Uhlí
1. Co je uhlí, vznik, zdroje, využití
2. Spalování uhlí
3. Tepelné elektrárny
• Nejpříznivější podmínky: před 360 miliony až 290 miliony let, během karbonu.
Mechanismus vzniku rašeliniště:
Uhlí co to je?
65-95%C
2-7%H
<25%O
<10%S
1-2%N
20-70%Char
5-15%Ash
2-20%H2O
20-45%VM
• Nehomogenní organické palivo tvořené rozloženým
rostlinným materiálem (mech, kapradiny, řasy, části
stromů).
• Dosud rozlišeno více jak 1200 typů uhlí
čas, teplota
stupeň
prouhelnění
• prouhelněním vznikají:
(rašelina)
lignit
hnědé uhlí
antracit
(grafit)
ProximateAnalýzaPrvkovésložení
Srovnání uhlí x ropa x zemní plyn
1. obrovské globálně distribuované zásoby
2. těžba má velké dopady na životní prostředí
3. představuje zdravotní riziko
4. Náročnější přeprava
5. Produkce 2x více CO2
6. Vznik velkého množství popela
7. Vznik SOx and NOx ve spalinách
v letech 1920 - 2009 se těžba zvýšila 4x
• Uhlí je světově nejvíce využívaný zdroj energie
Zásoby
Těžba
Využití uhlí v současnosti
dvě třetiny vytěženého uhlí se používají k výrobě elektřiny.
A Watt double-acting steam engine (1859)
Koks se stále používá k tavení a výrobě oceli.
spotřeba koksu v roce 2009 činila 800 milionů tun.
Polovina spotřeby koksu připadá na Čínu
Aby se zabránilo přepravě uhlí z
dolů, jsou elektrárny umístěny v
blízkosti dolů
„uhlí je přenášeno „drátem“
2-6% ztráty.
A Watt double-acting steam engine (1859)
Emission tonnes problem?
N2 (from air for combustion) 2000 little harm
CO2 650 GHG !
Steam (H2O) 150 harmless (energy loss)
NOx 1 acid-rain, health
SOx 1 - 20 acid-rain, health
Fly ash 20 health
Mercury vapor 30 g health
Spalování uhlí
CO2
CO
NOX
SOX
POLÉTAVÝ PRACH
STOPOVÉ PRVKY
ORGANICKÉ SLOUČENINY
Oxid uhličitý
C + O2 CO2
99% C přítomného v uhlí se přemění na CO2
snížení úrovně emisí CO2 – změna technologie
Spalování přechod od klasického (účinnost 37%) na
technologii zplyňování uhlí (účinnost 60%).
Polétavý prach
PM složení je dáno:
1. Vlastnosti uhlí
2. Metoda spalování
3. Provoz kotle
4. Zařízení na kontrolu znečištění
Bottom Ash Fly Ash (popílek)
V elektrárnách při úplném spalování je emitovaný polétavý prach primárně
tvořen anorganickým podílem.
Metody eleminace PM
Metody po spalování:
Elektrostatické
odlučovače (ESP)
99% (for 0.1>d(m)>10)
<99% (for 0.1<d (m)<10)
Filtry pevných částic As high as 99.9%
Mokrá pračka 95-99%
Cyklóna 90-95% (d(m)>10)
Stopové prvky
Třída 1
Obsah v popílku a
popelu srovnatelný
(Mn, Be, Co, Cr)
Třída 2
Vyšší obsah v
polétavém prachu
(Ar, Cd, Pb, An)
Třída 3
Přítomny hlavně v
plynné fázi
(Hg).
Chování prvku je dáno – obsahem prvku v uhlí, fyzikálními a chemickými
vlastnostmi, podmínkami spalování.
Organické látky
Zahrnují těkavé, semivolatilní a kondenzovatelné organické sloučeniny
přítomné v uhlí nebo vytvořené jako produkt nedokonalého
spalování.
1. alkany, alkeny, aldehydy, alkoholy a substituované benzeny.
2. tetrachloro- přes oktachlor dioxiny a furany.
3. polycyklická organická hmota (POM).
Síra v uhlí (<10%)
1. Organická síra (40%)
2. Chemicky vázaný na uhelnou matrici - thiofeny, thiopyron a thioly.
3. Anorganická síra (60%) – pyrit, markazit
4. síran vápenatý / železo / barnatý.
Žádné neškodné druhy síry!
Coal-S (CS, S2, S, SH)
char
COS, CS2
H2S
SO SO2
SO3
O2, M
-SO4
SO2 molecule
radicals
SOx Formation
SOx odstranění
Odstranění před spalováním:
• Fyzické čištění (30-50% odstranění anorganické síry)
• Chemické a biologické čištění (90% odstranění organické síry)
Konfigurace spalování:
systémy zplyňování s kombinovaným cyklem
odstranění po spalování:
mokré odsiřování spalin (FGD) (80-98%)
zachycení síry na suchý sorbent (DSI) (50%)