Подземная газификация угля: вариант декарбонизации и источник водорода?

В целом ПХГ имеет как стратегические преимущества, так и огромные экологические и геологические риски. Индии придется все взвесить, прежде чем продолжить

Эта статья является частью серии «Комплексный энергетический мониторинг: Индия и мир».

Первый пилотный проект подземной газификации угля (ПГУ) в Индии был реализован на блоке шахты Вастан в Сурате, штат Гуджарат, компанией ONGC (Oil & Natural Gas Corporation Limited) в сотрудничестве с Gujarat Industries Power Company Ltd (GIPCL) в 2010 году. ONGC взяла на себя принадлежащий GIPCL участок блока рудника Вастан в Нани-Нароли, Суратский район, Гуджарат, в качестве пилотного проекта НИОКР по созданию технологии UCG в сотрудничестве с Национальным горным исследовательским центром-Горный институт им. Скочинского (НМИЦ-СИМ), Россия. Соглашение о сотрудничестве (AOC) о сотрудничестве в сфере услуг, эксплуатации, разработок и исследований, связанных с UCG в Индии, с ONGC было продлено до марта 2020 года. ONGC и Neyveli Lignite Corporation Limited (NLC) совместно определили ряд объектов. для изучения их пригодности к UCG. Это Тадкешвар в Гуджарате и Ходу-Синдхари и Восточная Курла в Раджастане. Еще один объект был совместно выявлен ONGC и GMDC (Gujarat Mineral Development Corporation Limited) в Сурке в районе Бхавнагар, Гуджарат. Данные всех месторождений были проанализированы для оценки пригодности этих участков для ПХГ. Все участки признаны пригодными для разведки ПГУ. Прогресс в реализации проектов ПГУ идет медленно, но может ли он стать вариантом декарбонизации угля в Индии?

Подземная газификация угля (ПГУ) — это частичное сжигание угольного пласта на месте с получением полезного газа посредством тех же химических реакций, которые происходят в наземных газификаторах. Это достигается путем нагнетания пара и воздуха (или кислорода) в угольный пласт, который затем поджигается для инициирования газификации. Обычно для продолжения газификации требуются температуры выше 1000°C. Продукты и побочные продукты газификации различаются в зависимости от природы угля, температуры, давления, а также от того, используется ли воздух или кислород. Продуктовые газы (синтетический газ или синтез-газ) состоят в основном из оксида углерода (CO), диоксида углерода (CO2), водорода (H2), метана (CH4) и в меньшей степени сероводорода (H2S) и некоторых продуктов пиролиза с более высокой молекулярной массой. . Независимо от использования, синтез-газ необходимо очищать с использованием коммерчески доступных технологий для удаления примесей, таких как твердые частицы, смолы и соединения серы, такие как H2S и карбонилсульфид (COS), чтобы его можно было использовать.

Электричество

Горячий синтез-газ из ПХГ можно использовать для производства пара для привода паровой турбины, вырабатывающей электричество, или его можно сжигать для производства пара для привода электрической турбины. Сингаз также можно напрямую подавать в топливный элемент, устойчивый к CO, для выработки электроэнергии низкого напряжения, которую можно повысить и подать в сеть.

Химическое сырье

Сингаз можно использовать в качестве химического сырья (после того, как соотношение H2 и CO будет соответствующим образом сбалансировано) для производства метанола, водорода, аммиака и других химических продуктов с использованием процесса Фишера-Тропша. Центральный институт горного дела и топливных исследований (CIMFR), Индия, определил метанол и жидкий нефтяной газ (СНГ) в качестве потенциальных продуктов газа, добываемого на предприятиях ПХГ. CIMFR производит 5 литров синтез-газа в день в рамках своего пилотного проекта UCG и перерабатывает 1,5 тонны угля в метанол в своем метанольном ректификаторе.

Производство водорода

Более веский аргумент в пользу UCG заключается в том, что уголь является очевидным источником водорода, который потенциально может стать важным энергоносителем будущего с почти нулевым выбросом углерода. UCG как генератор водорода в сочетании с твердооксидным топливным элементом (ТОТЭ) для непосредственной выработки электроэнергии был изучен индийскими экспертами. Интеграция с ТОТЭ дает два конкретных преимущества: (1) Анодный выхлоп ТОТЭ, имеющий высокую рабочую температуру, может использоваться для производства пара, необходимого для работы ПГУ, а также для риформинга синтез-газа для ТОТЭ (2) ТОТЭ может использоваться также служат селективным поглотителем кислорода из воздуха для эффективной системы производства углеродно-нейтральной электроэнергии из подземного угля. Термодинамический анализ интегрированной системы показывает значительное улучшение чистого теплового КПД по сравнению с традиционной установкой с комбинированным циклом.