Pristine‑M: Pengeringan Batubara Tingkat Lanjut untuk Bahan Bakar Bersih dan Efisien
Teknologi Proses Pristine-M untuk Pengeringan Batubara Peringkat Rendah
Teknologi proses Pristine-M untuk pengeringan batubara peringkat rendah sedang dikembangkan oleh Clean Coal Technologies, Inc. (CCTI). Ini adalah teknologi yang dipatenkan untuk mengonversi batubara peringkat rendah mentah menjadi bahan bakar yang lebih bersih dan lebih efisien saat terbakar. Ini memenuhi kebutuhan akan batubara dengan kadar air rendah yang ekonomis untuk diangkut, stabil selama transportasi dan tidak mereabsorpsi air. Pristine-M adalah teknologi de-air batubara dengan biaya rendah yang berhasil mengeringkan batubara dan menginstabilkan secara murah menggunakan materi mudah udar (VM) yang dirilis oleh batubara mentah masukan.
Proses Pristine-M mengurangi kadar air batubara peringkat rendah, sambil juga menginstabilkan dan menyegel batubara yang telah dirawat untuk mencegah penyerapan ulang air dan pembakaran spontan. Proses ini juga meningkatkan nilai kalori (CV) batubara peringkat rendah ke nilai yang dapat dibandingkan dengan batubara bituminous. Pristine-M adalah tahap ketiga dari pengembangan proses. Dua tahap lainnya adalah ‘Pristine-SA’ dan ‘Pristine’.
Pristine-SA adalah teknologi tahap pengembangan yang dirancang untuk menghilangkan 100 % VM dalam batubara mentah masukan. Untuk mencapai pembakaran stabil, batubara yang dirawat Pristine-SA harus dicampur-panaskan dengan biomassa yang telah dirawat atau gas alam. Proses ini menghasilkan bahan bakar bersih, menghilangkan kebutuhan akan pemutar emisi dan produksi sampingan limbah desulfurisasi gas buang (FGD) yang beracun. Pristine-SA memberikan produk batubara serbaguna yang dapat digunakan untuk menghasilkan berbagai produk non-bahan bakar.
Teknologi warisan CCTI, ‘Pristine’, dirancang untuk menghilangkan air dan VM sesuai kebutuhan. Faktor yang menentukan pengurangan VM adalah desain boiler dan kebutuhan akan sejumlah VM yang tetap dalam batubara untuk memastikan pembakaran yang tepat. Produk akhir adalah batubara kering yang lebih bersih saat terbakar.
Teknologi Pristine-M CCTI adalah teknologi de-hidrasi batubara yang dipatenkan dan dengan biaya rendah. Proses Pristine-M dimulai dengan ekstraksi VM dalam bentuk cair dari batubara peringkat rendah. Setelah air dihilangkan dari batubara yang ditargetkan, volatur cair digunakan melalui proses ‘penyerapan’ untuk mengisi pori batubara yang telah dihidrasi. Hasil akhir adalah batubara yang tidak dapat menembus, stabil dengan kandungan CV yang ditingkatkan. Batubara stabil ini dapat diangkut secara ekonomis dan digunakan untuk pembangkit listrik tenaga batu bara.
Teknologi proses Pristine-M telah dikembangkan untuk memenuhi kebutuhan mendesak akan cara ekonomis untuk mengeluarkan air dari batubara yang kadar airnya tinggi (30% – 60%), tetapi di mana pengurangan VM tidak diperlukan atau, jika terjadi, membuat VM terlalu rendah agar batubara dapat mempertahankan pembakaran dalam boiler batubara bubuk (PC). Teknologi baru ini melengkapi teknologi Pristine yang ada. Ini membangun pada ilmu yang memperkuat proses Pristine dan menggabungkan konsep unik yang dikenal sebagai ‘Penyetoran Fase Uap’.
Teknologi Pristine-M terdiri dari proses ‘gasifikasi ringan’ yang menghilangkan air dan VM tanpa menggiling atau melem batubara. Batubara tetap sangat tahan terhadap penyerapan ulang air karena secara alami dilapisi dalam proses. Proses pengingkatan batubara didasarkan pada proses pengayaan yang sudah lama terbukti dan menggunakan komponen serta peralatan siap pakai. Proses dapat menghilangkan hingga 90 % polutan kimia dari batubara, sehingga membantu mengatasi masalah emisi yang mempengaruhi pembangkit listrik tenaga batu bara.
CCTI telah membuat fasilitas di Oklahoma, USA pada Desember 2015 untuk validasi teknologi Pristine-M. Tes yang dilakukan di fasilitas tersebut telah mengonfirmasi (i) de-hidrasi batubara yang sukses, (ii) pengayaan batubara yang sukses (peningkatan nilai CV), (iii) stabilisasi batubara yang sukses, dan (iv) produksi produk akhir yang stabil dan bebas debu yang sukses. Fasilitas pengujian kini dipindahkan ke Wyoming. Fasilitas uji telah dirancang dan dibangun sebagai prototipe proses dengan ukuran sekitar 0,1 kali ukuran skala komersial.
Konsep proses CCTI didasarkan pada pemurnian batubara sebelum digunakan. Teknologi Pristine-M berusaha memurnikan batubara dengan menghilangkan polutan dari batubara sebelum digunakan. Dengan demikian, polutan dapat ditangkap dalam keadaan murni, tidak dicampur, dan dalam volume yang jauh lebih kecil untuk pembuangan atau penggunaan ulang di tempat lain. Teknologi Pristine-M menghilangkan teknologi penghapusan polutan setelah pembakaran yang mahal seperti pemutar gas buang dan limbah pemutar serta mengurangi emisi karbon.
Proses Pristine-M mengatasi tiga tantangan dasar yang terkait dengan pengeringan batubara. Tantangan-tantangan ini adalah (i) menghasilkan batubara kering yang tidak mereabsorpsi air, (ii) menghasilkan batubara kering yang tidak memiliki kecenderungan untuk menjadi rapuh, resulting in excessive fines production so that it can be safely transported with minimal risk of spontaneous combustion, dan (iii) proses harus murah dan ekonomis viable. Proses tidak memerlukan penggilingan batubara mentah masukan. Batubara yang telah dirawat mempertahankan sebagian besar distribusi ukuran awalnya dan hampir tidak mengalami degradasi. Oleh karena itu, produk akhir tidak memerlukan briquetisasi atau pelemesan.
Proses Pristine-M adalah proses kontinu yang terdiri dari tiga tahap terpisah. Yaitu (i) dryer, (ii) devolatizer, dan (iii) stabilizer. Proses menggunakan devolatizer untuk menghasilkan gas yang digunakan untuk panas proses serta untuk menginstabilkan batubara kering. Hanya sebagian kecil dari batubara mentah masukan (biasanya kurang dari 7 %) yang di-devolatize. Parameter proses dioptimalkan sehingga hanya menghasilkan cukup gas volatur untuk tujuan yang disebutkan. Hasil samping cair tidak diinginkan dalam proses ini. Batubara devolatize berlebih dicampur kembali dengan batubara kering dan stabil di akhir proses dan, demikian, tidak hilang.
Lembar aliran proses yang menunjukkan tiga tahap diberikan di Fig 1.
Fig 1 Lembar aliran proses Pristine-M
Tahap pertama terdiri dari dryer menggunakan teknologi untuk mempertahankan pertukaran panas optimal dengan footprint minimal. Pengeringan berlangsung pada sekitar 120 derajat C, suhu yang memadai untuk mengusir air bawaan dengan tingkat pengusiran, misalnya, hingga 15 % atau 10 % atau 5 %, merupakan fungsi dari waktu tinggal, kedalaman ranjang dan suhu. Beberapa jenis batubara memiliki kecenderungan untuk degradasi menjadi debu halus sebagai fungsi dari sejauh mana batubara mentah masukan dikeringkan. Dalam hal ini, pengelaran air dikurangi jika tidak briquetisasi batubara kering diperlukan. Ketika debu berlebih (partikel batubara dengan ukuran partikel rata-rata <6 mm), ada dalam batubara masukan, debu dapat diproses secara terpisah atau dibakar untuk menyediakan panas proses, opsi mana yang terbukti paling ekonomis untuk aplikasi tertentu.
Dalam tahap kedua proses, slip stream dari batubara yang telah dihilangkan kelembaban dari dryer adalah (biasanya 5 % hingga 10 %) dihilangkan dari aliran utama dan dikirim ke devolatizer. Devolatizer beroperasi pada 400 derajat C hingga 450 derajat C untuk meng-devolatize slip stream batubara. Semua gas yang berevolusi dikirim ke tahap ketiga (stabilizer), sementara semua gas yang tidak dapat menguap dibakar untuk panas proses. Proses dioptimalkan untuk menghasilkan cukup gas dan uap untuk panas proses dan untuk menginstabilkan batubara yang telah dihilangkan kelembabannya. Produk dari devolatizer dapat dicampur kembali dengan batubara yang telah dihilangkan kelembabannya dan stabil, jika diinginkan.
Dalam tahap ketiga proses yang merupakan fase stabilisasi/ Penyetoran Fase Uap, VM diumpankan ke dalam wadah yang dirancang khusus yang memungkinkan VR diserap ke dalam pori batubara yang telah dihilangkan kelembabannya dari tahap pertama. Uap volatur menembus pori batubara yang kosong karena hilangnya air, serta melapisi permukaan batubara. Tindakan ini menyegel permukaan batubara, sehingga mencegah penyerapan ulang air, pembakaran spontan dan kecenderungan untuk hancur. Untuk mencapai hasil yang diinginkan, parameter stabilisasi ditetapkan berdasarkan profil kimia batubara mentah masukan.
Proses Pristine-M membuat batubara tidak dapat menembus. Juga integritas struktural batubara dipertahankan dan nilai panasnya dapat ditingkatkan melebihi nilai yang dicapai dengan hanya pengusiran air. Indeks Giling Hardgrove (HGI) dari produk batubara tetap sama dengan batubara masukan. Batubara kering tidak memiliki kecenderungan untuk pecah dalam transportasi dan juga memiliki umur simpan yang cukup lama untuk bertahan transportasi laut atau permukaan yang lama dan waktu lama di yard batubara yang terkena elemen. Sampel batubara kering telah bertahan lebih dari 6 bulan di luar ruangan, tanpa perlindungan, tanpa penyerapan ulang air.
Proses Pristine-M modular. Modul komersial yang dirancang untuk mengumpan throughput 30 ton per jam dan menangani batubara mentah masukan dengan 50 % air memiliki kapasitas untuk menghasilkan sekitar 160.000 ton batubara kering per tahun. Pabrik satu juta ton per tahun berdasarkan proses Pristine-M terdiri dari 6 modul tersebut. Proses kontinu dengan waktu tinggal diperkirakan sekitar 15 menit, tergantung pada tingkat pengusiran air dan air bawaan dalam batubara. Pabrik beroperasi pada tekanan 1 atmosfer.
Modul proses Pristine-M dikonfigurasi untuk beroperasi secara independen dan paralel satu sama lain, sehingga memungkinkan modul individu untuk diambil secara offline untuk pemeliharaan terjadwal / tidak terjadwal atau kerusakan yang tidak terdugang tanpa gangguan pada modul lain. Kapasitas tambahan, sesuai kebutuhan, disediakan melalui modul tambahan. Dengan menggabungkan komponen off-the-shelf yang tersedia secara komersial, desain menghindari kebutuhan akan peralatan buatan khusus yang menambahkan biaya modal pabrik. Pabrik dikontrol dan dioperasikan melalui sistem kontrol proses yang canggih.
Ketika ada variasi signifikan dalam batubara masukan (struktural, kimia, atau air bawaan), pabrik pengeringan Pristine-M dirancang untuk menangani batubara yang berbeda. Sistem kontrol pabrik secara otomatis menyesuaikan perbedaan, dalam rentang terbatas. Juga mungkin untuk menjalankan batubara dengan karakteristik yang berbeda melalui proses secara bersamaan, menggunakan modul terpisah yang dapat menangani perbedaan dengan tepat.
Keuntungan Proses Pristine-M
Berikut adalah keuntungan dari proses Pristine-M.
Keuntungan proses – Ini mencakup (i) waktu proses rendah yang antara 5 menit hingga 10 menit, (ii) spesifikasi produk dapat disesuaikan, (iii) berbagai macam batubara masukan dapat diproses karena ada kontrol dan optimisasi proses melalui pengontrol logika terprogram berbasis pengetahuan (PLC), (iv) cocok untuk ukuran batubara masukan 0 mm hingga 50 mm, (v) proses beroperasi pada tekanan atmosfer, dan (vi) proses memiliki desain modular dan dapat discale.
Keuntungan produk – Ini mencakup (i) tidak ada penyerapan ulang air, (ii) tidak ada pembakaran spontan produk batubara, (iii) tidak ada degradasi ukuran, (iv) produk batubara adalah bahan baku gasifier ideal, (v) produk batubara memiliki tingkat VM yang optimal untuk memaksimalkan pembakaran, (vi) Produk batubara bebas debu sehingga mengurangi polusi debu batubara saat mengangkut batubara, (vii) ada penurunan CO2 dan polutan berbahaya, dan (viii) biaya modal dan operasi rendah.
