Đôi nét công nghệ khí hóa than Trong năm gần đây, nhằm giảm thiểu nhược điểm nói trên, nước tiên tiến giới áp dụng công nghệ đại việc chuyển hóa than thành dạng nhiên liệu khác nhiên liệu lỏng (coal liquefation), nhiên liệu khí ( coal gasification), sử dụng an toàn, hiệu quả, không gây ô nhiễm môi trường, nâng cao hiệu suất sử dụng than, giảm tổn thất tài nguyên, đảm bảo phát triển lượng bền vững Giới thiệu chung Theo thống kê lượng giới BP (British Petroleum) WEC (World Energy Council) nay, tổng số 633 tỷ trữ lượng than giới, khu vực châu Á - Thái Bình Dương có trữ lượng 63 tỷ tấn, đứng thứ sau Bắc Mỹ (178 tỷ tấn), Liên Xô (cũ) (159 tỷ tấn), Trung Quốc (80 tỷ tấn) Ấn Độ (65 tỷ tấn) Than nguồn nhiên liệu hóa thạch quan trọng sử dụng sản xuất điện, luyện thép, chế tạo phân bón sản phẩm hóa học Trong tương lai, than tiếp tục trì vai trò cán cân lượng giới Tuy nhiên, tới việc khai thác, chế biến sử dụng than lại tác nhân chính, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Phát thải khí CO2 trình gây hiệu ứng nhà kính, phá hủy tầng ôzôn Ngoài ra, trình khai thác than, khai thác phương pháp hầm lò, thường xảy vụ tai nạn nghiêm trọng nổ khí, bụi than, bục nước, sập lò, trượt lở đất đá làm chết bị thương nhiều người So sánh với ngành công nghiệp khác tỷ lệ vụ tan nạn gây chết người ngành khai thác than đặc biệt cao nghiêm trọng Trong năm gần đây, nhằm giảm thiểu nhược điểm nói trên, nước tiên tiến giới áp dụng công nghệ đại việc chuyển hóa than thành dạng nhiên liệu khác nhiên liệu lỏng (coal liquefation), nhiên liệu khí ( coal gasification), sử dụng an toàn, hiệu quả, không gây ô nhiễm môi trường, nâng cao hiệu suất sử dụng than, giảm tổn thất tài nguyên, đảm bảo phát triển lượng bền vững Bằng phương pháp hóa lỏng, than chuyển hóa thành loại nhiên liệu lỏng dầu diesel, gazolin Trong phương pháp Fischer -Tropsch, than chuyển hóa thành khí ga sau hóa lỏng Trong chiến tranh giới thứ thứ hai, người Đức tiến hành hóa lỏng than phương pháp Bergius mà nguyên tắc trộn lẫn than với khí hydro đốt nóng Tới có số phương pháp hóa lỏng than khác phải kể đến phương pháp SRC-I SRC-II (Solvent Refined Coal) Ngoài ra, có phương pháp khác Tập đoàn NUS (Mỹ) triển khai cấp sáng chế vào năm 1976 Theo phương pháp này, than nghiền khô trộn với chất xúc tác 1% molypđen Quá trình hiđro hóa xảy điều kiện nhiệt độ áp suất cao tạo khí tổng hợp Sản phẩm cuối phương pháp dạng nhiên liệu lỏng, dầu thô (napta), có chứa lượng nhỏ NH3 lượng đáng kể CO2 Phương pháp cacbon hóa nhiệt độ thấp (LTC) có khả chuyển hóa than thành dạng nhiên liệu lỏng Than luyện khoảng nhiệt độ 450° đến 700°C, thấp so với nhiệt độ cốc hóa luyện kim (800 – 1000°C) nhiệt độ này, nhựa than tạo nhiều sau chế biến thành nhiên liệu lỏng Khí hóa phương pháp chuyển hóa loại vật liệu chứa cacbon than, dầu mỏ, nhiên liệu sinh học, sinh khối thành cacbon monoxit hydro thông qua phản ứng với oxy nước nhiệt độ cao Sản phẩm khí sau phản ứng gọi khí tổng hợp dạng nhiên liệu Khí hóa phương pháp tạo lượng từ dạng vật liệu hữu khác Ưu điểm phương pháp khí hóa sử dụng khí tổng hợp hiệu nhiều so với việc đốt trực tiếp nguồn nhiên liệu ban đầu đốt nhiệt độ cao Khí tổng hợp đốt trực tiếp động đốt trong, sử dụng để sản xuất methanol hydro chuyển hóa thành nhiên liệu tổng hợp nhờ phương pháp Fischer-Tropsch Phương pháp khí hóa áp dụng với loại nhiên liệu ích khác phế thải hữu hay sinh khối Quá trình đốt nhiệt độ cao giúploại bỏ thành phần tro ăn mòn clorua, kali tạo thành sản phẩm khí Công nghệ khí hóa tích hợp-Intergrated gasification combined cycle (IGCC) Hiện nay, khí hóa nhiên liệu hóa thạch phương pháp áp dụng rộng rãi quy mô công nghiệp để sản xuất điện Hầu vật liệu hữu gỗ, sinh khối, hay phế liệu chất dẻo sử dụng làm nhiên liệu khí hóa Quá trình khí hóa dựa phản ứng hóa học nhiệt độ 700°C Trong lò khí hóa, vật chất chứa cacbon trải qua phản ứng khác nhau: Quá trình nhiệt phân xảy hạt cacbon bị nung nóng Hơi thoát ra, lại than (30%) Phản ứng dựa đặc tính vật liệu chứa cacbon xác định cấu trúc hợp phần than tham gia phản ứng khí hóa Quá trình đốt xảy chất dễ bay than phản ứng với oxi tạo thành cacbon đioxit cacbon monoxit cung cấp nhiệt cho phản ứng khí hóa Gọi C hợp chất hữu chứa cacbon phản ứng xảy sau: Quá trình khí hóa xảy than phản ứng với cacbon đioxit nước để tạo cacbon monoxit hyđro thông qua phản ứng: Ngoài ra, giai đoạn hồi khí phản ứng chuyển dịch khí – nước ( water gas shift reaction) đạt cân nhanh môi trường nhiệt độ lò khí hóa Điều làm cân nồng độ cacbon monoxit, nước, cacbon đioxit hydro: Về bản, lượng giới hạn oxy không khí tham gia lò phản ứng khiến cho lượng chất hữu bị cháy, tạo cacbon monoxit lượng, tiếp tục làm cho phản ứng xảy ra, chuyển hóa chất hữu thành hyđro cacbon đioxit Những lợi ích môi trường Những lợi ích môi trường trình khí hóa chủ yếu khả giảm đáng kể phát thải SOx, NOx hạt vật chất đốt nhiên liệu khí chuyển hóa từ than Lượng lưu huỳnh có than chuyển hóa thành sunfua hydro thu giữ lại Trong nhiều phương pháp, khí lưu huỳnh tách dạng chất lỏng rắn có khả thương mại Trong nhà máy sử dụng công nghệ chu trình hỗn hợp khí hóa phát điện (IGCC), khí tổng hợp sản xuất chủ yếu dạng ni-tơ nhiên liệu Lượng NOx phát thải từ tuabin chạy khí đốt ngang lượng NOx phát thải từ nhiệt Làm loãng khí tổng hợp khiến cho lượng phát thải khí NOx mức 15 phần triệu (ppm) Sử dụng chất xúc tác có chọn lọc (SCR) đạt hiệu suất cháy ngang với khí tự nhiên Một số phương pháp kiểm soát phát thải khí tiên tiến khác triển khai có khả giảm thiểu phát thải NOx xuống mức phần triệu (ppm) từ tua bin sử dụng khí hydro