Assessment of Polish coal’s suitability for the gasification
process
More details
Hide details
1
AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Energetyki i Paliw
Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal 2014;17(4):89-102
KEYWORDS
ABSTRACT
The energy security of Poland and of the world is dependent on the rational use of coal. The
gasification process is one of themost promising directions of chemical processing of coal. Currently, coal
is the most widely used raw material for gasification apart from petroleum, natural gas, pet-coke, and
biomass. This paper presents the current state of resources of bituminous coal and lignite in Poland useful
for the gasification process. It describes the characteristics of gasifiers, with particular emphasis on the
requirements for raw materials inputs. The analysis characterizes the most important quality parameters
used in the evaluation of the suitability of coals for the gasification process. Poland has large coal
resources of both bituminous and lignite coals which can be used for the gasification process. Considering
the reactivity of coal as a criterion, the most suitable coals for gasification are lignite coals and steam coals
of types 31 and 32 according to the Polish classification of bituminous coals. If pre-gasification process
grinding of coal is needed, the grindability of coal plays an important role, having technological and
economic importance. The melting point of the ash is a property having a significant impact on the
efficiency of all types of gasifiers. Additionally, in the case of entrained flow gasifiers, slag viscosity is an
important parameter to consider. Coal drying before the gasification process is needed when there is a high
moisture content.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Ocena przydatności polskich węgli
do procesu zgazowania
zgazowanie węgla, reaktory zgazowania, reakcyjnoość węgla, podatność przemiałowa, substancja mineralna
Bezpieczeństwo energetyczne Polski, jak i świata uzależnione jest od racjonalnego
wykorzystania węgla, a jednym z najbardziej perspektywicznych kierunków jego energochemicznego
przetwórstwa jest proces zgazowania. Obecnie węgiel, obok ropy naftowej, gazu
ziemnego, odpadów przemysłu rafineryjnego i biomasy, jest surowcem najczęściej używanym do
zgazowania. W pracy przedstawiono aktualny stan zasobów węgla kamiennego i brunatnego
w Polsce przydatnych do tego procesu. Omówiono charakterystykę reaktorów zgazowania ze
szczególnym uwzględnieniem wymagań stawianych surowcom. Scharakteryzowano również
najistotniejsze parametry jakościowe stosowane podczas oceny przydatności węgli do procesu
zgazowania. Polska dysponuje dużymi złożami węgla zarówno kamiennego, jak i brunatnego,
które można wykorzystać do procesu zgazowania. Biorąc pod uwagę reakcyjność węgla za
najbardziej przydatne do zgazowania należy uznać węgle brunatne i kamienne węgle energetyczne,
odpowiadające w polskiej klasyfikacji typom 31 i 32. W przypadku konieczności
rozdrabniania węgla przed procesem zgazowania istotną rolę odgrywa podatność przemiałowa,
która oprócz znaczenia technologicznego jest ważnym wskaźnikiem ekonomicznym przekładającym się na koszty operacyjne. Właściwościami mającymi istotny wpływ na efektywność
pracy wszystkich grup reaktorów zgazowania jest przede wszystkim temperatura topnienia popiołu oraz w przypadku reaktorów dyspersyjnych dodatkowo lepkość żużla. W przypadku dużej
zawartości wilgoci w węglu do zgazowania konieczne jest podsuszanie wsadu.
REFERENCES (24)
1.
CHMIELNIAK i in. 2012 – CHMIELNIAK, T., ŚCIĄŻKO, M., SOBOLEWSKI, A., TOMASZEWICZ, G. i POPOWICZ, J. 2012. Zgazowanie węgla przy zastosowaniu CO2 sposobem na poprawę wskaźników emisyjnych i efektywności procesu. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal t. 15, z. 4, s. 125–138.
2.
BOROWIECKI i in. red. 2008 - BOROWIECKI, T., KIJAŃSKI, J., MACHNIKOWSKI, J. i ŚCIĄŻKO, M. red. 2008. Czysta energia, produkty chemiczne i paliwa z węgla – ocena potencjału rozwojowego. Wyd. IChPW, Zabrze, 380.
4.
CAI i in. 1996 - CAI, H.-Y., GUELL, A.J. i CHATZAKIS, I.N. 1996. Combustion reactivity and morphological change in coal chars: effect of pyrolysis temperature, heating rate and pressure. Fuel nr 75, s. 15–24.
5.
CHMIELNIAK, T. 2008. Zgazowanie węgla. Stan rozwoju technologicznego, Monografia Czysta energia, produkty chemiczne i paliwa z węgla – ocena potencjału rozwojowego. Wydawnictwo IChPW, Zabrze, s. 94–111.
6.
COLLOT, A.G. 2006. Matching gasification technologies to coal properties. International Journal of Coal Geology nr 65, s. 191–212.
7.
HIGMAN, C. 2013. State of the Gasification Industry – the Updated Worldwide Gasification Database. Gasification Technologies Conference, Colorado Springs USA.
8.
JORJANI i in. 2008 - JORJANI, E., HOWER, J., CHELGANI, S., SHIRAZI, M. i MESROGHLI, S. 2008. Studies on relationship between petrography and elemental analysis with grindability for Kentucky coals. Fuel nr 87, s. 707–713.
9.
KARCZ, A. i JANIK, J. 1984. Charakterystyka temperatur topliwości popiołów węglowych cz. II. Przegląd Górniczy nr 7/8, s. 261–266.
10.
KONG i in. 2014 - KONG, L., BAI, J., BAI, Z., GUO, Z. i LI, W. 2014. Improvement of ash flow properties of low-rank coal for entrained flow gasifier. Fuel nr 120, s. 122–129.
11.
LI, C. 2007. Some recent advances in the understanding of the pyrolysis and gasification behaviour of Victorian brown coal. Fuel nr 86, s. 1664–1683.
12.
LIU i in. 2013 – LIU, B., HE, Q., JIANG, Z., XU R. i HU, B. 2013. Relationship between coal ash composition and ash fusion temperatures. Fuel nr 105, s. 293–300.
13.
MATJIE i in. 2013 – MATJIE, R., FRENCH, D., WARD, C., PISTORIUS, P. i LI Z. 2013. Behaviour of coal mineral matter in sintering and slagging of ash during the gasification process. Fuel Processing Technology nr 92, s. 1426–1433.
14.
MINCHENER, A.J. 2005. Coal gasification for advanced power generation. Fuel nr 84, s. 2222–2235.
15.
NIEĆ i in. 2014 – NIEĆ,M., KLICH, J.,MATL, K., CHEĆKO, J., GÓRECKI, J., GALINIAK, G. i SERMET, E. 2014. Stan bazy zasobowej węgli w Polsce i jej problemy złożowo-środowiskowe w odniesieniu do wymagań procesów zgazowania. Konferencja „Opracowanie technologii zgazowania węgla dla wysokoefektywnej produkcji paliw i energii elektrycznej”, Szczawnica 16–18 lipca 2014.
16.
PORADA i in. 2013a - PORADA, S., CZERSKI, G., DZIOK, T. i GRZYWACZ, P. 2013. Technologie zgazowania węgla i ich przydatność dla potrzeb energetyki i chemii. Przegląd Górniczy t. 69, nr 2, s. 200–208.
17.
PORADA i in. 2013b - PORADA, S., CZERSKI, G., DZIOK, T. i GRZYWACZ, P. 2013. Ocena reaktywności polskich węgli w procesie zgazowania parą wodną. Przegląd Górniczy t. 69, nr 2, s. 184–193.
18.
SMOLIŃSKI, A. 2011. Coal char reactivity as a fuel selection criterion for coal-based hydrogen-rich gas production in the process of steam gasification. Energy Conversion and Management nr 52, s. 37–45.
19.
SOBOLEWSKI i in. 2013 – SOBOLEWSKI, A., CHMIELNIAK, T., TOPOLNICKA, T. i GIESA, N. 2013. Dobór węgli do zgazowania w ciśnieniowym reaktorze fluidalnym. Karbo t. 58, nr 1, s. 28–38.
20.
STRUGAŁA i in. 2011 – STRUGAŁA, A., CZAPLICKA-KOLARZ, K. i ŚCIĄŻKO, M. 2011. Projekty nowych technologii zgazowania węgla powstające w ramach Programu Strategicznego NCBiR. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal t. 14, z. 2, s. 375–389.
21.
TORA i in. 2010 - TORA, B., FECKO, P., NOWAK, A. i TAJCHAMN, Z. 2010. Badanie zależności podatności na mielenie od wybranych parametrów węgla kamiennego. Górnictwo i Geoinżynieria z. 4/1, s. 285–292.
22.
VUTHALURU i in. 2003 - VUTHALURU, H., BROOK, R., ZHANG, D. i YAN, H. 2003. Effects of moisture and coal blending on Hardgrove Grindability Index of Western Australia coal. Fuel Processing Technology nr 81, s. 67–76.
23.
WANG, P. i MASSOUDI M. 2013. Slag behavior in gasifiers. Part I: Influence of coal properties and gasification conditions. Energies nr 6, s. 784–806.
24.
YE i in. 1998 – YE, D., AGNEW, J. i ZHANG, D. 1998. Gasification of South Australian low-rank coal with carbon dioxide and steam: kinetics and reactivity studies. Fuel nr 77, s. 1209–1219.