211service.com
Opruimen van vuile kolen
De industriële boomtown van Dongguan in de Pearl River Delta in het zuidoosten van China zou binnenkort een van de meest geavanceerde energiecentrales van het land kunnen huisvesten, een die een onconventionele kolenvergassingstechnologie gebruikt om de smerigste kolen te laten gedragen als schoon brandend aardgas. De ontwikkelaars, het in Atlanta gevestigde hulpprogramma Zuidelijke Compagnie en het in Houston gevestigde ingenieursbureau KBR , kondigde deze maand de licentieovereenkomst met Dongguan Power and Chemical Company aan.
Goedkope kolen: Deze demonstratiefabriek in Wilsonville, AL, gebruikt een transportvergasser om twee ton goedkope kolen van lage kwaliteit per uur om te zetten in een schoon brandend gas. Een fabriek op basis van vergelijkbare technologie staat gepland voor China.
Dongguan Power is van plan het vergassingsschema te implementeren in een bestaande 120 megawatt aardgasgestookte elektriciteitscentrale, en er een geïntegreerde vergassingscentrale (IGCC) van te maken die goedkope, met vocht beladen bruinkool gebruikt. De retrofit zou in 2011 operationeel moeten zijn. Dat zal de ontwikkelaars een demonstratie geven om te bepalen of technologie zal werken in grotere IGCC-fabrieken en of het een proces is dat geschikt is om technologie voor koolstofafvang en -opslag te integreren, volgens John Thompson, directeur van de Coal Overgangsprogramma voor de Taakgroep Schone Lucht , een non-profit milieuadviesbureau gevestigd in Boston. Ze willen laten zien dat dit werkt, zegt Thompson.
Het vergassingsontwerp van Southern en KBR kan vuile steenkool gebruiken omdat het, in vergelijking met andere vergassingsreactoren, een relatief langzaam proces op lage temperatuur gebruikt. Conventionele vergassers, zoals die van General Electric en Shell, zijn afhankelijk van temperaturen rond de 1.500 ºC om fijngemalen steenkool om te zetten in een brandbaar mengsel van koolmonoxide en waterstof, bekend als syngas. Helaas smelten dergelijke temperaturen as en andere minerale verontreinigingen in de steenkool, waardoor een glasachtige slak ontstaat die uiteindelijk door de keramische tegels heen vreet die de stalen wanden van de reactoren beschermen. Zelfs reactoren die hoogwaardige kolen gebruiken, moeten minstens om de drie jaar buiten dienst worden gesteld voor het plaatsen van nieuwe tegels. Ze zijn dus slecht aangepast aan kolen van lagere kwaliteit die meerdere malen meer slakken zouden produceren.
De vergasser van Dongguan zal deze problemen omzeilen door te werken bij slechts 925 ºC tot 980 ºC, onder de smelttemperatuur van de verontreinigende stof, legt Randall Rush, algemeen directeur voor vergassingssystemen van Southern Company uit. Toch vergassen steenkool bij deze lagere temperaturen volledig, omdat ze twee keer zo lang in het proces van Southern en KBR zitten.
De technologie is een aanpassing van het gefluïdiseerde katalytische kraken dat sinds de jaren veertig in raffinaderijen wordt gebruikt, waarbij aardolie wordt verwerkt door het samen met vaste katalysatordeeltjes rond een lus te transporteren. In de vergassingsreactor wordt de binnenkomende voeding van verse steenkool getransporteerd met een kringloopstroom van vaste steenkoolverontreinigingen, voornamelijk as. De hete massa verdrijft het grootste deel van de energie-inhoud van de steenkool als syngas. De vaste stoffen die overblijven, gaan gewoon mee met de stroom.
Southern en KBR begonnen in 1988 met het ontwerpen van de technologie en, met steun van het Amerikaanse ministerie van Energie, startten ze in 1996 een demonstratiereactor in Wilsonville, AL, die twee ton steenkool per uur kan vergassen. Vier jaar geleden hebben ze het opnieuw ontworpen en erin verwerkt wat ze in Wilsonville hadden geleerd. Rush zegt dat het resultaat een relatief betrouwbaar en betaalbaar IGCC-ontwerp zal zijn. Zonder slakken zou de keramische bekleding van een reactor 10 tot 20 jaar mee moeten gaan, zegt Rush.
De technologie is aantrekkelijk voor Dongguan Power omdat het kolen kan gebruiken die goedkoper en minder wenselijk zijn. Uit presentaties van het bedrijf blijkt dat een verdubbeling van de brandstofkosten tussen 2004 en 2006 de winstmarge van het bedrijf wegnam. En terwijl Dongguan Power aanvankelijk een reactor in gebruik nam van de Institute of Engineering Thermophysics van de Chinese Academie van Wetenschappen , die vorig jaar een transportvergasser op demonstratieschaal bouwde, heeft het bedrijf nu gekozen voor het ontwerp van KBR en Southern.
Dongguan wedt dat zijn IGCC-fabriek een standaard zal worden voor China, aangezien het land de emissies hard aanpakt, en het heeft al plannen gemaakt voor een fabriek van 800 megawatt. Beide projecten wachten op goedkeuring door China's National Development and Reform Commission, die de financiële prikkels controleert die nodig zijn om de hogere kosten van een IGCC-fabriek te dekken - ongeveer het dubbele van de prijs van een poederkoolcentrale. Het bureau heeft slechts één van de ongeveer twaalf IGCC-projecten goedgekeurd die tot nu toe zijn voorgesteld - het 250 megawatt GreenGen-project in aanbouw in Tianjin.
IGCC's zouden sneller van de grond kunnen komen in de VS dankzij een carbon cap-and-trade-systeem dat door het Congres wordt overwogen. Dat wil zeggen, als het slaagt en de koolstofprijzen hoog genoeg kan opdrijven. Southern Company-dochter Mississippi Power Company heeft een muur van protest geraakt met een voorstel om een 582 megawatt IGCC-fabriek in Kemper County, MS , voorafgaand aan dat prijssignaal. De fabriek van Mississippi Power zou 65 procent van zijn CO2-uitstoot opvangen, waardoor de bruinkoolcentrale een koolstofvoetafdruk zou hebben die vergelijkbaar is met die van aardgas. Die belofte leverde het project van $ 2,2 miljard op $ 403 miljoen aan federale subsidies en belastingvoordelen.
Thompson, van de Clean Air Task Force, stelt dat zowel de Dongguan- als de Kemper-projecten moeten doorgaan, omdat ze een middel bieden om de koolstofemissies van steenkool te beheersen. Hij zegt dat milieuactivisten moeten erkennen dat het gebruik van steenkool wereldwijd niet snel zal verdwijnen, waardoor het afvangen van koolstof van cruciaal belang is voor het bereiken van de zeer grote reducties in de uitstoot van broeikasgassen die in de komende decennia nodig zijn om de ecologische effecten van de wereldwijde klimaatverandering tot een minimum te beperken.
Als nieuwe technologieën om de CO2-uitstoot van steenkool te temmen niet snel op grote schaal worden toegepast, gaat alles wat de milieubeweging de afgelopen eeuw heeft geprobeerd te bereiken, uit het raam, zegt Thompson. Als CCS niet op grote schaal wordt ingezet, is het game over.