OCHRONA ATMOSFERY

Wykład 14

Dr hab. inż. Krzysztof GOSIEWSKI

Profesor AJD

Czyste technologie

węglowe – Gazyfikacja

węgla

Struktura zużycie nośników

energii

w Polsce w latach 1980-2001

(w procentach)

Lata

Nośniki energii

(procentowy udział w

wytwarzaniu energii ogółem)

1980

1990

1995

2000

2001

Węgiel kamienny

73,3

63,9

60,2

50,9

49,3

Węgiel brunatny

5,4

13,4

12,9

13,3

13,0

Ropa naftowa

13,1

12,6

13,5

20,2

19,6

Gaz ziemny

7,0

8,8

9,1

10,9

12,0

Energia odnawialna

1,2

1,3

4,3

4,7

6,1

Źródło: Opracowanie zespołu ekspertów powołanego 30 stycznia 2003 r. przez ministra gospodarki i pracy w związku z realizacją

postanowień porozumienia z 11 grudnia 2002 r. w sprawie restrukturyzacji górnictwa.

W Polsce głównym źródłem energii jest

węgiel kamienny i brunatny (udział ten

maleje ale nadal wynosi ponad 60%). Ten

stan trwać będzie jeszcze przez wiele lat.

Dlatego ważne jest, aby rozwijać czyste

technologie pozyskiwania energii z węgla.

Udział mocy zainstalowanej w

elektrowniach zawodowych w Polsce w

roku 2003 z podziałem na

wykorzystywane nośniki energii.

W produkcji energii elektrycznej węgiel ma udział

jeszcze większy, bo przekracza on 86 %

Moc

zainstalowana

[MW]

Udział

[%]

Węgiel kamienny

20843

59.89

Węgiel brunatny

9304

26.73

Elektrownie wodne

2121

6.09

Elektrownie

przemysłowe

2536

7.29

Łącznie

34804

100.00

Źródło: Biuletyn SEP (Stowarzyszenia Elektryków Polskich).

Procentowa struktura wielkości

światowych zasobów

podstawowych paliw kopalnych.

• Istnieją olbrzymie, rozpoznane światowe zasoby

węgla (około 70% kopalnych źródeł energii)

węgiel kamienny

i

brunatny

70 %

gaz ziemny

14,8%

ropa naftowa

15,2%

ZGAZOWANIE WĘGLA JEST

PODSTAWOWĄ „CZYSTĄ”

TECHNOLOGIĄ WĘGLOWĄ

Reakcje Egzotermiczne:

 Spalanie:

(C) + O

2

 CO

2

(1)

 Częściowe utlenianie: (C) + ½ O

2



CO

(2)

 Metanizacja:(C) + 2 H

2



CH

4

(3)

 Konwersja CO: CO + H

2

O  CO

2

+

H

2

(4)

• Metanizacja CO: CO + 3 H

2



CH

4

+ H

2

O (5)

Reakcje Endotermiczne:

 Reakcja z parą wodną:

(C) + H

2

O  CO +

H

2

(6)

 Reakcja Boudouard’a:

(C) + CO

2

 2

CO

(7)

Na czerwono zaznaczone są składniki palne

Korzystne i niekorzystne reakcje w

gazyfikacji węgla

Reakcja niekorzystna (pełne spalanie):

• Spalanie:

(C) + O

2

 CO

2

(1)

 Częściowe utlenianie: (C) + ½ O

2



CO

(2)

 Metanizacja:(C) + 2 H

2



CH

4

(3)

 Konwersja CO: CO + H

2

O  CO

2

+

H

2

(4)

• Metanizacja CO: CO + 3 H

2



CH

4

+ H

2

O (5)

 Reakcja z parą wodną:

(C) + H

2

O  CO +

H

2

(6)

 Reakcja Boudouard’a:

(C) + CO

2

 2

CO

(7)

Reakcje Korzystne (dające paliwo):

Urządzenie do gazyfikacji

węgla firmy BGL

Gazyfikację

prowadzi się w

warunkach ubogich

w tlen !

Ogólny uproszczony schemat

technologiczny procesu gazyfikacji

węgla:

Orientacyjny skład gazu po

gazyfikacji:

H

2

około 30 % obj.

CO

około 60 % obj.

CH

4

około 6  7 % obj.

Inne węglowodory

około 0,4 % obj.

CO

2

około 5 % obj.

Inne niepalne

około 0,5 % obj.

Palne
95  97%

Gaz po gazyfikacji, zwany często
gazem syntezowym może być surowcem
dla różnych syntez chemicznych.

Między innymi można z niego
syntetyzować paliwa płynne (tzw.
synteza Fischer Tropsch’a

)

Dlaczego gazyfikacja i spalanie

gazu jest bardziej ekologiczne niż

bezpośrednie spalanie węgla?

 Większość zanieczyszczeń zawartych węglu, w tym

przede wszystkim siarka, związki chlorowe i fluorowe,

rtęć są usuwane w procesie gazyfikacji.

W efekcie otrzymujemy czyste paliwo gazowe, możliwe

do wykorzystania w sposób całkowicie ekologiczny.

 Zaletą paliwa gazowego jest to, że może być spalane

w turbinie gazowej a nie w kotle parowym, co znacznie

podwyższa sprawność przetwarzania energii paliwa w

energię elektryczną.

 W efekcie, mimo pewnych strat energii w procesie

gazyfikacji jesteśmy w stanie wykorzystać znacznie

większą część energii zawartej w paliwie pierwotnym –

czyli w węglu.

Wykres Sankey’a bilansu energii

dla procesu gazyfikacji węgla BGL

(British Gas / Lurgi).

Gazyfikacja bezpośrednio w złożu

węgla

(metoda UCG od ang. Underground Coal

Gasification)

GAZYFIKACJA

Wtłaczanie

O

2

+ H

2

O

Odciąganie gazu

CO + H

2

+ CH

4

+CO

2

Z

Z

Zł

ł

ło

o

oż

ż

że

e

e

w

w

wę

ę

ęg

g

gl

l

la

a

a

Schemat ogólny:

Gazyfikacja bezpośrednio w złożu
węgla

(metoda UCG od ang. Underground Coal

Gasification)