Reak tory dyspersyjne pracujące w bardzo wysokich temperaturach oraz przy wysokim ciśnieniu, wykorzystujące głęboko rozdrobniony węgiel, wymagają zas tosowania węgli spełniających odpowiednie parametry. Do najis totniejszych parametrów jakościowych s tosowanych podczas oceny przydatności węgli do procesu zgazowania zaliczamy m.in. (Porada i inni, 2014):

  • s topień uwęglenia i związaną z nim kaloryczność oraz reaktywność,
  • zawar tość substancji mineralnej,
  • skład chemiczny popiołu wynikający z budowy geochemicznej skały osadowej jaką jest węgiel,
  • temperatury topliwości popiołu,
  • lepkość żużla,
  • temperaturę krytycznej lepkości,
  • podatność przemiałowa,
  • zawar tość siarki i chloru,
  • zdolność węgla do tworzenia zawiesin z wodą.

Reaktywność, czyli zdolność do przemian termochemicznych, związana jest ze s topniem uwęglenia, zawar tością macerałów, zawar tością i składem chemicznym popiołu. W zależności od układu zgazowania, czy też struktury przepływu paliwa, s tosowane są węgle o różnej reaktywności. Jeżeli proces zgazowania zachodzi w reak torze dyspersyjnym węgle muszą posiadać dużą reaktywność, ponieważ czas kontaktu faz jest bardzo krótki (Robak, 2008).

Praca reak torów dyspersyjnych w wysokiej temperaturze powoduje powstanie jako produktu ubocznego zeszklonego żużla. Głównym założeniem odebrania substancji mineralnej w postaci ciekłego żużla jest wykorzystanie paliw o temperaturze topnienia niższej niż temperatura pracy gazogenera tora (< 1300°C). Temperatura topnienia popiołu zależna jest od składu chemicznego, w szczególności od zawar tości Ca, Fe oraz Na. Węgle o wyższej zawar tości podanych pierwiastków charakteryzować się będą niższymi temperaturami stapiania. Temperatura topnienia popiołu oraz zawar tość wymienionych pierwiastków w paliwie decydują o wystąpieniu zagrożenia związanego z aglomeracją i klinkieryzacją  (Robak, 2008).

Lepkość żużla, jak również temperatura krytycznej lepkości, wykorzystywane są do oceny zachowania ciągłego przepływu żużla. Są to parametry determinujące prawidłową pracę reak torów bez perturbacji, częs to związanych z przejściem żużla w postać krystaliczną. Parametry te silnie zależą od temperatury i składu chemicznego popiołu (Robak, 2008).

W celu uzyskania odpowiednich warunków aerodynamicznych oraz uzyskania wysokiego s topnia konwersji, reak tory dyspersyjne wymagają znacznego rozdrobnienia surowca do uziarnienia poniżej 0,5 mm, a nawet 0,1 mm. Zważywszy na konieczny s topień rozdrobnienia węgla, parametrem charakteryzującym jego przydatność do zgazowania jest podatność przemiałowa. Określenie podatności na mielenie ma ogromne znaczenie z uwagi na fakt, że zużycie energii na rozdrobnienie (mielenie) jest znaczne. Podatność przemiałowa węgla zależy od składu petrograficznego masy organicznej oraz składu mineralnego części niepalnych (Robak, 2008). Wyniki badań wskaźnika podatności przemiałowej HGI w polskich węglach  wykazały,  że  jej  war tość  waha  się  od  34  do  86,  a  czasem  wynosi nawet  powyżej 100.  Najczęściej  HGI  mieści się  w  przedziale  od  40  do  60  i  zwiększa  się  w  miarę wzrostu zawar tości popiołu. Im wyższy wskaźnik podatności przemiałowej, tym konieczna jest mniejsza ilość energii do mielenia (Róg, 2007). Zawar tość siarki oraz chloru w węglu jest niekorzystna z uwagi na powstanie agresywnych związków korozyjnych ? H2S i COS ? w przypadku konwersji siarki, oraz HCl (reagującego ze związkami metali alkalicznych w popiołach lotnych z utworzeniem uciążliwych osadów) ? w przypadku konwersji chloru (Robak, 2008). Paliwo do zgazowania dyspersyjnego jest wprowadzane w formie suchego pyłu, bądź w postaci zawiesiny węglowej. Zdolność węgla do tworzenia stabilnych zawiesin wodnych zależy od s topnia uwęglenia, składu petrograficznego, właściwości chemicznych powierzchni i zawar tości wody. Zawiesiny wodno-węglowe o dużym zagęszczeniu ciał stałych (ziarna grubsze), wpływają niekorzystnie na efektywność konwersji powodując jej obniżenie. Ponad to zas tosowanie węgli o cząstkach bardziej rozdrobnionych powoduje uzyskanie zawiesin bardziej stabilnych w czasie (Robak, 2008).

Procesy zgazowania węgla w zależności od przyjętej technologii, a więc przede wszystkim typu gazogenera tora, narzucają charakterystyczne, ściśle określone właściwości fizykochemiczne węgli. By uzyskać odpowiedni ekonomicznie i ekologicznie efekt zgazowania węgla w danym gazogenera torze, konieczne jest przygo towanie węgla jako paliwa. Przygo towanie węgla odbywać się musi w taki sposób, by otrzymane paliwo uzyskało charakterystyczne (założone) właściwości fizykochemiczne ? charakterystyczne parametry jakościowe. Wymagania dotyczące wybranych właściwości węgli s tosowanych w gazogenera torach różnych typów przedstawiono w grafice.

Zapraszamy do współpracy
?
Labora torium Chemii Analitycznej IChPW Zabrze

 

Źródła:

  1. Chmielniak T. i Ściążko M. 2008. Zgazowanie węgla. [aut. książki] Borowiecki T. i inni. Czysta energia, produkty chemiczne i paliwa z węgla – ocena potencjału rozwojowego. Zabrze: Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, 2008.

  2. Chmielniak T. i Stelmach S. 2009. Współczesne technologie zgazowania węgla. Problemy Ekologii. 2009, Tom 13, 3 ? 4, strony 69 ? 76.

  3. Robak J. 2008. Przygo towanie paliw do zgazowania. [aut. książki] Borowiecki T. i inni. Czysta energia, produkty chemiczne i paliwa z węgla ? ocena potencjału rozwojowego. Zabrze: Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, 2008.

  4. Róg L. 2007. Czynniki wpływające na podatność przemiałową węgli kamiennych. Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko. 2007, 3, strony 39-53.

 

Au torzy: Izabela Mazurek, Edyta Misztal
Labora torium Chemii Analitycznej
kontakt: imazurek@itpe.pl  |  emisztal@itpe.pl