: 50% rozpustný poměr CO2: 47kg/m3
Skladová
kapacita
Tloušťka vrstvy
pro skladování
Průměr vrstvy
pro skladování
10,000 ｔ-CO2
10m
260m
1 million ｔ-CO2
50m
1.2km
38
zvýšení objemu ropy (EOR)
Porovnání technologií
podzemního ukládání CO2
ropný vrt
Injekční vrt na
CO2 a vodu
Injekční vrt na
CO2 a vodu
IEZ-GHG, JCOAL
mísitelná zóna
plyn CO2
skladování ve vodonosné vrstvě
voda
Ropa, ropa
plyn CO2
voda
sběr metanu v uhelném ložisku
(ECBM)
Přeprava
injekční vrt
vodonosná vrstva
CO2
vstřikování
Zařízení na
zachycení a
dekarbonizační
technologie
Vrt pro
výrobu
zemní plyn
Vrt pro ukládání
Elektrárna
produkční vrt
Využití
CO4
NG vrstva
〔Ｓｌｅｉｐｎｅｒ〕
Fixace
CO2
Uhelné
ložisko
39
Technologie zachycování CO2 z tepelné elektrárny
zdroj: IHI
1. Zachycení před spálením
Uhlí （C,H,O,N,S,popel）
zplynování
přesun
zachycení CO2
N2
čištění plynů
vzduch
CO
（N2、O2）
H
O2
2
CO2,
CO, H2
H2
komprese /chlazení
ASU
2.Zachycení po spálení
uhlí
（C,H,O,N,S,popel）
vzduch
（N2、O2）
kotel
HRSG
GT
ukládání CO2
odsíření
spalin
zachycení
CO2
N2，H2O，O2
CO2
komprese/chlazení
ukládání CO2
3. Spalování kyslíku
uhlí （C,H,O,N,S,popel）kotel
N2
vzduch
（N2、O2）
O2
výroba kyslíku
odsíření
spalin
recirkulace spalin（CO2，・・・ ）
N2，O2
ukládání CO2
komprese /chlazení
H2O，SO2
40
Továrny ve světě využívající CCS
Začátek
2007
Sleipner
Snøhvit
In-Salah
Weyburn
Zdroj: BP, Statoil a PTRC
2006, Konference čistých uhelných energií
JCOAL
IEA skleníkových plynů a R&D program
41
Projekt spalování kyslíku Japonsko - Austrálie
（Továrna Callide v Austrálii）
Vybrané místo pro ukládání
Umístění: cca 250km západně od Callide –elektrárna A
Místo: vyčerpané plynárenské pole
Kapacita pro ukládání: 13 million t-CO2
Odlehlé místo
Elektrárna
Brisbane
Austrálie
Umístění elektrárny
Austrálie – stát Queensland (na Název: CS Energy Co. Callide-A PP
periferii Brisbane )
Výkon: 340MWe x 4 units
* generace CO2 z 30MWe elektrárný: Cca.
150 tis. T-CO2
Pára: 136t/h, 460℃, 4.1MPa
Postavena: 1966-68
Uhlí:Yamamoto Callide
42
５． Technologie společného využití uhlí a
odpadu biomasy
（１）smíšené spalování v kotlích
（２）přednostní nebo smíšené spalování ve
fluidních kotlích
（３）využití zplyňování
（４）využití karbonizace splaškových kalů
43
（１）smíšené spalování v kotlích
citace
dokumentace CRIEPI (the Central Research
Institute of (the) Electric Power Industry)
poskytoval dokumentace
citace
J POWER
dokumentace čínské elektrárny
44
Drtivost uhlí a biomasy
Evaluace smíšeného spalování
- Testovací rozdrcení na prach – foto SEM
Kůra z cedru
Kůra z borovice
Popel Newlands
Odštěpky z
cedru
Borovicové piliny
citace ：CRIEPI (dokumentace o japonskočínském fóru
45
Charakteristika smíšeného
spalování s biomasou
Výsledek smíšeného spalování uhlí a biomasy prokázal, že při
přidání do Newlandského australského popela až cca 10%
biomasy nevzniká při spalování žádný problém
Stochiometrický poměr: 30%
Poměr vzduchu: 1,24
Stochiometrický poměr: 30%
Poměr vzduchu: 1,24
Piliny z borovice
Ezo
Kůra z borovice Ezo
Odštěpy z borovice
Kůra borovice
Newlandský popel
Hustota nespálených
látek v popelu
Piliny z borovice
Ezo
Kůra z borovice Ezo
Odštěpy z borovice
Kůra borovice
Newlandský popel
Hustota NOX
Vpravo: Hustota nespálených látek v popelu se rovná cca 1/3
objemu z tamní testovací spalovny
fóru
citace ：CRIEPI (dokumentace o japonsko-čínském
46
4. Dřevěná biomasa
(1)Výrobní závod pro spalování dřevěné biomasy
v Matsuuře
Schéma
transferu paliva
燃料受払系統図
drtička
スクリーン・クラッシャ室
既設石炭払出コンベア
Stávající dopravník
uhlí
石　炭
Zařízení na
バイオソリッド
dodávku biosolidů
供給設備
貯 炭 場
バイオソリッド
biosolidy
Shromaždiště popela
dopravník
搬送コンベア
トラック搬送
Nákladní
přeprava
dopravník
受入コンベア
kotel
ボ イ ラ
silo サイロ
搬送コンベア
dopravník
既設石炭払出コンベア
Dopravník
na
石炭
uhlí
既設コンベア建屋
uhlí
（混合箇所）
木質チップ
Dřevěné
odštěpky
バンカ
微粉炭機(ミル)
Mlýn na
prachové uhlí
dopravník
skladovací silo
（50t）
Spalování dřevěné biomasy
lapač
prachu
vkládací
zařízení
47
10. Dřevěná biomasa
(2) Dlouhodobé testovací spalování
•
•
•
•
•
•
cíl： Zhodnocení a ověření vlivu emisí na životní prostředí a vliv
dřevěné biomasy na kotle a zařízení na uhelný prach při
dlouhodobém spalování
Továrna pro zkušební provoz：Elektrárna Matsuura blok č. 1,2
Obsah testování：
2008 testování společného spalování dvou typů dřev a uhlí
cca 2,600 t
2009 testování společného spalování uhlí, dřeva a biosolidů
cca 1,900 t
Palivo：odštěpky ze stavebního odpadu（délka cca 50mm）
maximální poměr spol. spalování： 0.7%（cal）
Zkoumání hlavních bodů
–
–
–
–
•
skladování, manipulace
drtivost uhelného prachu
charakter spalování
enviromentální vlivy
Výsledek testování： spalování nemá vliv na emise ani na odpadní vodu、žádný
problém s manipulovatelností, hořlavostí ani způsobem drcení.
48
Komerční provoz elektrárny na biomasu
v Saijó
1. Zařízení
Elektrárna Saijo – 1.blok (poměr smíšeného spalování – do 2%), blok č. 2 (poměr smíšeného spalování – do 3%)
2.
Použité množství dřevěné biomasy
cca 15 000 t/rok
3. Snížení množství CO2 atd.
Snížení objemu uhlí (Saijo)
Snížení objemu emisí CO2
Objem energie z dřevěné biomasy
Výpočet hodnot
4000 t/ rok (oproti r. 2003, 920tis t/rok)
1,1 t/ rok (oproti r. 2003 102 tis t./rok
11000tis KWh/rok
(Obrázek) proces končící smíšeným spalováním dřevěné
biomasy
Nová část elektrárny
Dřevěná
biomasa
Silo na uhlí
Uhlí+biomasa
Nádrž na biomasu
Přeprava
uhlí
Drcení
Kotel
Dopravník
citace：Sborník přednášek z konference o technologii uhlí z roku 2005
(elektrárna v Číně)
49
（２）
Stejné nebo smíšené spalování ve
fluidních kotlích
Zdroj
Poskytovatel dokumentace
IHI a.s.
Sumitomo Heavy Industries Ltd.
Poskytovatel dokumentace Takuma Ltd.
50
Využití biomasy v CFB
Fluidní kotel s cirkulující fluidní vrstvou (CFB) - IHI
CFB hraje klíčovou roli v technologiích využívání biomasy –
jedná se o spaliny uhlí a/nebo biomasu
Dřevěně odštěpky
Druh
Staré pneumatiky
Aspekt
Výhřevná hodnota
vlastnost
Výhřevná hodnota
chlór
Výhřevná hodnota
Ocelový drát
RPF: palivo z pelet z odpadového papíru a plastu
51
Opatření proti korozi
Kompletní spalování
Parní válec
Optimální přísun vzduchu
výparník
Pro snížení
teploty plynu
Dostatečná doba
Cyklónový
odprašovač
pec
SH v HRA
Externí výměník (EHE)
SH s nízkou teplotou
Terciální a cílové SH
Antikorozní materiál
Aplikace separační smyčky v EHE
Nastavení paralelního toku
Antikorozní materiál
násypka
Nastavení paralelního toku
52
2- Problémy se spalováním nových typů energií a výsledky
Duben 2009
Reálné výsledky výkonu kotlů využívající paliva tzv. nových typů energií
Zahájení
provozu
Název firmy
Název
továrny
Stav páry
Obsah
páry t/h
Teplota
Palivo (hlavní palivo)
Tlak
uhlí
Dřev.
odště
pky
Typ pro spalování
nových typů energií
Snížení CO2
Tlak
Původní typ
53
3. Výsledky
Fluidní kotel s cirkulující fluidní vrstvou (CFB) – zkrácený proces
Pára
biopaliva
Vysoká teplota, vysoký tlak, vysoká účinnost
boiler
uhlí
zatížení
prach
SNCR –
selektivní
nekatalická
redukce
Uhlí
Dřev. biomasa
RPF
Použité pneumatiky
Starý plast
Odprašovač
Odsiřo
vací
zařízen
(vlhký
typ)
Odsiřování
uvnitř pece
54
3. Výsledky
Závod Oji Co., Ltd. ve Fukuoce 300 t/hod
Využití
Zahájení provozu
Objem páry
Tlak hl. páry
Teplota hl. páry
Palivo
Změna paliva z domácností
Stavební odpad dřev.
biomasa
pelety, prach
kal
uhlí
Emise
Účinnost kotle
Charakteristika
1. Smíšené spalování v CFB (starý plast, biomasa) –
snížení nákladů na spalování a CO2
2. Design využití odpadů
konstrukce mřížek na zachycování cizích částic
manipulační zařízení pro jednotlivá paliva
zabránění korozi ohřívačem INTREX
55
4-3 Příklad multi-kogeneračního zařízení fa B / kotel na dřevní odpad + plynová turbína
Příklad využití tepelných energií ke čtyřem účelům
Tlak páry
Procesní
pára
Dopravník na
dřev. odštěpky
Objem páry
El. e. plyn. turbíny
Kotel na
dřevní odpad
Dopravník na
dřev. odštěpky
2. Ohřívač
vody kotle
silo
Silo na dřev.
odpad
Vzduch
plyn
Lapač prachu
nakladač
Plynová turbína
Zařízení na přenos
dřev. odštěpků
Tepelné
olejové
medium
Plyn. turbína – výr.
elektřiny
Elektřina
Vypouštění
vzduchu
1. Ohřívač
vody
Ohřívač na
tepelné olej.
médium
proces
Kotel na dřevní odpad
Vodní nádrž
produkt
Ohřívač vzduc
Proces
vysoušení
materiálu
Spalino
vá věž
emise
56
Sací
vent
3-6 Výroba el. energie z ptačích exkrementů
Objem spáleného ptačího trusu: cca 1
tun / rok (312t/den)
Typ spalování: bublinová fluidní vrstv
Objem páry: 41 t/h (26 Wth)
Objem el. energie: 1500 kWe + 150kWe
Dokončeno: březen 2002
Chov brojlerů
Trus z brojlerů
Schéma
Celkový pohled na závod
57
(3) využití zplyňování
• citace webová stránka IHI a.s.
58
Zplyňovací pec – typ 2 věže (TIGAR tm)
Zcela odlišný systém zplyňování oproti původnímu zplyňování
ＩＨＩ Ｈｏｍｅｐａｇｅ
emise
Zplyňovací pec s fluidní vrstvou – typ: dvě věže
Spalovací pec
Zplyňovací pec
Zplyňování vodní páry
Oběžné
médium,
Syntetický
plyn CO, H2
spaliny,
biomasa
Vzduch
Zplyňovací
pec
Vzduch
Pára
Zplyněný plyn – vysokokalorický,
příměs malého množství
dusíku
Teplota zplyňování – 850 – 950 C
Zbylé uhlí se spálí ve spalovací peci
Spalovací pec
Fluidní kotel s cirkulující fluidní vrstvou s
přístupem vzduchu
Spálené uhlí ze zplyňovací pece
Základ mnoha technologií s fluidní vrstvou IHI
Patent: žádost podaná v Japonsku, Evropě,
USA a Asii
59
Využití zplyňování uhlí
Produkt
Syntetic
ký plyn
CO, H2
Surový materiál
Nekvalitní popel
Biomasa
Odpadní materiál
Reakce
vodík
zlepšení
metan
GT, GE palivo, přímá
redukce oceli
Palivový článek
Amoniak (základ hnojivo)
Přímé zkapalnění
Synt. metan. plyn
Plynné skupenství
Kapalné skupenství
Nekvalitní popel
Nafta
Topný olej
Syntéza
(katalýza)
ＩＨＩ Ｈｏｍｅｐａｇｅ
Využití
Palivo pro transfer,
chemikálie
Palivo pro transfer,
chemikálie
metanol
chemikálie
60
(4) využití karbonizace
splaškových kalů
poskytovatel dokumentace: JPOWER
61
3.Spalování biosolidů－(1)
Co je spalování biosolidů?
spalování biosolidů
splaškový
kal
＋
odpadní stolní
oleje
⇒
odstranění
ohřáté vody
Výrobní závod na biosolidy
（čistírenské středisko, řeka Mikasa, prefektura Fukuoka
Vnější pohled
na budovu
Vysoušení kalu
Spalitelnost biosolidů
（průměrný výkon）
Výhřevnost
(vysoká)
23,100 kJ/kg
Vlhkost
2%
Popel
21%
Síra – celkem
1.0%
Dusík celkem
3.8%
62
3.Spalování biosolidů－(2) provozní zařízení na spalování
biosolidů
dopravník na výstupu（uvnitř budovy）
stávající uhlelné
dopravníky na
výstupu
dopravník (uvnitř budovy)）
přijímací budova
nakladač uhlí
skladovací silo
skladovací silo
（50t）
přijímací budova
zařízení
na uhelný
prach
příjem biosolidů
kruhový podavač
násyp
měřidlo
（na výstupu)
šnekový
dopravník
příjem násypu
63
kotel
3. společné spalování biosolidů－(3)provozní podmínky
Provozní podmínky společného spalování biosolidů
Umístění
Elektrárna Matsuura
Začátek provozu
Duben 2006
Poměr max. společného
spalování
1%（cal）
r. 2006
Spalování biosolidů
Cca 1,800 tun
r. 2006
Hodnota generování RPS
Cca 4,400MWh
Roční snížení CO2
Cca 4,000t-CO2
Pozn.
spalování nemá vliv na
emise ani na odpadní
vodu、žádný problém s
manipulovatelností
hořlavostí ani způsobem
mletí surovin.
Elektrárna Matsuura – přehled
・ el. výkon：1,000MW×2
・ zahájení provozu：
 blok č.1－od června 1990
 blok č. 2－od července 1997
・ použité palivo：dovážené uhlí
64
６．Shrnutí
• Uhlí představuje ve světě důležitý zdroj energie a v
budoucnosti bude klíčovým palivem
• Kontinuální využívání uhlí je nezbytné pro čisté uhelné
technologie
 Ochrana ovzduší před NOx a SOx
 Opatření proti globálnímu oteplování
Nová zařízení：vysoká účinnost, uskladnění v zemi
Stávající zařízení：zlepšení účinnosti, uskladnění v zemi
65
• Japonsko může v budoucnosti přispět světu svými
čistými uhelnými technologiemi na využívání uhlí.
• Firmě JCOAL bude ctí spolupracovat na přenosu
čistých uhelných technologií z Japonska do České
republiky.
66