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.
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
