Teknologi coldry untuk pengeringan batubara peringkat rendah

Teknologi dingin untuk pengeringan batubara peringkat rendah

Teknologi Coldry sedang dikembangkan oleh Environmental Clean Technologies (ECT) Limited, Australia. Teknologi ini terdiri dari pengusiran air dari berbagai jenis batubara peringkat rendah (batubara lignit dan batubara sub-bituminus) yang mengandung kadar air hingga 70% ke dalam pelet setara dengan nilai kalori tinggi (CV) black coal equivalent (BCE) dengan kadar air sekitar 10%. BCE berarti bahwa nilai energi bersih pelet Coldry memiliki kisaran yang sama dengan banyak batubara hitam.

Teknologi Coldry adalah proses yang dipatenkan yang mengubah bentuk berpori alami dari batubara peringkat rendah untuk menghasilkan pelet kering dan padat melalui proses yang disebut sebagai 'brown coal densification' (BCD). Teknologi ini didasarkan pada penelitian yang awalnya dilakukan oleh CRA dan University of Melbourne pada awal 1980-an. Teknologi ini telah didemonstrasikan pada skala pilot plant di pabrik Bacchus Marsh Coldry. Pabrik ini ditugaskan pada tahun 2004, ditingkatkan dengan sistem pemulihan air pada tahun 2007, dan ditingkatkan pada tahun 2011 sehingga dapat menghasilkan hingga 20.000 ton pelet Coldry BCE per tahun. Proses ini telah diuji dan terbukti berhasil pada berbagai jenis batubara peringkat rendah.

Prinsip proses

Proses Coldry menggabungkan dua aspek unik yaitu (i) densifikasi batubara coklat, dan (ii) pemanfaatan limbah panas. Proses ini merangsang reaksi kimia alami di dalam batubara. Reaksi ini mempolimerisasi situs aktif dalam senyawa batubara dan mengeluarkan air yang terikat secara kimia. Polimerisasi situs aktif meruntuhkan struktur pori batubara dan mengeluarkan air yang terperangkap secara fisik. Air yang dikeluarkan bermigrasi ke permukaan pelet batubara. Air permukaan diuapkan dengan memanfaatkan limbah panas dari pembangkit listrik (PP) yang berdekatan.

BCD adalah fenomena alam dimana struktur fisik batubara berubah dari bahan mentah yang basah, lunak, gembur menjadi bahan yang padat, kering, dan keras. Dibutuhkan jenis pemrosesan yang sangat spesifik untuk menerapkan tegangan geser dari waktu ke waktu untuk memicu BCD. Desain peralatan pemrosesan utama dan parameter operasi disesuaikan dengan karakteristik batubara mentah.

Penerapan jumlah geser mekanis yang tepat pada batubara mentah menghasilkan 'pasta' batubara yang lunak dan mudah dibentuk dan ini memungkinkan ekstrusi pasta bertekanan rendah untuk membentuk pelet. Hal mendasar di sini adalah bahwa uap air yang terperangkap secara fisik dimobilisasi dan, karena uap air ini bermigrasi ke permukaan pelet dan menguap, struktur berpori pelet runtuh dan menjadi padat.

Kontrol laju pengeringan dalam jangka waktu yang dapat diprediksi merupakan aspek penting dari proses Coldry. Selanjutnya, karena pembangkitan panas melalui metode tradisional relatif mahal, proses Coldry memanfaatkan sumber energi limbah dan mengarahkan panas ke pengeringan suhu rendah dari pelet. BCD berlangsung idealnya dalam kisaran 40 derajat C hingga 70 derajat C.

Kimia teknologi Coldry ditunjukkan pada Gambar 1.

Gbr 1 Teknologi Kimia Coldry

Proses teknologi Coldry memiliki tiga tahapan proses yang berbeda berikut ini.

• Geser mekanis – Ini untuk melepaskan uap air yang terperangkap secara fisik, yang dicapai melalui penghancuran struktur berpori batubara. Proses pemotongan mekanis ini menghasilkan bubur batubara yang konsistensinya sesuai untuk ekstrusi.
• Ekstrusi – Ekstrusi dilakukan dari bubur batubara untuk menghasilkan pelet dengan dimensi optimal untuk pengeringan selanjutnya.
• Pengeringan – Pengeringan dilakukan untuk menguapkan uap air yang dimobilisasi di dalam pelet sehingga menghasilkan produk jadi yang memiliki kadar air kurang dari 15%. Untuk pengeringan, energi limbah dari PP yang berdekatan digunakan. Energi limbah tingkat rendah dari sumber lain juga dapat digunakan untuk pengeringan pelet.

Proses pengeringan batubara

Proses Coldry memiliki enam langkah berikut. Lembar aliran proses ditunjukkan pada Gambar 2.

• Penyaringan dan kontrol umpan – Batubara mentah peringkat rendah yang memiliki kadar air dalam kisaran 30% hingga 70% digiling hingga ukuran kurang dari 8 mm. Batubara giling dengan konsistensi gembur lunak dimasukkan ke dalam bak penampung dan disaring. Surge bin adalah hopper penyimpanan yang memiliki pengontrol umpan kecepatan variabel otomatis. Penyaringan batubara tanah menghilangkan ukuran besar dan kontaminan (benda asing) sebelum penambahan sedikit air. Penyaringan batubara tanah memastikan umpan seragam ke langkah proses berikutnya. Jumlah air yang dapat ditambahkan tergantung pada kadar air yang diterima dalam batubara dan dapat mencapai 5%.
• Atrisi dan ekstrusi – Batubara setelah penambahan air diumpankan ke 'attritioner'. Di attritioner, permukaan batubara digosok dan dicukur untuk membentuk pasta batubara. Pencampuran intensif selama penggosokan permukaan batubara memulai reaksi kimia eksotermis alami di dalam batubara dan ini menghasilkan proses alami untuk mengeluarkan baik air yang terperangkap secara kimia maupun yang diserap secara fisik ke dalam struktur pori batubara. Reaksi akan dipercepat ketika campuran plastis ini diekstrusi di bawah tekanan rendah. Batubara yang diekstrusi dikirim ke 'unit pengkondisian' melalui ban berjalan.
• Pengkondisian – Pengkondisian dilakukan pada sabuk pengkondisian di mana pelet pasta batubara yang diekstrusi dipanaskan selama sekitar satu jam dengan udara hangat pada 40 derajat C. Pengkondisian batubara yang diekstrusi melakukan pengeringan permukaan batubara untuk menyediakan cukup kekuatan hijau untuk itu, sehingga dapat menahan transisi ke langkah berikutnya dari 'pack bed dryer' (PBD). Ketangguhan batubara yang diekstrusi digambarkan oleh peningkatan tingkat permukaan kering dan kekencangan. Selanjutnya, dengan pengerasan, produk berkontraksi dan terpisah menjadi pelet. Udara hangat yang dibutuhkan untuk menguapkan air permukaan selama pengkondisian serta untuk pengeringan pack bed dihasilkan melalui pertukaran panas dengan panas buangan dari PP yang berdekatan.
• Pack bed drying – Pelet batubara lembab yang masuk dari unit conditioning dikeringkan lebih lanjut dalam PBD vertikal ke tingkat kelembaban tertinggi. Udara hangat dari PP yang berdekatan disirkulasikan melalui pengering untuk menghilangkan uap air dari pelet. Reaksi pengikatan silang diselesaikan di dalam pengering sehingga meningkatkan kekuatan ke tingkat yang cukup untuk menahan penanganan dan pengangkutan massal. Kelembaban akhir dalam pelet kering biasanya dalam kisaran 10% sampai 14%. Faktor-faktor yang mempengaruhi kadar air akhir adalah (i) kadar air batubara run-of-mine, (ii) karakteristik batubara umpan, (iii) suhu yang disediakan oleh unit penukar panas, dan (iv) waktu pengeringan.
• Pemulihan air- Udara hangat yang meninggalkan PBD sekitar 30 derajat C dan sangat jenuh. Kadar air dari udara hangat jenuh ini mengembun ketika didinginkan. Air yang dipulihkan ini dikumpulkan dan dapat digunakan di PP yang berdekatan atau tempat lain karena tidak memiliki polutan.
• Produk Coldry pellet – Batubara peringkat rendah yang masuk kini telah diubah menjadi produk BCE melalui penghilangan permanen air yang terperangkap secara struktural dan fisik. Produk SM dari proses ini dikenal sebagai pelet Coldry. Ini memiliki kandungan energi yang tinggi, stabil, dan tidak mengalami rehidrasi. Dapat diangkut untuk digunakan. Ciri khas pelet Coldry adalah (i) diameter -16 mm, (ii) panjang – 45 mm, (iii) bulk density – sekitar 700 kg/cu cm – 750 kg/cu cm, (iv) kadar air sekitar 12%, dan (v) nilai kalor tinggi – 5550 kkal/kg.

Gbr 2 Flow sheet proses Coldry

Desain dan integrasi skala komersial dengan pembangkit listrik

Berdasarkan pabrik percontohan Coldry, desain pabrik Coldry skala komersial telah siap. Pabrik komersial Coldry dirancang untuk menjadi modular dan karenanya dapat diskalakan. Pendekatan modular berarti semua bagian pabrik dapat dibuat di luar lokasi, kemudian diangkut dalam wadah dan dirakit.

Modul pabrik Coldry telah dirancang untuk menghasilkan (i) 340.000 ton per tahun pelet Coldry dari 60% batubara kelembaban, 440.000 ton per tahun pelet Coldry dari 50% batubara kelembaban, atau 600.000 ton pelet Coldry dari 40% kelembaban. batu bara.

Proses Coldry dapat diintegrasikan dengan PP. Pulverizer di PP menggiling pelet Coldry menjadi bubuk batubara yang cocok untuk injeksi ke boiler pembakaran batubara bubuk PP. Air pendingin dari kondensor PP yang bertemperatur lebih tinggi dipompa ke proses Coldry untuk pertukaran panas. Air yang kembali dari penukar panas Coldry berada pada suhu yang lebih rendah tetapi masih membutuhkan pendinginan lebih lanjut. Air yang dipulihkan dari proses Coldry ini dapat diumpankan ke sirkuit pendingin PP sehingga mengurangi kebutuhan untuk mengambil air dari sumber lain. Integrasi proses Coldry dengan PP ditunjukkan pada Gambar 3.

Gbr 3 Integrasi proses Coldry dengan pembangkit listrik

Manfaat proses Coldry

Proses coldry memiliki beberapa manfaat. Manfaatnya dijelaskan di bawah ini.

Manfaat proses – Manfaat proses dari proses Coldry adalah (i) Ini memanfaatkan energi limbah kelas rendah sebagai sumber energi utamanya dan karenanya prosesnya ekonomis dan mengurangi jejak CO2, (ii) mengurangi kehilangan air evaporatif pada PP yang berdekatan (satu ton air yang dipulihkan dalam proses sama dengan satu ton kehilangan air evaporatif melalui menara pendingin PP), (iii) memungkinkan pemulihan hingga 95% air yang dikeluarkan dalam pengeringan batubara mentah, (iv) prosesnya sederhana dan mekanis memberikan keandalan tinggi dan perawatan lebih mudah, (v) proses berlangsung pada suhu rendah dan tekanan rendah sehingga mengurangi konsumsi energi dan meningkatkan masa pakai peralatan, (vi) prosesnya modular dan terdiri dari komponen pra-fabrikasi untuk pemasangan yang lebih mudah, dan (vii) menghasilkan air berkualitas tinggi sebagai produk sampingan yang siap untuk penggunaan industri langsung tanpa pengolahan yang mahal, dan dapat diminum dengan sedikit penyaringan.

Manfaat produk – Manfaat pelet Coldry adalah (i) pelet memiliki nilai kalor yang ditingkatkan, (ii) pelet tidak menyerap kembali air atmosfer, (iii) pelet memiliki risiko pembakaran spontan yang rendah dan cocok untuk transportasi, (iv) pelet mempertahankan bahan yang mudah menguap bernilai tinggi dari batubara mentah sehingga bahan baku ideal untuk proses hilir seperti gasifikasi, batubara menjadi cair dan bahan kimia turunan batubara lainnya, dan (v) kadar abu rendah yang berasal dari batubara mentah (sama dengan belerang).