Souhrn technologického vývoje vysoce efektivní technologie CCT společnosti NEDO a prezentace technologie DeNOx v Japonsku

New Energy and Industrial Technology Development Organization

Souhrn technologického vývoje vysoce efektivní technologie CCT společnosti NEDO a prezentace technologie DeNOx v Japonsku 26. října 2011 (středa)

(Německo) Organizace pro vývoj nové energie a průmyslové technologie odbor životního prostředí

Seminář Japonské čisté technologie 2011 v Praze, Česká republika, 25. – 26. října 2011

0

Obsah New Energy and Industrial Technology Development Organization

Ⅰ. Souhrn technologického vývoje vysoce účinné CCT (Clean Coal Technology – Technologie čistého uhlí) firmy NEDO

１. Strategie vysoce účinné CCT a význam uhlí ve světě 2. Přehled technologického vývoje vysoce účinné CCT 3. Snaha zanést CCS do povědomí 4. Snaha rozšířit vysoce účinné CCT do zahraničí Ⅱ． Prezentace technologie DeNOx v Japonsku Japtech 2011 v Praze, Česká republika, 25. – 26. října 2011

1

Stav emisí CO2 ve světě New Energy and Industrial Technology Development Organization

Austrálie 豪州１％

Čína 中国２１％

ostatní その他３１％

přibližně v r. 2020

cca 5mld tun

cca 9mld tun＊１

r. 2035 2r.02007 07年

Francie フランス１％

cca 28,8mld tun Přepočet CO2 二酸化炭素換算

cca 5mld tun＊１

約2 8 8 億トン

Itálie イタリア１％

アメUSA リカ２０％

Mexiko メキシコ２％ Jižní Korea 韓国

２％ Kanada カナダ２％

Británie イギリス２％ Německo ドイツ３％

Indie インド５％ Rusko ロシア Japonsko 日本

５％

４％

Zdroj: Přehled energetické a ekonomické statistiky vydaný r. 2010 Japtech2011 v Praze, Česká republika, 25. – 26. října 2011

＊１：Přehled světové energie 2010

2

Význam uhlí ve světě Ostatní obnovitelné zdroje Biomasa Voda

Světová potřeba primární energie

Jádro Plyn Ropa Uhlí WEO – 2008 celkově

【Zdroj】Přehled světové energie 2009

Uhlí

Světový výtěžek podle druhu

Plyn Voda Jádro Vítr Biomasa

Ostatní obnovitelné zdroje Ropa

【Zdroj】 Přehled světové energie 2010

Japtech2011 v Praze, Česká republika, 25. – 26. října 2011

3

Snaha o snižování CO2 New Energy and Industrial Technology Development Organization

◆ Ve snaze o snižování celosvětového CO2 je nejdůležitější zvyšování účinnosti. Z tohoto důvodu je nutné vyvíjet a šířit vysoce účinné technologie Clean Coal Technology. ◆Pouhým zvyšování účinnosti se však nedosáhne cíl celosvětového snižování CO2, a proto je třeba uvažovat o vývoji inovačních technologií jako jsou separace, zachycení a ukládání (CCS) CO2. 【Zdroj】 Přehled světové energie 2010 Možnost současné metody

snížení Možnost nové metody

Účinnost Obnovitelné Biopalivo Nukleární

Možnost 450

CCS Celkem (Gt CO2)

Japtech 2011 v Praze, Česká republika, 25. – 26. října 2011

4

Strategie vysoce účinné Čisté uhelné technologie (CCT) firmy NEDO

(Plán zvyšování účinnosti el. energie, chemie, rafinace ropy atp. jako hlavní technologie zplyňování CCT)

ＩＧＦＣ(IGCC+SOFC) výroba kombinované energie zplyňováním uhlí palivovým článkem železo a ocel Projekt EAGLE

H2 (chemická surovina, palivový článek, vodíkový pohon)

rozklad železa

výroba vodíku

elektrická energie

rozklad

sloučenina plynů

CO+H2

plynová turbína palivový článek hypercoal (bezpopelnaté uhlí)

sloučenina FT Projekt ATL

zplynování

úprava vlastností uhlí simulátor zplynování uhlí vývojový projekt

uhlí Projekt Hypercoal Japtech 2011 v Praze, Česká republika, 25. – 26. října 2011

ropa biomasa

přímé zkapalňování (hydrogenace)

kapalné palivo 5

Obsah Ⅰ. Souhrn technologického vývoje vysoce účinného CCT firmy NEDO

１. Strategie vysoce účinného CCT a význam uhlí ve světě 2. Souhrn technologického vývoje vysoce účinného CCT 3. Snaha zanést CCS do povědomí 4. Snaha rozšířit vysoce efektivní CCT do zahraničí Ⅱ． Prezentace technologie DeNOx v Japonsku


6

Efektivita výroby E [％（mezní výroba, HHV）]

Objem podle jednotlivých energií a tepelná účinnost v Japonsku 43 42 41 40

uhlí + ropa zkapalněný zemní plyn

2.5% 1.8%

39

1%

38 37 1980

108 ｋWh

Roční objem el.energie

celková tepelná energie

1985

1990

1995

2000

2005

Zvyšování účinnosti celkové tepelné energie o cca 1,8% mezi r. 1995 a r. 2005 ［rozbor］・zavedení USC u tepelné energie uhlí ・zavedení výroby kombinované fázové energie v řádu 1300°C u zkapalněného zemního plynu

2010

geotermika nová energie vodní energie zemní plyn uhlí ropa atomová energie


7

Vývoj technologie vysoce účinných tepelných elektráren na uhlí New Energy and Industrial Technology Development Organization

efektivita napájené strany

(HHV),%

70 65

Integrovaná kombinovaný 石炭ガス化燃料電池 cyklus zplyňování uhlí (IGFC) 複合発電 palivovým článkem(IGFC )

60 55 50 45

55% 55%

1700 GT 1700℃級 GT 50% 50%

A-IGFC 65%

A-IGCC 57%

NEDO zaměřila pozornost na vývoj technologie pro zvyšování účinnosti výroby energie IGCC a IGFC

石炭ガス化複合発電 IGCC）（

USC: Ultra super critical steam condition Ultra super kritické podmínky pro páru IGCC: Integrated coal gasification combined 1500 1500℃級GT GT cycle 46 ∼ 48% 46∼48% Ultra super kritické Integrovaný kombinovaný oběh se 750℃ ℃級 podmínky(USC) zplyňováním uhlí 超々臨界圧石炭火力 48% zdokonalená výroba energie – 先進的超々臨界圧石炭 IGFC: Integrated coal gasification fuel cell 700℃ ℃級発電（ USC） ultra super kritické podmínky (A-USC) (A USC) combined cycle 46% 火力発電 Integrovaný kombinovaný oběh zplyňování 600 600℃級 uhlí palivovým článkem 42%

Integrovaná kombinovaný cyklus zplyňování (IGCC)

40 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 年 rok vytvořeno z údajů 「CoolEarth‐plán nové technologie revoluce v energii 」


8

Situace ve vývoji uhelných technologií v Japonsku ＜současný stav ＞


Technologie tepelné energie práškového uhlí（USC）je na špičkové úrovni ve světě （Vyšší výhřevná hodnota（HHV）：cca 40.6%, vývoj zdrojů elektrárny Isogo）＜mapa vývoje technologie výroby energie＞ r. 2010 r. 2020

r. 2030

① výroba kombinované energie zplyňováním uhlí

r. 2040

r. 2050

・projekt IGCC v řádu 1,500℃ GT v řádu 1,200℃ GT Výhřevná hodnota 46∼48% Výhřevná hodnota 41% cca 20% snížení CO2 （předváděcí zařízení, 250MW） podpora NEDO

・projekt ＥＡＧＬＥ (IGCC, IGFC apod.) pilotní (150t/d Wakamacu)

v řádu 1,700℃ GT Výhřevná hodnota 50%

předváděcí zařízení ＥＡＧＬＥ (cca 200MW)

předváděcí zařízení IGFC

IGFC Výhřevná hodnota 55% cca 30% snížení CO2

② výroba ultra-super kritické energie nové generace (A-USC) v řádu 600℃ Výhřevná hodnota 41%

v řádu 700℃ Výhřevná hodnota 46%

v řádu 800℃ Výhřevná hodnota 48%

（odkaz）vytváření výhřevnosti zkapalněného zemního plynu v řádu 1,500℃GT Výhřevná hodnota 53%

v řádu 1,700℃GT Výhřevná hodnota 56%


FC／GTkombinované Výhřevná hodnota 63%

9

Vývoj technologie výroby víceúčelového svítiplynu （EAGLE） (H14∼21let） Vývoj technologie inovačním zachycováním a ukládáním CO2 （H22∼25let） Vývoj zdrojů elektrické energie a.s. pilotní závod výzkumného ústavu Wakamacu 150t/d Zařízení pro separaci vzduchu

zařízení pro zplyňování uhlí

zařízení rafinace plynu

zařízení pro zachycení a separaci CO2

plynová turbína

Japtech 2011 v Praze, Česká republika, 25. – 26. října

10

Harmonogram vývoje projektu EAGLE New Energy and Industrial Technology Development Organization

■KROK-1 Vývoj komory na zplyňování uhlí vstřikováním kyslíku ■ KROK -2 Technologie zachycení a separace CO2 pomocí metody chemického vstřebávání ■ Letos Ustanovení technologie zachyceni a separace CO2 pomocí metody fyzikálního vstřebávání (zvýšená teplota a tlak IGCC) Vývoj technologie výroby víceúčelového svítiplynu KROK 1

95

96

97

98

99

00

01

02

03

04

Vývoj technologie zplyňování uhlí inovačním zachycením CO2

KROK 2

05

06

07

08

09

10

11

12

13

FS

normy, podrobný design

zkušební provoz

modifikace zplyňovací zkouška provozu design, komory modifikace instalace zařízení pro CO2 zachycení součinnost při vysokém ověření způsobilosti výzkum popela bodu tavení uhelného provozu

zkouška součinnosti víceuhlíkových druhů

výstavba

Zachycení a separace CO2

Velkoobjemové průzkum chování stopových sériový provoz testování prvků sériový provoz Stopové prvky


11

Vývoj technologie IGCC (2010-2011) Ukázkový závod EAGLE New Energy and Industrial Technology Development Organization

IGCC

spalitelný plyn (H2,CO,atp) pára

parní turbína

kyslík odvzdušňovací jednotka

uhlí

zplyňování

vzduch

plynová turbína

vzduch spalovací komora

zásobník Generátor

kompresor

zplynovač

HRSG(heat recovery steam generator) (generátor páry pro obnovení tepla)

Místo : Osaki , Hiroshima Objem : 170MW Období výstavby :2012-2016 ověřovací test IGCC – zahájení: březen 2017


technologie zachycení CO2

Ｈ２

ＣＯ２, Ｈ２

posuvný reaktor

k CO2 proces dopravy a uložení

technologie zachycení CO2 12


Ⅰ. Souhrn technologického vývoje vysoce účinné CCT firmy NEDO

１. Strategie vysoce účinného CCT a význam uhlí ve světě 2. Souhrn technologického vývoje vysoce účinné CCT 3. Snaha zanést CCS do povědomí 4. Snaha rozšířit vysoce účinné CCT do zahraničí Ⅱ． Prezentace technologie DeNOx v Japonsku Japtech 2011 v Praze, Česká republika, 25. – 26. října

13

（１）Ekonomický průzkum a výzkum základů New Energy and Industrial Technology Development Organization

Studie proveditelnosti od počátku do konce v tepelné elektrárně na uhlí ＜(1) zplyňování uhlí, výroba＞＜(1)zachycení, separace＞

＜(2) doprava＞

＜(3)ukládání v podzemí＞

■ koncepční návrh systému turbína

CO ＋Ｈ2 zařízení pro zplyňování, spalování

CO2 ＋Ｈ2

Zásobník na ukládání

doprava (lodní, potrubní)

CO2

zařízení pro zachycení a separaci CO2

kompresor

výzkum základů zplyňování ・vývoj technologie nové generace IGCC pro zachycení CO2 ・vývoj technologie spalování vodíku v plynové turbíně

Tlakový ventil

zásobník

ポンプ＆気化器

čerpadlo＆vaporizér

zadržování v podzemí

Ｈ2

Studie proveditelnosti (1) koncepční návrh systému zachycení a separace CO2 a výroby energie zplynováním uhlí (2) koncepční návrh systému dopravy CO2 (3) koncepční návrh systému ukládání CO2 a zhodnocení možnosti ukládání (4) zhodnocení celkového systému (ekonomický průzkum celkového systému) (5) koncepční návrh celkového systému v oblasti Nakoso


14

Příklad uspořádání veškerého zařízení pro celostní systém CCS New Energy and Industrial Technology Development Organization

＜doprava＞

＜separace, zachycení＞

zařízení pro zkapalňování

＜vstřikování＞

ukládání

CO2

vstřikovací vrt

lodní doprava

tepelná elektrárna

zařízení pro zachycení CO2

čerpadlo ＆vaporizér

zásobník

kompresor vstřikovací vrt kompresor CO2

tepelná elektrárna

zařízení pro zachycení CO2

doprava potrubním dopravníkem

O kolik se prodraží lodní doprava v porovnání s potrubním dopravou? Japtech 2011 v Praze, Česká republika, 25. – 26. října 2011

15

Vývoj technologie výroby železa pro harmonizaci životního prostředí

（１）Technologie snižování výfukových plynů CO2 z vysoké pece ・rozklad železné rudy vodíkem（snižování koksu）

(2) Technologie sběru a separace CO2 ・zachycení z kychtového plynu

plyny z vysoké pece (BFG)

koks

koksovací pec zvýšená intenzita a reaktivita koksu

regenerační věž

COG reformér

hřídlová pec

plyny obohacené CO

adsorpční věž

zvýšení objemu vodíku

technologie výrovy koksu pro vodíkové redukční vysoké pece

vysoká pec

železná ruda

・metoda chemické adsorpce ・metoda fyzikální adsorpce ＣＯ２

technologie akumulace CO

snižování koksu

2

kotel na převaření

vodík

technologie náhradního rozpadu železné rudy jiný projekt

ＣＯ

technologie výroby reakčního činidla namísto koksu

technologie hromadění zjevného tepla ze strusky (příklad) horký struska

vzduc h

studený vzduch

technologie kontroly rozpadu vodíku ve vysoké peci

kotel hromadící odpadní teplo

technologie separace a zachycení CO2 pára

Systém výroby energie

technologie efektivního využití nevyužitého odpadního tepla Japtech 2011 v Praze, Česká republika, 25. – 26. října 2011

el.energie surové železo konvertor

16

Separace a zachycení CO2 z kychtového plynu(BFG) (metoda chemické adsorpce) New Energy and Industrial Technology Development Organization

měřící závod（１ｔ/D） CAT-1

adsorpční věž

5.0

závod pro hodnocení procesu (30 ｔ/D） CAT-30 adsorpční věž

jednotka spotřeby tepla

regenerační věž

RITE-5C：stávající adsorpční kapalina (zkoumá se praktické využití) systém RN-1 ：nově vyvinutá kapalina (testování)

MEA(původní amin 1.třídy)

4.0

MEA(existující amin 1.třídy)

RITE-5C

3.0 2.7

A kapalina(amin 2. třídy vyvinutý jinou firmou) A kapalina(amin 2. třídy vyvinutý jinou firmou)

RITE-5C

RN-1

2.0

(GJ/ｔ-CO2) regenerační věž kotel na převaření

dokumentační hodnota

COURSE50 cíl vývoje

1.0 0.1

1 ＣＡＴ‐１

RITE-5C (odhadní hodnota)

RN-1 (odhadní hodnota)

10 100 ＣＡＴ‐30

RN-1 (odhadní hodnota)

1,000 10,000 ＣCS skutečný stroj

Rozsah závodu (t/d) Japtech 2011 v Praze, Česká republika, 25. – 26. října 2011

17

Obsah Ⅰ. Souhrn technologického vývoje vysoce účinné CCT firmy NEDO

１. Strategie vysoce účinné CCT a význam uhlí ve světě 2. Souhrn technologického vývoje vysoce účinné CCT 3. Snaha zanést CCS do povědomí 4. Snaha rozšířit vysoce účinné CCT do zahraničí Ⅱ． Prezentace technologie DeNOx v Japonsku Japtech 2011 v Praze, Česká republika, 25. – 26. října

18

Urychlení šíření vysoce účinné CCT do zahraničí New Energy and Industrial Technology Development Organization

○  V naší zemi jsme dosáhli nejvyšší úrovně na světě ve výrobě tepelné energie spalováním uhlí. Je to proto, že klademe důraz na průběžný vývoj technologií, praktickou realizaci a na vhodné řízení provozu. ○  Na světě existuje mnoho neefektivních uhelných elektráren. Mt -CO2

Německo

Austrálie

33

1949 1949 1562 1562

Čína 500

Indie

31

27

Japan

Germany

U.S.A.

Australia

China

0

India

'07

'06

'05

'04

'03

'02

'01

2000

rok

'99

'98

'97

'96

'95

'94

'93

'92

'91

'90

25

MEZINÁRODNÍ SROVNÁNÍ EFEKTIVITY VÝROBY FOSILNÍ ENERGIE (ECOFYS) (2010)


1493 1493

( ▲ 23)

Japo nsko

( ▲ 184） 572 572

246 246

269 269

29

2269 2269

USA

realizace

1000

Nejnovější implementa ce úealizac e

35

約 ▲1,3mld cca ▲１３億㌧ t

Nejnovější implementa ce

USA

37

＋▲１８４mil （百万㌧） t）

1500

realizac e

39

( ▲776 ）

( ▲387)


41

▲３ ▲３８７（mil （百万㌧） t ８７＋▲７７６（milo （百万㌧） t

2000

Čína

388 388


Japonsko

realiza ce

Thermal Efficiency (Gross, LHV) [%]

43

Indie

Zdroj údajů: IEA „Přehled světové energie 2006“

Při zavedení světově nejvyššího japonského standardu tepelného spalování uhlí do Číny, USA a Indie, by se objem CO2 snížil o 1,3mld tun.

19

Jaký mělo vliv zavedení USC v Japonsku? Objem vyrobené energie 発電電力量 [T Wh] [TWh]


100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

uhlí + ropa：1.1%

uhlí ropa

1995 2000 2003

ropa:0.1%

uhlí:1.0%u

průměrná energetická účinnost uhlí + ropy 1995：38.5% 2003：39.6% celkem 1.1%UP

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

Efektivita výroby energie [％（mez výroby, HHV）]

発電端効率 [%] HHV] Energetická účinnost [％，terminály, 43

celková výhřevnost

42

uhlí+ropa

41

Nástin tepelné účinnosti(standard HHV)

◆použití USC tlaku na počátku spalování uhlí

Kapalný zemní plyn

43 ◆ještě vyšší účinnost 1000MW, 24.5MPa, 600/600℃

40

1%

39

◆použití USC tlaku 700MW, 24.1MPa, 538/593℃

38 37 1980

1985

1990

1995

2000

2005

2010

・Po zavedení do 1.stroje USC se zásluhou studijních výsledků snížila technologická rizika a ekonomické překážky a urychlilo se šíření. ・Pokud se zavádí nové vysoce účinné spalování uhlí, odstraní se zastaralé spalování ropy. vysoký účinek při snížování CO2 20

Realizace studie proveditelnosti vysoce účinné CCT - realizovaný průzkumný projekt v 9 zemích New Energy and Industrial Technology Development Organization ★ H23：pilotní průzkum v otázce projektu technologie řízení provozu uhelného kotle v Číně ★ H23：průzkum návrhu projektu Langfang IGCC v Číně

vysvětlivky: ▲je počet průzkumů červené písmo označuje FS projekt vývozu infrastruktury modré písmo označuje FS projekt mezi dvěma zeměmi (včetně CMM,vztah adjungovaných plynů)

★ H23： pilotní průzkum v otázce projektu výroby čistého paliva pocházejícího z karbonového zdroje v Mongolsku

★ H23： průzkum sestavování v otázce projektu vhodného využití a zachycení plynů v Rusku

★ H23： průzkum projektu nově založené vysoce efektivní uhelné elektrárny v Polsku

★ H23： průzkum projektu ultra kritické uhelné elektrárny a CCS v Bulharsku

▲

▲ ▲

★ H23：průzkum projektu zlepšení efektivity v indické uhelné elektrárně ★ H23：průzkum projektu výstavby indické extra kritické uhelné elektrárny

▲

▲▲

▲▲

★ H23：průzkum projektu zavedení super ultra kritické uhelné elektrárny ★ H23：průzkum výroby a zpracování metanu s nízkou koncentrací v uhelném dole

★ H23：objevný průzkum projektu výroby IGCC v Indonésii ★ H23：průzkum projektu náhrady koksárenského uhlí za hnědé uhlí ★ H23：průzkum projektu zemního plynu (CNG) na Sumatře ★ H23：průzkum projektu zlepšení efektivity elektrárny s méně kvalitním uhlím implementací systému parní sušičky

▲▲

▲▲▲▲ ▲

★ H23：průzkum projektu využití a dodávání vodíku z hnědého uhlí v Austrálii


21


Ⅰ. Souhrn technologického vývoje vysoce účinného CCT firmy NEDO

Ⅱ． Prezentace technologie DeNOx v Japonsku 1. Standardy pro kvalitu ovzduší v Japonsku 2. Standardy a opatření pro emise NOx v Japonsku 3. Prezentace technologie ReACT


22

Objemy emisí SOx a NOx v hlavních zemích NOx、SOxの排出量 New Energy and Industrial Technology Development Organization (tepelná elektrárna)

Objem emisí

重油から都市ガスへの燃料転換等により、2009年度の硫黄酸化物排出量（SOx）は23トン（2002年度比62％減）、及び窒素酸化物排出量（NOx）は、188トン（2002年度比49％減）に削減された。

USA (2005)

Kanada Británie (2005) (2005)

Francie Německo Itálie Japonsko (2005) (2005) (2005) (2007)

V Japonsku se výrazně snížily emise SOx a NOx. 23

１．Ekologické kvalitativní normy pro znečištění ovzduší v Japonsku


oxid siřičitý （ＳＯ２）

kysličník uhelnatý （ＣＯ）

suspendované částečkové látky （ＳＰＭ）

oxid dusičitý （ＮＯ２）

fotochemický oxidant （ＯＸ）

jednotka

ppm

ppm

mg./m3

ppm

ppm

denní průměrná hodnota

méně než 0.04

méně než 10

méně než 0.1

0.04∼0.06

‐

průměrná hodnota za 8h

‐

méně než 20

‐

‐

‐

průměrná hodnota za 1h

méně než 0.1

‐

méně než 0.2

‐

méně než 0.06

dosažitelnost ekologických norem v r 2008

obecní úřad：99.8% úřad pro automob.emise ： 100%

obecní úřad ：100% úřad pro automob.emise ：100%

obecní úřad ：99.6% úřad pro automob.emise ：99.3%

obecní úřad ：100% úřad pro automob.emise ：95.5%

0.1%

Dosažitelnost ekologických norem u fotochemických oxidantů je mimořádně nízká. obecní úřad

ＮＯ２

úřad pro automob.emise

obecní úřad úřad pro automob.emise

koncentrace （ppm）

koncentrace （ppm）

ＳＯ２

1970

1980

1990 2000

2010


1970

1980

1990 2000

2010

24

2. Normy pro popel z kotlů a emise NOx New Energy and Industrial Technology Development Organization

Normy pro nová zařízení

druh zařízení

rozsah

On

popílek (g/m3N)

(％)

(ppm)

5

0.05

0.03

60∼100

méně než 40 tis m3N

5

0.1

0.05

130∼150

více než 200 tis m3N

4

0.05

0.04

130∼150

40∼200 tis m3N

4

0.15

0.05

150

10∼40 tis m3N

4

0.25

0.15

150


4

0.3

0.15

180


6

0.1

0.05

200∼250

40∼200 tis m3N

6

0.2

0.1

250∼320


6

0.3

0.15

250∼350

spékací pece na produkty z feromanganu

0.2

0.1

220

jiné spékací pece

0.15

0.1

220

kotel na spalování těžkých olejů a kapalných plynů

kotel na spalování uhlí

spékací pec

výjimečně


plynový spalovací kotel

kotel

obecně

ＮＯｘ


25

2.Technologie DeNOx No.

PCF No.1

AH

PCF No.2

600800

100-400 Early 1960's

60-300

300

20-100

1970-80's

60-100

60

20-40

Early 1990's

50

45

10

2000 (Tachibana wan)

20

20

10

2002 (shin-Isogo)

FG D Stack

D esin Temp. :3 79C D esin Press. :19.2MPa

Boiler

ESP

SC R

PCF No.3

AH

FG D

Stack

D esin Temp. :3 79C D esin Press. :19.2MPa

Boiler SC R

AH

ESP FG D

Stack

D esin Temp. :3 79C D esin Press. :19.2M Pa

(ReACT) ESP: Elektrostatický čistič vzduchu (kolektor) AH : Vzduchový předehřívač GGH: hořák plyn-plyn SCR: Selektivní katalytická redukce FGD: Systém odsiřování výfukových plynů

ESP

GGH

Boiler

PCF No.4

1000 Stack

D esin Temp. :379C D esin Press. :19.2MPa

・ＳＣＲ・adsorpce aktivního uhlí

ESP

AH

GGH

・mixování, cirkulace výfukových plynů ２．zařízení pro denitraci za sucha ・ＳＮＣＲ

Boiler

emise Emission Commercially komerčně Dust Available SOx NOx prach dostupná doba 3 Time (ppm) (mg/Nm Development (ppm) Organization

Boiler SC R

PCF No.5 D esin Temp. :379C D esin Press. :19.2MPa


AH

ESP

D ry D eSO x

１．spalování ・dvoufázové spalování ・hořák s nízkým NOx

New Energy and Industrial Technology

N on-‐l eak G G H

technologie opatření pro NOx

Flow Diagram postupový diagram

Stack

26

SNCR (nekatalytické denitrační zařízení)

New Energy and Industrial Technology Development Organization ■SNCR (nekatalytický denitrační způsob): omezená reakce v důsledku vysoké teploty v peci

průměrná efektivita likvidace (30∼50％）

snadná instalace k již existujícímu zařízení snížení počátečních nákladů

bezpečné redukční činidlo Usual SNCRSNCR flow běžný postup

čerpadlo

el.energ, signál zastavení operací, běžná hodnota NOx

Power, Operation shutdown signal, Current NOx value

stlačený

Comp. air vzduch

Warnings, Pump operation signal varování, signál činnosti čerpadla Dilution Water zředěná voda

rozprašovací Urea Solution Spray Nozzle tryska roztoku močoviny

skladovací nádrž Urea Solution pro roztok Storage Tank močoviny

Tanker

Boiler kotel

Boiler No.2 2.kotel

čerpadlo Pump Unit

Boiler No.3 3.kotel

SNCR flow forpro a large boiler postup SNCR velkýscale měrkový kotel el.energ, signál zastavení operací, běžná hodnota NOx

Power, Operation shutdown signal, Current NOx value Warnings, Pump operation signal

Pure čistáWater voda

varování, signál činnosti čerpadla

stlačený Comp. vzduchair

zředěná voda Dilution Water

Steam pára

nádrž se

Ureazředěnou Dilution Tank močovinou

zařízení pro rozklad močoviny

rozprašovací Urea Solution Spray Nozzle tryska roztoku močoviny

skladovací Urea Solution nádrž Storage Tank pro roztok močoviny

Pump Unit čerpadlo

Boiler No.2 2.kotel Boiler No.3 3.kotel

Boiler kotel

aplikace: kotle, spalovny atp.

Před zpřísněním nařízení o výfukových plynech NOx v Japonsku se SNCR přechodně využívalo.

27

SCR(Selektivní katalytická redukce)


efektivita denitrace: v řádu 80 – 90% plyn

plyn

Katalyzátor Reactor 28

3. Technologie odsiřování a denitrace vysoušením (Systém ReACT) New Energy and Industrial Technology Development Organization

charakteristika a využití

•  Aktivní koks (AC) jakožto absorbátor může najednou odstranit několik druhů znečišťujících látek (SOx, NOx, popílek, dioxin, rtuť atp.) [Kontrola Multi-znečištění] –  Hodí se při zpracování výfukových plynů ze spékání v peci, dále pro kotel na uhlí nebo spalování odpadků •  množství použité závlahové vody v zařízení pro mokré odsíření je poměrně velmi malé. –  vyhovující na místních parcelách, kde je omezené využití závlahové vody •  Možnost denitrace nepotřebných kovových katalyzátorů při nízké teplotě •  Není potřeba znovu spalovat výfukové plyny


29

【 3. Prezentace technologie ReACT 】

Pohled na ReAct z ptačí perspektivy New Energy and Industrial Technology Development Organization

■Zřízení pro odsíření a denitraci za sucha Ptačí perspektiva dopravník rozvaděč

blokovaná násypka

adsorpční věž regenerační věž

výstup výfukových plynů

vstup výfukových plynů

aktivní koks blokovaná násypka

doplňující násypka třídič


30


Charakteristika účinného koksu New Energy and Industrial Technology Development Organization

vlastnosti

Účinný koksu

obecně používané aktivní uhlí pelety

specifická plocha povrchu [m2/g]

150 - 300

700 - 1,000

mechanická pevnost [%]

> 95

70 - 85

Bod vznícení [℃]

> 380

250 – 300

množství koncentrace SO2 [mg-SO2/g-AC] účinnost denitrace [%]

pecky

60 - 120 čerstvé: 45-55 použité: 80-85

100 - 150 čerstvé: 10-40 použité: 50-60

・Aktivní uhlí nevyniká specifičností povrchu, ale v odolnosti proti oděru a schopností denitrace. Japtech 2011 v Praze, Česká republika, 25. – 26. října

aktivní koks

31


Schéma systému ＲｅＡＣＴ


AC

AC

blokovaná násypka Regenerátor

*1

horký vzduch

NH3

*2

Adsorbér

výfukové plyny

čistý plyn

zásobník

BUF

AC násypka

Aktivní koks

vedlejší produkt

obohacený plyn obnovovací jednotka bez plynu *1 SO2

AC

*2

vzduch

blokovaná násypka částečkový AC prach


horký plyn

*3

Separátor

vedlejší produkt

palivo

pec

*3

32


Mechanismy hlavních reakcí ReACT New Energy and Industrial Technology Development Organization

Mechanismy reakcí odsíření

① bez přidání NH3 SO2 + 1/2O2 + H2O → H2SO4 ② s přidáním NH3 SO2 + 1/2O2 + H2O+ NH3 → NH4HSO4 SO2 + 1/2O2 + H2O+ 2NH3 → (NH4)2SO4

O2

SO2 H2O

O2

① denitrace SCR ※ NO + NH3 +1/402 → N2 + 3/2H2O ② denitrace pomocí reaktivní skupiny dusíku (Non-SCR) NO + NHxO-AC → N2 + H2O + OH-AC ※AC má stejný efekt jako kovové katalyzátory Japtech 2011 v Praze, Česká republika, 25. – 26. října 2011

SO2 O2

O O SO3

O2

SO2 H2O

O O

H2O

O2 O

H2SO4

Mechanismy reakcí denitrace

H2O

aktivní koks

reakce regenerace

AC se regeneruje při ohřevu na 400-500°C H2SO4 +1/2C→ SO2 +1/2CO2+H2O NH4HSO4→SO2+1/3N2+1/3NH3+2H2O

33


Snaha

týkající s vývoje technologie ReACT New Energy and Industrial Technology Development Organization

Dry DeSOx Technology

F.Y. 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Pilot Takehara #1 (J-POWER) 3 10,000 Nm /h

Pilot Takehara #1 (J-POWER) 3 10,000 Nm /h

Industrial Use (Nippon Steel Co. (Sintering furnace)) 900,000 Nm3/h

Demonstration test Matsushima #1 (J-POWER) 3 300,000 Nm /h

Pilot

Electric Utility Boiler Isogo #1(J-POWER) 3 1,806,000 Nm /h

Demonstration

Demonstration test Matsushima #1(J-POWER) 3 150,000 Nm /h

Dry DeSOx,DeNOx Technology

Demo

Pilot Takehara #1 (J-POWER) 10,000 Nm3/h

FS

Test

Pilot Wakamatsu FBC(J-POWER) 10,000 Nm3/h Pilot Matsushima #1 (J-POWER) 3,000 Nm3/h


Electric Utility Boiler (FBC) Takehara #2 (J-POWER) 1,163,000 Nm3/h

Pilot (Improvement) Isogo #1(J-POWER) 3 9,500 Nm /h

Pilot (De-Hg) (USA) 3 9,500 Nm /h

Electric Utility Boiler Isogo #2(J-POWER) 1,773,000 Nm 3/h Industrial Use (Sumitomo Metal Insutries, LTD. (Sintering)) 1,023,000 Nm 3/h

34

【3. Prezentace technologie ReACT】

Podnikatelské úspěchy v Ra ACT


Customer

Flue Gas Type

zákazník

Idemitsu Kosan Co. (Japan) A (Germany) B (Germany) C(Japan) J-POWER (Japan)

druh spalin

RFCC Coal Fired Boiler

Flue Gas objem Volume spalin (Nm3/H)

Gross hrubý výtěžek Output (MWe) (MWe)

236,000

-

451,000 659,000 323,000 32,000 1,200,000

350

Startup spuštění

Byproduct vedlejší produkt

4/1987 Elemental Sulfur 7/1987 Sulfuric Acid 8/1987 8/1989 Sulfuric Acid 3/1994 None 7/1995 None

Coal, oil, gas Fired Boiler Refuse Incinerator Coal AFBC Boiler (Takehara #2) D (Japan) Heavy Oil Fired Boiler 457,000 8/1999 E (Japan) Municipal Waste 19,200 5/2000 F (Japan) Waste Ash Cement Kiln 119,000 3/2001 G (Japan) Sinter Plant Flue Gas 1,100,000 8/2001 H (Japan) Sinter Plant Flue Gas 1,700,000 11/200 1 J-POWER (Japan) Coal Fired Boiler 1,800,000 600 4/2002 (Isogo #1) I (Japan) Sinter Plant Flue Gas 1,100,000 12/200 2 J (Japan) Sinter Plant Flue Gas 1,100,000 12/200 2 K (Japan) Municipal Waste 145,000 12/200 6 L (Japan) Sinter Plant Flue Gas 1,000,000 1/2009 J-POWER (Japan) Coal Fired Boiler 1,800,000 600 7/2009 (Isogo #2) Incl. Mitsui Mining Co.'s track record and J-POWER's utilization (Isogo #1)

Sulfuric Acid (De-Dioxin) (De-Dioxin) Sulfuric Acid Sulfuric Acid Sulfuric Acid Gypsum Gypsum (De-Dioxin) Gypsum Sulfuric Acid

・aplikace na různé výfukové plyny a odstraňování materiálů ・podnikatelské úspěchy dosažené před 20 lety Japtech 2011 v Praze, Česká republika, 25. – 26. října 2011

Idemitsu Kosan Co.

J-POWER Takehara #2 (350MW)

35


Provozní úspěchy ReACT


J-POWER tepelná elektrárna Isogo （600MW×2 stroje）

ReACT

zhodnocení sestavy (1.zaříz ení)

zhodnocení sestavy (2.zařízení )

provozní úspěchy (2.zařízení)

SOx

20 ppm

10 ppm

∼ 2 ppm

NOx

20 ppm

13 ppm

4 ∼7 ppm (včetně denitrace SCR)

5 mg/Nm3

1 ∼3 mg/Nm3 (včetně zahájení a ukončení EP)

prach a mour

10mg/Nm3

nízké emise při spalování plynu Japtech 2011 v Praze, Česká republika, 25. – 26. října 2011

2. zařízenípro odsíření a denitraci v tepelné elektrárně Isogo

36

Shrnutí New Energy and Industrial Technology Development Organization

◆Snaha o snižování CO2 ve světě ・Podpora technologického vývoje a šíření vysoce účinné CCT. Japonsko：zachycení a separace CO2 (projekt EAGLE) Vývoj technologie výroby železa v souladu se životním prostředí zahraničí：Studie proveditelnosti na projektech vysoce efektivní CCT (15 příkladů)

・Studie proveditelnosti CCS v Japonsku (FS) ◆Prezentace technologie ＤｅＮＯｘ jakožto technologie opatření pro regionální životní prostředí (ReACT) Závěrem: Existuje možnost řešení pomocí instalace vysoce účinné CCT jako opatření pro životní prostředí na Zemi i lokálně. V budoucnosti bychom rádi pokračovali v provádění studií proveditelnosti na různých projektech v oblasti vysoce účinné CCT. Japtech 2011 v Praze, Česká republika, 25. – 26. října

37


Děkuji za pozornost.


38

Souhrn technologického vývoje vysoce efektivní technologie CCT společnosti NEDO a prezentace technologie DeNOx v Japonsku

Recommend Documents