OCHRONA ATMOSFERY

Wykład 14

Dr hab. inż. Krzysztof GOSIEWSKI 

                                      Profesor AJD

  

 

Czyste technologie 

węglowe – Gazyfikacja 

węgla

 

 

Struktura zużycie nośników 

energii 

w Polsce w latach 1980-2001 

(w procentach)

Lata 

Nośniki energii 

(procentowy udział w 

wytwarzaniu energii ogółem) 

1980 

1990 

1995 

2000 

2001 

Węgiel kamienny 

73,3 

63,9 

60,2 

50,9 

49,3 

Węgiel brunatny 

5,4 

13,4 

12,9 

13,3 

13,0 

Ropa naftowa 

13,1 

12,6 

13,5 

20,2 

19,6 

Gaz ziemny 

7,0 

8,8 

9,1 

10,9 

12,0 

Energia odnawialna 

1,2 

1,3 

4,3 

4,7 

6,1 

Źródło:  Opracowanie  zespołu  ekspertów  powołanego  30  stycznia  2003  r.  przez  ministra  gospodarki  i  pracy  w  związku  z  realizacją 

postanowień porozumienia z 11 grudnia 2002 r. w sprawie restrukturyzacji górnictwa.   

W Polsce głównym źródłem energii jest 

węgiel kamienny i brunatny (udział ten 

maleje ale nadal wynosi ponad 60%). Ten 

stan trwać będzie jeszcze przez wiele lat.

Dlatego ważne jest, aby rozwijać czyste 

technologie pozyskiwania energii z węgla.

 

 

Udział mocy zainstalowanej w 

elektrowniach zawodowych w Polsce w 

roku 2003 z podziałem na 

wykorzystywane nośniki energii.

W produkcji energii elektrycznej węgiel ma udział 

jeszcze większy, bo przekracza on 86 %

 

Moc 

zainstalowana 

[MW] 

Udział 

[%] 

Węgiel kamienny 

20843 

59.89 

Węgiel brunatny 

9304 

26.73 

Elektrownie wodne 

2121 

6.09 

Elektrownie 

przemysłowe 

2536 

7.29 

Łącznie 

34804 

100.00 

Źródło: Biuletyn SEP (Stowarzyszenia Elektryków Polskich). 

 

 

Procentowa struktura wielkości 

światowych zasobów 

podstawowych paliw kopalnych.

• Istnieją olbrzymie, rozpoznane światowe zasoby 

węgla (około 70% kopalnych źródeł energii)

 

 

węgiel kamienny  

i

 

brunatny

 

70 % 

gaz ziemny

 

14,8% 

ropa naftowa 

15,2% 

 

 

ZGAZOWANIE WĘGLA  JEST 

PODSTAWOWĄ „CZYSTĄ” 

TECHNOLOGIĄ WĘGLOWĄ

Reakcje Egzotermiczne:

 Spalanie:

   (C)  +  O

2

     CO

2

(1)

 Częściowe utlenianie:  (C)  +  ½ O

2

    

CO

(2)

 Metanizacja:(C)  +  2 H

2

     

CH

4

(3)

 Konwersja CO:      CO + H

2

O  CO

2

 + 

H

2

(4)

• Metanizacja CO:    CO + 3 H

2

    

CH

4

  +  H

2

O (5)

Reakcje Endotermiczne:

 Reakcja z parą wodną:  

            (C)  +  H

2

O    CO  +  

H

2

(6)

 Reakcja Boudouard’a:

(C)  +  CO

2

  2  

CO

(7)

Na czerwono zaznaczone są składniki palne

 

 

Korzystne i niekorzystne reakcje w 

gazyfikacji węgla

Reakcja niekorzystna (pełne spalanie):

• Spalanie:

   (C)  +  O

2

     CO

2

(1)

 Częściowe utlenianie:  (C)  +  ½ O

2

    

CO

(2)

 Metanizacja:(C)  +  2 H

2

     

CH

4

(3)

 Konwersja CO:      CO + H

2

O  CO

2

 + 

H

2

(4)

• Metanizacja CO:    CO + 3 H

2

    

CH

4

  +  H

2

O (5)

 Reakcja z parą wodną:  

            (C)  +  H

2

O    CO  +  

H

2

(6)

 Reakcja Boudouard’a:

(C)  +  CO

2

  2  

CO

(7)

Reakcje Korzystne (dające paliwo):

 

 

Urządzenie do gazyfikacji

węgla firmy BGL

Gazyfikację 

prowadzi się w 

warunkach ubogich 

w tlen !

 

 

Ogólny uproszczony schemat 

technologiczny procesu gazyfikacji 

węgla:

 

 

 

 

Orientacyjny skład gazu po 

gazyfikacji:

H

2 

około  30 % obj. 

CO 

około 60 % obj. 

CH

4 

około 6  7 % obj. 

Inne węglowodory 

około 0,4 % obj. 

CO

2

 

około 5 % obj. 

Inne niepalne 

około 0,5 % obj. 

 

Palne 
95  97% 

Gaz po gazyfikacji, zwany często 
gazem syntezowym może być surowcem 
dla różnych syntez chemicznych.

Między innymi można z niego 
syntetyzować paliwa płynne (tzw. 
synteza Fischer Tropsch’a

 

)

 

 

Dlaczego gazyfikacja i spalanie 

gazu jest bardziej ekologiczne niż 

bezpośrednie spalanie węgla?

 Większość zanieczyszczeń zawartych węglu, w tym 

przede wszystkim siarka, związki chlorowe i fluorowe, 

rtęć są usuwane w procesie gazyfikacji. 

W efekcie otrzymujemy czyste paliwo gazowe, możliwe 

do wykorzystania w sposób całkowicie ekologiczny.

 Zaletą paliwa gazowego jest to, że może być spalane 

w turbinie gazowej a nie w kotle parowym, co znacznie 

podwyższa sprawność przetwarzania energii paliwa w 

energię elektryczną. 

 W efekcie, mimo pewnych strat energii w procesie 

gazyfikacji jesteśmy w stanie wykorzystać znacznie 

większą część energii zawartej w paliwie pierwotnym – 

czyli w węglu. 

 

 

Wykres Sankey’a bilansu energii 

dla procesu gazyfikacji węgla BGL 

(British Gas / Lurgi).

 

 

Gazyfikacja bezpośrednio w złożu 

węgla 

(metoda UCG od ang. Underground Coal 

Gasification)

 

 

 

   GAZYFIKACJA 

Wtłaczanie 

O

2

 + H

2

O 

Odciąganie gazu 

CO + H

2

 + CH

4

 +CO

2

 

Z

Z

Zł

ł

ło

o

oż

ż

że

e

e 

 

 w

w

wę

ę

ęg

g

gl

l

la

a

a 

 

 

Schemat ogólny:

 

 

Gazyfikacja bezpośrednio w złożu 
węgla

 

(metoda UCG od ang. Underground Coal 

Gasification)