OPRACOWANIE TECHNOLOGII ZGAZOWANIA WĘGLA DLA WYSOKOEFEKTYWNEJ PRODUKCJI PALIW I ENERGII ELEKTRYCZNEJ

Transkrypt

1 OPRACOWANIE TECHNOLOGII ZGAZOWANIA WĘGLA DLA WYSOKOEFEKTYWNEJ PRODUKCJI PALIW I ENERGII ELEKTRYCZNEJ Zadanie badawcze nr 3 realizowane w ramach strategicznego programu badan naukowych i prac rozwojowych pt.: Zaawansowane technologie pozyskiwania energii

2 Informacje ogólne Projekt jest jednym z 4 zadań badawczych finansowanych przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach Strategicznego Programu Badań Naukowych i Prac Rozwojowych p.t.: Zaawansowane technologie pozyskiwania energii. Zadanie realizowane jest w latach przez Konsorcjum Zgazowanie węgla, którego liderem jest Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie. W skład Konsorcjum wchodzą ponadto: Partnerzy naukowi: Główny Instytut Górnictwa w Katowicach, Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla w Zabrzu Politechnika Śląska w Gliwicach, Partnerzy przemysłowi: Katowicki Holding Węglowy S.A., KGHM Polska Miedź S.A., Tauron Polska Energia S.A., Tauron Wytwarzanie S.A., Południowy Koncern Węglowy S.A., Grupa Azoty ZAK S.A. Całkowity budżet Zadania badawczego obejmuje dofinansowanie z NCBiR (80 mln zł) oraz wkład własny (w formie aportu) partnerów przemysłowych, wynoszący ok. 9,8 mln. zł.

3 Cele zadania badawczego Zgodnie z zapisami zawartymi w Ogłoszeniu Konkursowym NCBR podstawowym celem Zadania Badawczego nr 3 jest opracowanie optymalnych konfiguracji oraz wytycznych procesowych i projektowych układów zgazowania węgla stanowiących podstawę do budowy krajowych instalacji demonstracyjnych, a w szczególności: opracowanie i weryfikacja w skali pilotowej procesu ciśnieniowego zgazowania węgla, opracowanie i sprawdzenie w skali pilotowej procesu podziemnego zgazowania węgla, optymalizacja i sprawdzenie w skali pilotowej procesów oczyszczania i konwersji gazu w powiązaniu z systemem usuwania CO 2. Zadanie badawcze zostało podzielone na 8 Tematów Badawczych. Każdy z Tematów Badawczych został podzielony na Części Tematów Badawczych, które zgodnie z kompetencjami są realizowane przez różnych Partnerów Naukowych.

4 Działania i osiągnięcia związane z realizacją ZB3 (1/3) opracowano wzory Kart technologicznych przydatności węgla do zgazowania, zweryfikowane przez badania laboratoryjne wartości liczbowe wytypowanych parametrów, scharakteryzowano preferowane parametry geologiczne, górnicze oraz geomechaniczne związane z procesem zgazowania oraz obejmujące problematykę oddziaływaniem tego procesu na środowisko, dla umożliwienia uogólnień wyników pozwalających na dokonanie oceny złóż węgli w oparciu o badania laboratoryjne in situ, zrealizowano prace umożliwiające wykonywanie badań opartych o symulacje komputerowe w zakresie analizy procesów zgazowania w georeaktorze i skałach otaczających, przeprowadzono symulacje komputerowe uwzględniające wiarygodne odwzorowanie sprzężonych procesów termo-hydro-mechanicznych; zrealizowano również pierwsze w Polsce weryfikujące badania własności mechanicznych górotworu w zmiennych uwarunkowaniach termicznych wynikających z procesu zgazowania podziemnego; dokonano również oceny możliwości adaptacji wiedzy z podziemnych pożarów w pokładach węgla w celu objaśnienia i zabezpieczenia przed niekontrolowanymi skutkami w rozwoju procesów zgazowania w georeaktorze, opracowano wzory Kart paszportowych pokładu będących wyjściowym elementem sparametryzowania danych odnoście wyboru poszczególnych pokładów i złóż potencjalnie przydatnych dla procesu zgazowania podziemnego, dokonano oceny bazy zasobowej węgli w szerszym kontekście strategii rozwoju górnictwa węgla w Polsce z uwzględnieniem czynników środowiskowych oraz ekonomicznych, wyznaczono parametry kinetyczne reakcji zgazowania węgla parą wodną i CO 2 oraz ich mieszaniną w warunkach podwyższonego ciśnienia, określono wpływ ciśnienia i temperatury na uzysk i skład produktów zgazowania oraz stopień konwersji węgla,

5 Działania i osiągnięcia związane z realizacją ZB3 (2/3) przeprowadzono ocenę reaktywności wytypowanych węgli względem pary wodnej, określono przydatność wybranych węgli dla potrzeb procesu zgazowania oraz ustalenie wytycznych w zakresie wyboru parametrów technologicznych procesu, wykonano zestawienie i analizę dostępnych oraz perspektywicznych technologii zgazowania węgla oraz procesów i operacji z nimi związanych, uwzględniających potrzeby polskiej energetyki i przemysłu chemicznego, wykonano szereg eksperymentów w reaktorze ex-situ pozwalających na symulację procesu podziemnego zgazowania węgla i określono wpływ parametrów procesu i czynników zgazowujących na skład i jakość produktów, określono lokalizację i wykonano koncepcję części podziemnej i powierzchniowej instalacji, a następnie ich projektów techniczno-wykonawczych, uzyskano wymagane decyzje, pozwolenia i zatwierdzenia od organów górniczych i administracyjnych związanych z budową wymienionych instalacji, budowa instalacji część powierzchniowa wykonana jest w całości, zakończenie budowy części podziemnej w IV kwartale 2013 r. przeprowadzono testy technologii zgazowania w skali pilotowej wraz z opracowaniem bilansu układu reaktora zgazowania węgla w cyrkulującym złożu fluidalnym, przy wykorzystaniu CO 2 w procesie, uzyskano wyniki badań w skali laboratoryjnej i wielkolaboratoryjnej procesu usuwania rtęci na drodze pirolizy niskotemperaturowej, w tym określenie podstawowych parametrów realizacji procesu dla opracowania koncepcji technologii w skali demonstracyjnej,

6 Działania i osiągnięcia związane z realizacją ZB3 (3/3) opracowano kompozycję roztworów aminowych do usuwania CO 2, opracowano kompozycję i metody wytwarzania adsorbentów monolitycznych do usuwania H 2 S i NH 3 z gazu ze zgazowania węgla, opracowano model termodynamiczny i kinetyczny reaktora zgazowania węgla z cyrkulującym złożem fluidalnym (CFB), opracowano schemat technologiczny układu produkcji substancji chemicznych, zintegrowanego ze zgazowaniem węgla w reaktorze CFB przy wykorzystaniu CO 2 jako reagenta, przygotowano zbiór kart technologicznych procesów oczyszczania i uzdatniania gazu ze zgazowania węgla, na podstawie otrzymanych wyników w skali pilotowej naziemnego zgazowania węgla oraz wyników prac studialnych zostanie opracowany projekt technologiczny instalacji demonstracyjnej naziemnego zgazowania węgla z zastosowaniem dodatkowego strumienia CO 2 jako czynnika zgazowującego wraz ze wstępnym studium wykonalności instalacji demonstracyjnej, opracowano schemat technologiczny wariantu kogeneracyjnego układu IGCC z recyrkulacją CO 2, w którym przewiduje się oxy-spalanie gazu syntezowego w turbinie gazowej oraz oxy-spalanie pozostałego po procesie zgazowania karbonizatu w kotle parowym.

7 Przykłady zrealizowanych działań Pochodnia spalająca gaz procesowy ze zgazowania węgla z dodatkiem CO 2 jako czynnika zgazowującego

8 Przykłady zrealizowanych działań Instalacja zgazowania węgla z reaktorem z cyrkulującym złożem fluidalnym

9 Kontakt Kierownik Zadania Badawczego nr 3 Dr hab. inż. Andrzej Strugała, prof. AGH kierownik.zw@agh.edu.pl Tel Biuro Wsparcia Projektu Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie Centrum Transferu Technologii Pawilon Hala-A2, 3p Al. A. Mickiewicza Kraków Tel.: biuro.zw@agh.edu.pl

10 Narodowe Centrum Badań i Rozwoju Zadanie badawcze nr 3 pt.: Opracowanie technologii zgazowania węgla dla wysokoefektywnej produkcji paliw i energii elektrycznej finansowane przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach strategicznego programu badan naukowych i prac rozwojowych pt.: Zaawansowane technologie pozyskiwania energii.