Bài giảng Cơ sở nguồn và công nghệ năng lượng: Chương 2 - PGS. TS. Phạm Hoàng Lương

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:51

Thêm vào BST

Báo xấu

12
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Cơ sở nguồn và công nghệ năng lượng - Chương 2: Than và công nghệ sử dụng than để cung cấp năng lượng, được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Sự hình thành than; Phân tích than; Phân loại than; Sản xuất và tiêu thụ than trên thế giới và ở Việt Nam; Các công nghệ sử dụng than để cung cấp năng lượng (nhiệt phân, khí hóa, đốt cháy); Khai thác sử dụng than và ô nhiễm môi trường. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cơ sở nguồn và công nghệ năng lượng: Chương 2 - PGS. TS. Phạm Hoàng Lương

HE4171 CƠ SỞ NGUỒN VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG ENERGY RESOURCE AND TECHNOLOGY BASICS 2(2-1-0-4) PGS. TS. PHẠM HOÀNG LƯƠNG Email: luong.phamhoang@hust.edu.vn Cell phone: 0904277121 1
CHƯƠNG 2: THAN VÀ CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG THAN ĐỂ CUNG CẤP NĂNG LƯỢNG 2.1 Sự hình thành than 2.2 Phân tích than 2.3 Phân loại than 2.4 Sản xuất và tiêu thụ than trên thế giới và ở Việt Nam 2.5 Các công nghệ sử dụng than để cung cấp năng lượng (nhiệt phân, khí hóa, đốt cháy) 2.6 Khai thác sử dụng than và ô nhiễm môi trường 2
2.1 Sự hình thành than • Than đá là một dạng nhiên liệu hóa thạch, được hình thành từ thực vật bị chôn vùi, và tự phân rã trong lòng đất. • Than đá là nhiên liệu sơ cấp • Than được phân bố rộng rãi, cả về mặt địa chất lẫn địa lý. • Về địa chất: than có độ tuổi cao (250 triệu năm) và thấp (20 triệu năm); • Về địa lý, than có độ tuổi địa chất cao được phân bổ trên nhiều khu vực trên địa cầu, và than có độ tuổi địa chất thấp chỉ tập trung ở Châu Âu, và tiểu lục địa Bắc Mỹ • 2 giả thuyết về sự hình thành than • “Tại chỗ/In-situ” (Bắc bán cầu) Coal- Antracite Coal-Lignite Coal-Bituminous • “Trôi dạt/Drift” (Nam bán cầu) 3
2.2 Phân tích than • Than được phân tích theo 2 cách: • Phân tích thành phần công nghệ (Proximate analysis) • Phân tích thành phần hóa (Ultimate analysis) • Cơ sở phân tích: • Mẫu ban đầu (as-received basis); • Mẫu khô / không có ẩm (dry or moisture free basis, db); • Mẫu khô và không có tro (dry and ash free basis,daf) • Phân tích thành phần công nghệ (PA) • Độ ẩm, M (%): 1 g, 105oC, 1h • Chất bốc, VM (%): 1g, cốc bằng Platin có nắp, 950oC, 7 phút • Tro, A (%): 1g, cốc Platin không nắp, 720oC cho đến khi mẫu than cháy hoàn toàn. Thermogravimetric analyzer • Hàm lượng các-bon cố định, FC (%) 100% - (M+VL+A). 4
• Phân tích thành phần hóa (UA): ✓ xác định các nguyên tố hóa học có trong than cùng với thành phần ẩm và tro. C + H + O + N + S + M + A = 100 % Composition of coal showing different Typical compositions of some solid fuels (Source: P. Basu, C. Kefa and L. Jestin. Boilers and Burners: Design and Theory. bases of representation Springer-Verlag New York, Inc., 2000) (Source: P. Basu, C. Kefa and L. Jestin. Boilers and Burners: Design and Theory. Springer-Verlag New York, Inc., 2000) 5
• Nhiệt trị của than ✓ Khái niệm ✓ Cách xác định: ➢ Phân loại: ▪ HHV ▪ LHW LHV = HHV – r [(9H/100) + M/100)] H and M theo mẫu ban đầu (as-received) r: nhiệt ẩn hóa hơi của nước (~2395 MJ/kg) Bomb Calorimeter 6
2.3 Phân loại than • Cơ sở mẫu: mẫu khô (db) hoặc mẫu khô và không có tro (daf) • Phân loại than dựa trên nhiệt trị và hàm lượng chất bốc, V (Parr Classification); • Phân loại than dựa trên hàm lượng chất bốc, V (US, UK, Germany) 7
2.4 Sản xuất và tiêu thụ than: thế giới [1] Coal production/consumption by region (Mtoe) Production by region Consumption by region Nguồn: BP Statistical Review of World Energy 2018
2.4 Sản xuất và tiêu thụ than: thế giới [2] Nhu cầu than trên thế giới giai đoạn 2005-2017 Nguồn: IEA Global Energy & CO2 Status Report 2017 Sau 2 năm giảm nhu cầu than (-2.3% năm 2015 và - 2.1% năm 2016), nhu cầu than năm 2017 đã đảo chiều: tăng 1%, do gia tăng công suất nhiệt điện than (nhu cầu than cho sản xuất điện tăng khoảng 3.5%) 9
2.4 Sản xuất và tiêu thụ than: thế giới [3] Cơ cấu sản xuất điện năng năm 2017 Nguồn: IEA Global Energy & CO2 Status Report 2017 10
2.4 Sản xuất và tiêu thụ than: Việt Nam [4] Nguồn: Viện năng lượng. Thống kê năng lượng Việt Nam. 2016 11
2.4 Sản xuất và tiêu thụ than: Việt Nam [5] Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011-2020 có xét đến năm 2030 (Quy hoạch điện VII điều chỉnh) Nguồn: UB KHCN&MT và Hội KHKT Nhiejt Việt Nam. Hội thảo phát triển nhiệt điện than và các giải pháp bảo vệ môi trường. 2017 Nguồn. IEA. Reducing emissions from fossil-fired generation Indonesia, Malaysia and Viet Nam. 2016 12
Cân bằng than năm 2017 của Việt Nam Đơn vị: triệu tấn Doanh nghiệp Ước tồn đầu kỳ Khai thác Nhập khẩu Xuất khẩu Tiêu nội địa Ước tồn cuối kỳ Tổng 11,705 37,739 14,488 2,228 52,149 9,555 TKV 10,000 32,200 0,158 1,517 32,583 8,258 Đông Bắc 0,500 5,100 0,513 0,021 6,000 0,092 Vietmindo 0,005 0,439 0 0,439 0 0,005 Formosa 0,300 0 4,006 0,173 3,833 0,300 Hòa Phát 0,100 0 1,177 0 1,177 0,100 EVN 0,500 0 3,217 0 3,217 0,500 Các DN khác 0,300 0 5,417 0,078 5,339 0,300 • Tổng lưu lượng than đầu vào (phía "cung") của nền kinh tế Việt Nam năm 2017 là 63,932 triệu tấn. Trong đó, than tồn đầu kỳ 11,705 triệu tấn (18,3%), than sản xuất trong nước 37,7 triệu tấn (59%) và than nhập khẩu 14,5 triệu tấn (22,7%). • Tổng lưu lượng than đầu ra (phía "cầu") của nền kinh tế Việt Nam năm 2017 là 63,932 triệu tấn. Trong đó, than tiêu dùng trong nước 52,15 triệu tấn (81,5%), than xuất khẩu 2,2 triệu tấn (3,5%) và than lưu kho cuối kỳ 9,55 triệu tấn (15%). • Lượng than tiêu dùng nội địa (52,15 triệu tấn) tương đương lượng than khai thác trong nước (37,7 triệu tấn) và than nhập khẩu (14,5 triệu tấn). Trong đó, than nhập khẩu chiếm tỷ trọng 28%. • Lượng than xuất khẩu (2,23 triệu tấn) tương đương lượng than huy động tồn kho (2,15 triệu tấn). Trong đó, Tập đoàn CN Than - Khoáng sản Việt Nam và Tổng công ty Đông Bắc nhập khẩu được 0,671 triệu tấn than loại tốt để bổ sung cân bằng sản phẩm nên đã giảm tồn kho được 2,15 triệu tấn. • (Nguồn: P.N.T. Hưng và N.T. Sơn. Nhập khẩu than ở Việt Nam: Hiện trạng và xu thế, Tạp chí Năng lượng nhiệt, NLN*144-11/2018) 13
2.5 Các công nghệ sử dụng than để cung cấp năng lượng 2.5.1 Nhiệt phân than ▪ LRC pyrolysis is a complex process with both physical changes and chemical reactions at elevated temperatures in the absence of oxygen or in an inert atmosphere. ▪ A promising and convenient method for direct generation of clean fuels and high-valuable chemicals from the abundant hydrocarbons in LRC. ▪ Pyrolysis reactions are also an important medium process for LRC conversion technologies, such as coking, combustion, gasification and direct liquefaction ▪ LRC pyrolysis can be classified as follows ✓ According to the final temperature: low-temperature pyrolysis (450–650°C), medium-temperature pyrolysis (600–900°C), high-temperature pyrolysis (900–1200°C) and ultrahigh-temperature pyrolysis (>1200°C) ✓ According to heating rate: slow pyrolysis (1°C/s), medium-speed pyrolysis (5–100°C/s), fast pyrolysis (500–106 °C/s) and flash pyrolysis (>106 °C/s) ✓ According to forms, there are normal (or traditional) Source: Fan Nie, Tao Meng and Qiumin Zhang. Pyrolysis of Low-Rank Coal: From Research to Practice pyrolysis, plasma pyrolysis, hydropyrolysis and catalytic pyrolysis. 14
• During pyrolysis, the organic structures in LRC are cracked by heat and three products are formed: tar (condensable part of volatiles are cooled in liquid form), combustible gas (due to incondensable part of volatile), and solid (coke or char); • Yields and properties of pyrolytic products are determined not only by the properties of the raw LRC but also by the operating condition of pyrolysis • To the normal pyrolysis of LRC, temperature can be an important factor of what needs to be considered for desirable products. ✓ Low-temperature pyrolysis: tar production ✓ Medium- and high-temperature pyrolysis: char and coke production 15
16
Coal gasification • To produce mainly CO and H2 from coal. 17
18
19
20