Clean Coal Technologies: een overzicht | Ecorestoration
Clean Coal Technologies: een overzicht!
Steenkool is 's werelds meest overvloedige en wijdverspreide bron van fossiele brandstoffen. Kolen zijn een uiterst belangrijke brandstof in de wereld en zullen dat ook blijven. Ongeveer 23% van de primaire energiebehoeften wordt gedekt door steenkool en 39% van de elektriciteit wordt gewonnen uit kolen. Ongeveer 70% van de wereldwijde staalproductie is afhankelijk van steenkoolgrondstoffen. Het Internationaal Energieagentschap verwacht een toename van het gebruik van 43% van 2000 tot 2020.
Brandende steenkool produceert elk jaar ongeveer 9 miljard ton koolstofdioxide, die vrijkomt in de atmosfeer; ongeveer 70% hiervan is afkomstig van energieopwekking. Het verbranden van steenkool, zoals voor stroomopwekking, leidt tot een verscheidenheid aan afvalstoffen. Andere schattingen plaatsen de CO2-uitstoot van elektriciteitsproductie op een derde van het wereldtotaal van meer dan 25 miljard ton CO2-uitstoot.
Het verbranden van steenkool zonder bij te dragen aan de wereldwijde kooldioxidegehalte is een grote technologische uitdaging. In conventionele fabrieken wordt steenkool verbrand met overmatige lucht om volledige verbranding te geven, wat resulteert in zeer verdund koolstofdioxide.
Het concept nieuwe 'schone steenkooltechnologieën' is in opkomst met het doel deze uitdaging aan te gaan en ook de enorme steenkoolvoorraad achter te laten voor gebruik door toekomstige generaties zonder bij te dragen aan de opwarming van de aarde. Schone steenkooltechnologieën zijn een variëteit van evoluerende reacties op milieuoverwegingen in de late 20ste eeuw.
Veel van de elementen zijn al vele jaren toegepast om emissies te beheersen. Het reinigen van kolen door wassen is in de ontwikkelde landen al lang de standaardpraktijk om de uitstoot van as en zwaveldioxide te verminderen wanneer kolen worden verbrand. Elektrostatische stofvangers en doekfilters verwijderen 99% van de vliegas uit de rookgassen en deze technologieën worden op grote schaal gebruikt.
Rookgasontzwaveling vermindert de uitstoot van zwaveldioxide tot 97% in de atmosfeer, de taak hangt af van het zwavelgehalte van de steenkool en de mate van reductie. Het wordt veel gebruikt in ontwikkelde landen. Lage NO x -branders zorgen ervoor dat kolencentrales de uitstoot van stikstofoxide met maximaal 40% kunnen verminderen. In combinatie met herbrandingstechnieken kan het NO x -niveau met 70% worden verlaagd en kan selectieve katalytische reductie 90% van de NO x -emissies opruimen.
Geavanceerde technologieën zoals Integrated Gasification Combined Cycle en Pressurized Fluidized Bed Combustion maken een hogere thermische efficiëntie mogelijk met 45%. Vergassing zet de steenkool om in brandbaar gas met de maximale hoeveelheid potentiële energie van de steenkool die in het gas zit.
De vergassingsstap is pyrolyse vanaf 400 ° C, waar de kool, in afwezigheid van zuurstof, snel koolstofrijke kool en waterstofrijke vluchtige stoffen geeft. In de tweede stap wordt de kool vergast vanaf 700 ° C om gas te produceren, waarbij as achterblijft. Met zuurstofvoeding wordt het gas niet verdund met stikstof. De belangrijkste reacties zijn C + O 2 tot CO en de watergasreactie C + H 2 O voor CO en H2; de tweede reactie is endotherm.
Bij vergassing, inclusief het gebruik van zuurstof, is de O 2 -toevoer veel minder dan vereist voor volledige verbranding om CO en H2 op te leveren. De waterverschuivingsreactie CO + H 2 O die CO 2 + H2 geeft, is een belangrijk onderdeel van het vergassingsproces om kooldioxide op te vangen en waterstof als eindbrandstof voor de gasturbine te gebruiken voor de productie van elektriciteit.
De grootste uitdaging is om de kosten hiervan zo laag te krijgen dat "schone steenkool" kan concurreren met kernenergie op basis van bijna-nulemissies voor basislastvermogen. Deze technologieën gaan zeer snel, omdat ze het potentieel hebben om vrijwel "nulemissies" te bieden. Het injecteren van vloeibare koolstofdioxide in diepe geologische lagen, zoals niet-bruikbare kolenlagen waar het wordt geadsorbeerd om methaan te verdrijven, is een andere potentiële verwijderingsstrategie.
Onderzoek naar geo-opslag voor koolstofdioxide is aan de gang in verschillende delen van de wereld. Het belangrijkste potentieel lijkt te bestaan uit diepe zoutwatervoerende lagen en uitgeputte olie- en gasvelden waar naar verwachting koolstofdioxide gedurende duizenden jaren als een superkritisch gas zal achterblijven, met wat oplossen. Grootschalige opslag van koolstofdioxide uit elektriciteitsopwekking vereist een uitgebreid pijpleidingennetwerk in dichtbevolkte gebieden, maar het heeft veiligheidsimplicaties.
Veel kolengestookte centrales naderen hun pensioen en hun vervanging biedt veel ruimte voor schonere elektriciteit. Naast de kernenergie en het gebruik van hernieuwbare energiebronnen kan men hopen dat dit gebeurt via "schone steenkool" -technologieën die de hoogste prioriteit hebben gekregen voor onderzoek en ontwikkeling.
