저등급탄 건조를 위한 Pristine-M 공정 기술

저급 석탄 건조를 위한 순수 M 공정 기술

저등급 석탄 건조를 위한 Pristine-M 공정 기술은 Clean Coal Technologies, Inc.(CCTI)에서 개발 중입니다. 낮은 등급의 원료탄을 보다 깨끗하게 연소되는 보다 효율적인 연료로 변환하는 특허 기술입니다. 그것은 운송이 경제적이고 운송이 안정적이며 수분을 재흡수하지 않는 저수분 석탄의 필요성을 해결합니다. Pristine-M은 원료탄에서 배출되는 휘발성 물질(VM)을 이용하여 석탄을 건조하고 저렴하게 안정화시킨 저비용 석탄 탈수 기술입니다.

Pristine-M 공정은 저급 석탄의 수분 함량을 줄이는 동시에 처리된 석탄을 안정화 및 밀봉하여 수분 재흡수 및 자연 발화를 방지합니다. 이 공정은 또한 저급 석탄의 발열량(CV)을 역청탄과 유사한 값으로 증가시킵니다. Pristine-M은 프로세스 개발의 세 번째 단계입니다. 다른 두 단계는 'Pristine-SA'와 'Pristine'입니다.

Pristine-SA는 원료 석탄에서 VM을 100% 제거하도록 설계된 개발 단계 기술입니다. 안정적인 연소를 달성하기 위해 Pristine-SA 처리 석탄은 처리된 바이오매스 또는 천연 가스와 함께 연소되어야 합니다. 이 공정을 통해 깨끗한 연료가 만들어지며 배출 스크러버가 필요하지 않으며 그에 따른 독성 연도 가스 탈황(FGD) 슬러지의 생성이 필요하지 않습니다. Pristine-SA는 다양한 비연료 제품을 생산하는 데 사용할 수 있는 다목적 석탄 제품을 제공합니다.

CCTI의 레거시 기술인 '프리스틴'은 요구 사항에 따라 수분과 VM을 제거하도록 설계되었습니다. VM 감소를 결정하는 요소는 보일러 설계와 적절한 연소를 보장하기 위해 석탄에 일정량의 VM이 남아 있어야 할 필요성입니다. 최종 제품은 더 깨끗한 연소, 마른 석탄입니다.

CCTI의 Pristine-M 기술은 특허받은 저비용 석탄 탈수 기술입니다. Pristine-M 공정은 낮은 등급의 석탄에서 액체 형태의 VM을 추출하는 것으로 시작됩니다. 목표 석탄에서 수분이 제거되면 액체 휘발성 물질은 '흡수' 과정을 통해 탈수된 석탄의 기공을 채우는 데 사용됩니다. 최종 결과는 업그레이드된 CV 함량을 가진 불투과성, 안정적인 석탄입니다. 이 안정적인 석탄은 경제적으로 운송되어 석탄 화력 발전소에 사용할 수 있습니다.

Pristine-M 공정 기술은 수분 함량이 높지만(30% – 60%) VM의 감소가 필요하지 않거나 발생하는 경우 석탄을 탈수하는 경제적인 방법에 대한 긴급한 요구를 해결하기 위해 개발되었습니다. , 석탄이 미분탄(PC) 보일러에서 연소를 지속하기에는 VM이 ​​너무 낮아집니다. 새로운 기술은 기존의 Pristine 기술을 보완합니다. 그것은 원시 공정을 강화하고 '증기 상 증착'으로 알려진 독특한 개념을 결합하는 과학을 기반으로 합니다.

Pristine-M 기술은 석탄을 분쇄하거나 펠릿화하지 않고 수분과 VM을 제거하는 '약한 가스화' 공정으로 구성됩니다. 석탄은 공정에서 자연적으로 코팅되기 때문에 수분 재흡수에 대한 저항성이 매우 높습니다. 석탄 업그레이드 프로세스는 오랫동안 확립된 선광 프로세스를 기반으로 하며 기성 부품 및 장비를 사용합니다. 이 공정은 석탄에서 화학 오염 물질을 90%까지 제거할 수 있으므로 석탄 화력 발전소에 영향을 미치는 배출 문제를 해결하는 데 도움이 됩니다.

CCTI는 Pristine-M 기술의 검증을 위해 2015년 12월에 미국 오클라호마에 시설을 만들었습니다. 시설에서 수행된 테스트는 (i) 석탄의 성공적인 탈수, (ii) 석탄의 성공적인 선광(CV 값의 증가), (iii) 성공적인 석탄의 안정화 및 (iv) 분진이 없는 성공적인 생산을 확인했습니다. , 안정적인 최종 제품. 테스트 시설은 현재 와이오밍으로 이전되었습니다. 테스트 시설은 상업 규모의 약 0.1배 크기의 프로세스 프로토타입으로 설계 및 구축되었습니다.

CCTI의 공정 개념은 석탄을 사용하기 전에 정제하는 것입니다. Pristine-M 기술은 석탄을 사용하기 전에 석탄에서 오염 물질을 제거하여 석탄을 정제하기 위해 노력합니다. 그렇게 하면 오염물질이 순수하고 희석되지 않은 상태로 포획되고 다른 곳에서 폐기하거나 재사용할 수 있도록 훨씬 적은 양으로 포획될 수 있습니다. Pristine-M 기술은 연도 가스 스크러버 및 스크러버 폐기물과 같은 값비싼 연소 후 오염 물질 제거 기술을 제거하고 탄소 배출을 줄입니다.

Pristine-M 공정은 석탄 건조와 관련된 세 가지 근본적인 문제를 해결합니다. 이러한 과제는 (i) 수분을 재흡수하지 않는 건조탄을 생산하는 것, (ii) 부서지기 쉬운 경향이 없는 건조탄을 생산하여 안전하게 운송할 수 있도록 과도한 미분 생산을 초래하는 것입니다. 자연 발화의 위험 최소화 및 (iii) 저렴하고 경제적으로 실행 가능한 공정. 이 공정은 원료 석탄의 분쇄가 필요하지 않습니다. 처리된 석탄은 초기 크기 분포의 대부분을 유지하고 열화를 거의 겪지 않습니다. 따라서 최종 제품은 연탄이나 펠릿화 작업이 필요하지 않습니다.

Pristine-M 공정은 3개의 개별 단계로 구성된 연속 공정입니다. 이들은 (i) 건조기, (ii) 탈휘발제 및 (iii) 안정제입니다. 이 공정은 탈휘발기를 사용하여 공정 열에 사용되는 가스를 생성하고 건탄을 안정화합니다. 공급 원료 석탄의 작은 부분(일반적으로 7% 미만)만 휘발됩니다. 공정 매개변수는 언급된 목적에 충분한 휘발성 가스만 생성하도록 최적화되어 있습니다. 이 과정에서 액체 부산물은 바람직하지 않습니다. 과잉의 휘발탄은 공정이 끝날 때 건조되고 안정화된 석탄과 다시 혼합되어 손실되지 않습니다.

세 단계를 보여주는 공정 흐름도는 그림 1에 나와 있습니다.

그림 1 Pristine-M 프로세스의 순서도

첫 번째 단계는 최소한의 공간으로 최적의 열 교환을 유지하는 기술을 사용하는 건조기로 구성됩니다. 건조는 약 120℃에서 이루어지며, 이 온도는 잔류 시간, 베드 깊이 및 온도의 함수로 제거 정도(예:15% 또는 10% 또는 5%까지)로 고유 수분을 제거하기에 적절한 온도입니다. 특정 유형의 석탄은 원료 석탄이 건조되는 정도에 따라 미세한 입자로 분해되는 경향이 있습니다. 이러한 경우 수분 제거가 감소하지 않으면 건조 석탄의 연탄이 필요합니다. 공급 석탄에 과도한 미세분(평균 입자 크기가 6mm 미만인 석탄 입자)이 있는 경우 미세분을 별도로 처리하거나 연소하여 공정 열을 제공할 수 있습니다. 이 중 특정 용도에 경제적으로 가장 적합한 옵션이 선택됩니다.

공정의 두 번째 단계에서는 건조기에서 나오는 수분이 제거된 석탄의 슬립 스트림(일반적으로 5% ~ 10%)이 주요 흐름에서 제거되어 탈휘발기로 보내집니다. 탈휘발기는 석탄의 후류를 탈휘발시키기 위해 400 ~ 450 ℃에서 작동합니다. 방출된 모든 가스는 세 번째 단계(안정화 장치)로 보내지는 반면 모든 비응축성 가스는 공정 열을 위해 연소됩니다. 공정은 공정 열과 수분이 제거된 석탄을 안정화하기에 충분한 가스와 증기를 생성하도록 최적화되어 있습니다. 원하는 경우 탈휘발기에서 나온 생성물을 수분이 제거되고 안정화된 석탄과 다시 혼합할 수 있습니다.

안정화/증기상 증착 단계인 프로세스의 세 번째 단계에서 VM은 VM이 첫 번째 단계에서 수분이 제거된 석탄의 기공으로 흡수될 수 있도록 특별히 설계된 용기에 공급됩니다. 휘발성 증기는 수분 손실로 비워진 석탄 기공으로 침투할 뿐만 아니라 석탄 표면을 코팅합니다. 이 작업은 석탄 표면을 밀봉하여 수분 재흡수, 자연 발화 및 분해 경향을 방지합니다. 원하는 결과를 얻기 위해 원료 석탄의 화학적 프로파일을 기반으로 안정화 매개변수를 설정합니다.

Pristine-M 공정은 석탄을 불침투성으로 만듭니다. 또한 석탄의 구조적 무결성이 유지되며 수분 제거만으로 얻을 수 있는 값 이상으로 열가를 높일 수 있습니다. 제품 석탄의 Hardgrove Grindability Index(HGI)는 공급 석탄의 그것과 동일하게 유지됩니다. 건조탄은 운송 중 파손되는 경향이 없고 장기간 해상 또는 지상 운송을 견딜 수 있을 만큼 긴 보관 수명을 갖고 있으며, 석탄 야적장에서도 요소에 장기간 노출됩니다. 건조 석탄 샘플은 습기 재흡수 없이 보호되지 않고 야외에서 6개월 이상 생존했습니다.

Pristine-M 프로세스는 모듈식입니다. 시간당 30톤의 처리량을 공급하고 수분이 50%인 원료탄을 처리하도록 설계된 상용 모듈은 연간 약 160,000톤의 건조탄을 생산할 수 있는 능력을 가지고 있습니다. Pristine-M 공정을 기반으로 하는 연간 100만 톤의 공장은 6개의 이러한 모듈로 구성됩니다. 이 공정은 수분 제거 정도와 석탄의 고유 수분에 따라 약 15분으로 추정되는 체류 시간으로 계속됩니다. 공장은 1기압에서 작동합니다.

Pristine-M 프로세스 모듈은 독립적으로 서로 병렬로 작동하도록 구성되어 있으므로 개별 모듈을 오프라인으로 전환하여 다른 모듈을 중단하지 않고 예정/비예정 유지 보수 또는 계획되지 않은 고장을 일으킬 수 있습니다. 필요에 따라 추가 용량은 추가 모듈을 통해 제공됩니다. 상업적으로 이용 가능한 기성품 구성 요소를 통합함으로써 설계는 플랜트의 자본 비용을 추가하는 맞춤형 장비의 필요성을 방지합니다. 공장은 정교한 공정 제어 시스템을 통해 제어 및 운영됩니다.

공급 석탄(구조적, 화학적 또는 고유 수분)에 상당한 변동이 있는 경우 Pristine-M 건조 플랜트는 다양한 석탄을 처리하도록 설계되었습니다. 플랜트 제어 시스템은 제한된 범위 내에서 차이를 자동으로 조정합니다. 차이점을 적절하게 처리할 수 있는 별도의 모듈을 사용하여 프로세스를 통해 다른 특성의 석탄을 동시에 가동하는 것도 가능합니다.

Pristine-M 프로세스의 장점

다음은 Pristine-M 공정의 장점입니다.

프로세스 이점 – 여기에는 (i) 5분에서 10분 사이의 짧은 처리 시간, (ii) 조정 가능한 제품 사양, (iii) 지식 기반 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)를 통한 프로세스 제어 및 최적화가 있기 때문에 다양한 공급탄을 처리할 수 있습니다. ), (iv) 0mm ~ 50mm의 공급 석탄 크기에 적합하고, (v) 공정은 대기압에서 작동하고, (vi) 공정은 모듈식 및 확장 가능한 설계를 가지고 있습니다.

제품 장점 – 여기에는 (i) 수분 재흡수가 없고, (ii) 제품 석탄의 자발적 연소가 없고, (iii) 크기 저하가 없고, (iv) 제품 석탄이 이상적인 가스화기 공급원료이며, (v) 제품 석탄은 연소를 최대화하기 위한 최적의 VM 수준을 가지고 있습니다. (vi) 제품 석탄은 먼지가 없어 석탄 운송 시 석탄 먼지 오염을 줄입니다. (vii) CO2 및 유해 오염 물질이 감소하고, (viii) 자본 및 운영 비용이 낮습니다. .