Pristine-M-procestechnologie voor het drogen van laagwaardige kolen

Pristine-M-procestechnologie voor het drogen van laagwaardige kolen

Pristine-M-procestechnologie voor het drogen van de laagwaardige kolen wordt ontwikkeld door Clean Coal Technologies, Inc. (CCTI). Het is een gepatenteerde technologie voor het omzetten van ruwe, laagwaardige steenkool in een schonere, efficiëntere brandstof. Het beantwoordt aan de behoefte aan kool met een laag vochtgehalte die economisch te transporteren is, stabiel te transporteren en geen vocht opnieuw opneemt. Pristine-M is een goedkope ontwateringstechnologie voor steenkool die erin is geslaagd steenkool te drogen en goedkoop te stabiliseren met behulp van vluchtige stoffen (VM) die vrijkomen uit de grondstof voor ruwe steenkool.

Het Pristine-M-proces vermindert het vochtgehalte van laagwaardige kolen, terwijl het ook de behandelde kolen stabiliseert en afdicht om heropname van vocht en zelfontbranding te voorkomen. Het proces verhoogt ook de calorische waarde (CV) van de laagwaardige kolen tot waarden die vergelijkbaar zijn met de bitumineuze kolen. Pristine-M is de derde fase van de ontwikkeling van het proces. De andere twee fasen zijn 'Pristine-SA' en 'Pristine'.

Pristine-SA is een technologie in de ontwikkelingsfase die is ontworpen om 100 % van de VM in de grondstof voor ruwe steenkool te elimineren. Voor een stabiele verbranding moet met Pristine-SA behandelde steenkool worden meegestookt met behandelde biomassa of aardgas. Het proces resulteert in een schone brandstof, waardoor de noodzaak voor gaswassers en de daaruit voortvloeiende productie van toxisch rookgasontzwavelingsslib (FGD) overbodig wordt. Pristine-SA geeft een veelzijdig steenkoolproduct dat kan worden gebruikt om tal van niet-brandstofproducten te produceren.

CCTI's legacy-technologie, 'Pristine', is ontworpen om vocht en VM te verwijderen, volgens de vereisten. De factor die de VM-reductie bepaalt, is het ontwerp van de ketel en de noodzaak dat er een bepaalde hoeveelheid VM in de steenkool blijft om een ​​goede verbranding te garanderen. Het eindproduct is een schoner brandende, droge steenkool.

De Pristine-M-technologie van CCTI is een gepatenteerde, goedkope ontwateringstechnologie voor kolen. Het Pristine-M-proces begint met de extractie van VM in vloeibare vorm uit kolen met een lagere rangorde. Zodra het vocht uit de beoogde steenkool is verwijderd, worden de vloeibare vluchtige stoffen via een 'absorptie'-proces gebruikt om de poriën van de uitgedroogde steenkool te vullen. Het eindresultaat is een ondoordringbare, stabiele steenkool met een opgewaardeerd CV-gehalte. Deze stabiele steenkool kan economisch worden vervoerd en gebruikt voor kolencentrales.

De Pristine-M-procestechnologie is ontwikkeld om tegemoet te komen aan de dringende behoefte aan een economische manier om kolen met een hoog vochtgehalte (30% - 60%) te ontwateren, maar waarbij verlaging van VM niet nodig is of, als dit toch gebeurt , het maakt de VM te laag voor de steenkool om de verbranding in een poederkoolketel (PC) in stand te houden. De nieuwe technologie is een aanvulling op de bestaande Pristine-technologie. Het bouwt voort op de wetenschap die het ongerepte proces versterkt en combineert een uniek concept dat bekend staat als 'Vapour Phase Deposition'.

Pristine-M-technologie bestaat uit een 'mild vergassingsproces' dat vocht en VM verwijdert zonder de steenkool te verpulveren of te pelletiseren. De steenkool blijft zeer goed bestand tegen heropname van vocht omdat hij tijdens het proces van nature wordt gecoat. Het opwaarderingsproces voor kolen is gebaseerd op reeds lang bestaande weldadigheidsprocessen en maakt gebruik van kant-en-klare componenten en apparatuur. Het proces kan tot 90 % van de chemische verontreinigende stoffen uit steenkool verwijderen, waardoor de emissieproblemen van steenkoolcentrales worden opgelost

CCTI heeft in december 2015 een faciliteit gecreëerd in Oklahoma, VS voor de validatie van Pristine-M-technologie. De tests die in de fabriek zijn uitgevoerd, hebben bevestigd (i) succesvolle uitdroging van steenkool, (ii) succesvolle verrijking van steenkool (verhoging van de CV-waarde), (iii) succesvolle stabilisatie van steenkool, en (iv) succesvolle productie van een stofvrije , stabiel eindproduct. De testfaciliteit is nu verplaatst naar Wyoming. De testfaciliteit is ontworpen en gebouwd als een prototype van het proces op ongeveer 0,1 keer de grootte van de commerciële schaal.

De procesconcepten van CCTI zijn gebaseerd op het raffineren van steenkool voor gebruik. Pristine-M-technologie streeft ernaar steenkool te verfijnen door verontreinigende stoffen uit steenkool te verwijderen voordat het wordt gebruikt. Hierdoor kunnen verontreinigende stoffen in hun zuivere, onverdunde staat en in veel kleinere hoeveelheden worden opgevangen voor verwijdering of hergebruik elders. De Pristine-M-technologie elimineert kostbare naverbrandingstechnologieën voor het verwijderen van verontreinigende stoffen, zoals rookgaswassers en wassersafval, en vermindert de koolstofemissies.

Het Pristine-M-proces pakt drie fundamentele uitdagingen aan die verband houden met het drogen van de steenkool. Deze uitdagingen zijn (i) om een ​​gedroogde steenkool te produceren die geen vocht opnieuw opneemt, (ii) om een ​​gedroogde steenkool te produceren die niet de neiging heeft om brokkelig te worden, wat resulteert in een overmatige productie van fijne deeltjes, zodat deze veilig kan worden vervoerd met minimaal risico op zelfontbranding, en (iii) het proces moet goedkoop en economisch haalbaar zijn. Het proces vereist geen verpulvering van de onbewerkte voedingskool. De behandelde steenkool behoudt het grootste deel van zijn aanvankelijke grootteverdeling en lijdt bijna niet aan degradatie. Daarom vereist het eindproduct geen briketteren of pelletiseren.

Het Pristine-M-proces is een continu proces dat uit drie afzonderlijke fasen bestaat. Dit zijn (i) droger, (ii) devolatizer en (iii) stabilisator. Het proces maakt gebruik van een devolatizer om gassen te produceren die worden gebruikt voor de proceswarmte en om de droge kool te stabiliseren. Slechts een klein deel van de ruwe steenkool (typisch minder dan 7 %) wordt gedevolatiseerd. Procesparameters zijn geoptimaliseerd om alleen voldoende vluchtige gassen te produceren voor de genoemde doeleinden. Vloeibare bijproducten zijn bij dit proces niet gewenst. Overtollige gedevolatiseerde steenkool wordt aan het einde van het proces weer gemengd met de droge en gestabiliseerde steenkool en gaat dus niet verloren.

Het processtroomschema met drie fasen wordt gegeven in figuur 1.

Fig 1 Stroomschema van het Pristine-M-proces

De eerste fase omvat een droger die een technologie gebruikt om een ​​optimale warmte-uitwisseling te behouden met een minimale voetafdruk. Het drogen vindt plaats bij ongeveer 120 ° C, een temperatuur die voldoende is om inherent vocht te verdrijven, waarbij de mate van verwijdering, bijvoorbeeld tot 15% of 10% of 5%, een functie is van verblijftijd, beddiepte en temperatuur. Bepaalde steenkoolsoorten hebben de neiging om af te breken tot fijne deeltjes als functie van de mate waarin de ruwe steenkool wordt gedroogd. In dergelijke gevallen wordt de verwijdering van vocht verminderd, anders is briketteren van gedroogde steenkool vereist. Wanneer overmatige fijne deeltjes (kooldeeltjes met een gemiddelde deeltjesgrootte <6 mm) aanwezig zijn in de voedingskool, kunnen de fijne deeltjes afzonderlijk worden verwerkt of worden verbrand om proceswarmte te leveren, afhankelijk van welke optie economisch het meest haalbaar blijkt voor de specifieke toepassing.

In de tweede fase van het proces wordt een slipstroom van de ontwaterde steenkool uit de droger (in het algemeen 5 tot 10 %) uit de hoofdstroom verwijderd en naar een devolatizer gestuurd. De devolatizer werkt bij 400 ° C tot 450 ° C om de slipstream van steenkool te devolatiseren. Alle vrijkomende gassen gaan naar de derde trap (de stabilisator), terwijl alle niet-condenseerbare gassen worden verbrand voor proceswarmte. Het proces is geoptimaliseerd om alleen voldoende gassen en dampen te produceren voor proceswarmte en voor het stabiliseren van de ontgiste kolen. Het product uit de devolatizer kan desgewenst weer worden vermengd met de ontwaterde en gestabiliseerde kolen.

In de derde fase van het proces, de stabilisatie-/dampfase-afzettingsfase, wordt de VM in een speciaal ontworpen vat gevoerd waardoor de VM vanaf de eerste fase in de poriën van ontgiste steenkool kan worden geabsorbeerd. Vluchtige dampen dringen door in de poriën van de steenkool die vrijkomen door het verlies van vocht, en bedekken het oppervlak van de steenkool. Deze actie sluit het oppervlak van de steenkool af, waardoor elke vochtopname, zelfontbranding en elke neiging tot desintegratie wordt voorkomen. Om het gewenste resultaat te bereiken, worden stabilisatieparameters vastgesteld op basis van het chemische profiel van de ruwe steenkool.

Het Pristine-M-proces maakt de steenkool ondoordringbaar. Ook blijft de structurele integriteit van de steenkool behouden en kan de warmtewaarde worden verhoogd tot boven de waarde die wordt bereikt met alleen het verwijderen van vocht. De Hardgrove Grindability Index (HGI) van het product steenkool blijft hetzelfde als die van de voedingskool. De gedroogde steenkool heeft niet de neiging om tijdens het transport te breken en is ook lang genoeg houdbaar om transport over lange oceaan of oppervlakte en lange perioden in steenkoolwerven die aan de elementen worden blootgesteld, te ondersteunen. Monsters van gedroogde steenkool hebben het ruim 6 maanden in de buitenlucht overleefd, zonder beschutting, zonder heropname van vocht.

Het Pristine-M-proces is modulair. Een commerciële module die is ontworpen om een ​​doorvoer van 30 ton per uur te voeden en ruwe steenkool met 50% vocht te verwerken, heeft een capaciteit om ongeveer 160.000 ton droge steenkool per jaar te produceren. Een fabriek van één miljoen ton per jaar op basis van het Pristine-M-proces bestaat uit zes van dergelijke modules. Het proces is continu met een geschatte verblijftijd van ongeveer 15 minuten, afhankelijk van de mate van vochtverwijdering en het inherente vocht in de steenkool. De fabriek werkt bij een druk van 1 atmosfeer.

De Pristine-M-procesmodules zijn geconfigureerd om onafhankelijk en parallel aan elkaar te werken, waardoor afzonderlijke modules offline kunnen worden gehaald voor gepland/ongepland onderhoud of ongeplande storingen zonder onderbreking van de andere modules. Extra capaciteit, indien nodig, wordt geleverd door middel van extra modules. Door gebruik te maken van in de handel verkrijgbare, kant-en-klare componenten, vermijdt het ontwerp de noodzaak van op maat gemaakte apparatuur, wat bijdraagt ​​aan de kapitaalkosten van de fabriek. De fabriek wordt bestuurd en bediend via een geavanceerd procesbesturingssysteem.

Wanneer er significante variaties zijn in de voedingskool (structureel, chemisch of inherent vocht), is de Pristine-M-drooginstallatie ontworpen om de verschillende kolen te verwerken. De plantbesturing past zich automatisch aan voor verschillen, binnen een beperkt bereik. Het is ook mogelijk om kolen met verschillende kenmerken tegelijkertijd door het proces te laten lopen, met behulp van afzonderlijke modules die de verschillen op de juiste manier kunnen aanpakken.

Voordelen van het Pristine-M-proces

Dit zijn de voordelen van het Pristine-M-proces.

Procesvoordelen – Deze omvatten (i) lage verwerkingstijd die tussen 5 minuten en 10 minuten ligt, (ii) instelbare productspecificaties, (iii) verschillende voedingskolen kunnen worden verwerkt omdat er procescontrole en -optimalisatie is door middel van op kennis gebaseerde programmeerbare logische controllers (PLC) ), (iv) geschikt voor kolen met een afmeting van 0 mm tot 50 mm, (v) het proces werkt bij atmosferische druk, en (vi) het proces heeft een modulair en schaalbaar ontwerp.

Productvoordelen – Deze omvatten (i) er is geen heropname van vocht, (ii) er is geen zelfontbranding van productkool, (iii) er is geen afbraak van de grootte, (iv) het productkool is een ideale grondstof voor vergasser, (v) de product steenkool heeft een optimaal niveau van VM om de verbranding te maximaliseren, (vi) het product steenkool is stofvrij en vermindert zo de vervuiling door kolenstof bij het transport van steenkool, (vii) er is een vermindering van CO2 en gevaarlijke verontreinigende stoffen, en (viii) lage kapitaal- en bedrijfskosten .