تقنيات الفحم النظيف: نظرة عامة | Ecorestoration
تقنيات الفحم النظيف: نظرة عامة!
الفحم هو مصدر الوقود الأحفوري الأكثر وفرة وواسع الانتشار في العالم. الفحم هو وقود مهم للغاية في العالم وسيبقى كذلك. يتم تلبية حوالي 23 ٪ من احتياجات الطاقة الأولية من قبل الفحم ويتم توليد 39 ٪ من الكهرباء من الفحم. يعتمد حوالي 70٪ من إنتاج الصلب العالمي على المواد الخام للفحم. تتوقع وكالة الطاقة الدولية زيادة بنسبة 43٪ في استخدامها من عام 2000 إلى عام 2020.
ينتج الفحم المحترق حوالي 9 بليون طن من ثاني أكسيد الكربون كل عام والذي يتم إطلاقه في الجو. حوالي 70 ٪ من هذا يجري من توليد الطاقة. حرق الفحم مثل لتوليد الطاقة يؤدي إلى مجموعة متنوعة من النفايات. وتضع التقديرات الأخرى انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن توليد الطاقة في ثلث الإجمالي العالمي لأكثر من 25 مليار طن من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.
يعتبر حرق الفحم دون زيادة مستويات ثاني أكسيد الكربون أحد التحديات التكنولوجية الكبرى. في النباتات التقليدية ، يتم حرق الفحم مع الهواء الزائد لإعطاء الاحتراق الكامل مما يؤدي إلى ثنائي أكسيد الكربون مخفف جدا.
ويظهر مفهوم تكنولوجيات "الفحم النظيف" الجديد بهدف التصدي لهذا التحدي وترك الموارد الضخمة من الفحم لاستخدامها من قبل الأجيال القادمة دون الإسهام في الاحترار العالمي. تقنيات الفحم النظيف هي مجموعة متنوعة من الاستجابات المتطورة للشواغل البيئية في أواخر القرن العشرين .
تم تطبيق العديد من العناصر لسنوات عديدة للتحكم في الانبعاثات. لقد كان تنظيف الفحم بواسطة الغسيل هو الممارسة المعتادة في البلدان المتقدمة لبعض الوقت لخفض انبعاثات الرماد وثاني أكسيد الكبريت عند حرق الفحم. وتقوم المرسبات الكهروستاتيكية وفلاتر النسيج بإزالة 99٪ من الرماد المتطاير من غازات المداخن ، وتستخدم هذه التقنيات على نطاق واسع.
إن إزالة الكبريت من غاز المداخن تقلل من إنتاج ثاني أكسيد الكبريت إلى الغلاف الجوي بنسبة تصل إلى 97٪ ، وتعتمد المهمة على مستوى الكبريت في الفحم ومقدار التخفيض. يستخدم على نطاق واسع في البلدان المتقدمة. تسمح الشعلات المنخفضة NO x للمحطات التي تعمل بالفحم بخفض انبعاثات أكسيد النيتروجين بنسبة تصل إلى 40٪. إلى جانب تقنيات إعادة الحرق ، يمكن تقليل مستوى NOx بنسبة 70٪ والاختزال التحفيزي الانتقائي يمكن أن ينظف 90٪ من انبعاثات أكاسيد النيتروجين.
إن التقنيات المتقدمة مثل الدورة المتكاملة المتكاملة للتغويز والاحتراق بالميكروويف المضغوط تساعد على زيادة الكفاءة الحرارية بنسبة تصل إلى 45٪. يعمل تحويل الغاز على تحويل الفحم إلى غاز قابل للاحتراق مع الحد الأقصى من الطاقة الكامنة من الفحم الموجود في الغاز.
خطوة تغويز هو الانحلال الحراري من 400 درجة مئوية ، حيث الفحم ، في غياب الأكسجين ، يعطي بسرعة الفحم الغنية الغنية بالكربون والمتطايرة الغنية بالهيدروجين. في الخطوة الثانية ، يتم تغويز char من 700 درجة مئوية حتى ينتج الغاز ، وترك الرماد. مع تغذية الأكسجين ، لا يتم تخفيف الغاز بالنيتروجين. التفاعلات الرئيسية هي C + O 2 إلى CO و تفاعل غاز الماء C + H 2 O إلى CO و H 2 ؛ التفاعل الثاني ماص للحرارة.
في عملية التغويز بما في ذلك استخدام الأكسجين ، يكون عرض O 2 أقل بكثير من المطلوب للاحتراق الكامل لإنتاج CO و H 2 . إن تفاعل تحويل الماء CO + H 2 O الذي يعطي CO 2 + H 2 هو جزء أساسي من عملية التغويز لالتقاط ثاني أكسيد الكربون واستخدام الهيدروجين كوقود نهائي للتوربين الغازي لإنتاج الكهرباء.
ويتمثل التحدي الأكبر في جعل تكلفة هذا الانخفاض كافية لـ "الفحم النظيف" للتنافس مع الطاقة النووية على أساس انبعاثات قريبة من الصفر بالنسبة لقوة التحميل الأساسية. هذه التقنيات تتحرك بسرعة كبيرة لأن لديها القدرة على توفير " قرب الانبعاثات". إن حقن ثاني أكسيد الكربون السائل في طبقات جيولوجية عميقة مثل طبقات الفحم غير القابلة للتفتيت حيث يتم كثفها لتهوين الميثان هو إستراتيجية أخرى محتملة للتخلص منها.
تجري الأبحاث حول عزل ثاني أكسيد الكربون جغرافيًا في عدة أجزاء من العالم. ويبدو أن الإمكانات الرئيسية هي طبقات المياه الجوفية المالحة العميقة وحقول النفط والغاز المنضب حيث من المتوقع أن يظل ثاني أكسيد الكربون غازًا فوق الحرج لآلاف السنين مع بعض الذوبان. يتطلب التخزين الواسع النطاق لثاني أكسيد الكربون الناتج عن توليد الطاقة شبكة أنابيب واسعة النطاق في مناطق مكتظة بالسكان ولكن لها تأثيرات على السلامة.
تقترب العديد من محطات الطاقة التي تعمل بالفحم من التقاعد ، ويمنح استبدالها مجالا واسعا للكهرباء النظيفة. وإلى جانب الطاقة النووية وتسخير مصادر الطاقة المتجددة ، فإن أحد الأمل في ذلك هو من خلال تقنيات "الفحم النظيف" التي أعطيت أولوية قصوى لتمويل البحث والتطوير.
