Corpo Pagina

CCC/238

Miscelazione di carboni per soddisfare le esigenze delle centrali elettriche (CCC/238)

Lesley Sloss

Le centrali elettriche a carbone sono state progettate per bruciare carbone con caratteristiche ben definite, comunemente carboni locali o carboni che sono convenienti per la tipologia di impianti utilizzati. Tuttavia, nel corso del tempo, le problematiche legate all’estraibilità dei carboni e il cambiamento delle centrali, hanno spinto ad utilizzare materie prime disponibili che possono avere una resa differente rispetto a quelle considerate in fase di progettazione e per l’utilizzo delle quali si rende necessaria la miscelazione, al fine di ridurre gli effetti negativi sull’esercizio dell’impianto.
A livello globale, almeno il 20% delle centrali non possono raggiungere le rese progettuali a causa della difficoltà di approvvigionamento di carboni che soddisfino sistematicamente i requisiti della caldaia. Questo potrebbe portare ad una riduzione del 10% del rendimento degli impianti e può causare una perdita del 2% della produzione totale dal settore energetico globale. Ottimizzando la miscelazione dei carboni utilizzati, gli impianti possono aumentare la loro potenza, riducendo gli effetti negativi (come la corrosione e le incrostazioni) e potenzialmente ridurre le emissioni di inquinanti.
Il numero di carboni (non miscelati) che soddisfano lo standard di emissioni a livello globale tende sempre a diminuire; questo spinge verso l’alto la domanda di carboni compatibili, portando ad un aumento dei prezzi dei combustibili. La miscelazione consente l’utilizzo di carboni non conformi di qualità inferiore, aumentando così le riserve di carbone e garantendo lo sfruttamento delle riserve disponibili. La miscelazione di carbone importato e locale sta diventando sempre più importante. Un carbone di basso rango (ricco in ceneri) può essere miscelato con uno di grado superiore (importato) senza comportare una riduzione delle prestazioni termiche della caldaia, riducendo così il costo di produzione.
Quando il carbone locale diventa meno disponibile, di qualità inferiore o più costoso, diventa necessario l’utilizzo di miscele di carboni di importazione. Pertanto può essere difficile garantire le stesse caratteristiche in uscita dalla caldaia senza danneggiarla. Ad esempio, in regioni come l’India il maggiore impiego di carboni importati in caldaie che sono state progettate per differenti caratteristiche di carbone potrebbe portare a importanti problemi impiantistici. In alcuni casi la miscelazione del carbone viene utilizzato come una forma di controllo dell’inquinamento, come ad esempio la combinazione di carboni con alto tenore di zolfo poco costosi con carboni più costosi a basso tenore di zolfo, per garantire il rispetto dei limiti di emissione. E ‘anche possibile miscelare tipi diversi di carbone per massimizzare la riduzione di mercurio. Sono utilizzati molti metodi di miscelazione del carbone. I carboni possono essere miscelati direttamente in miniera, presso l’impianto di preparazione, o nella centrale. Il metodo scelto dipende dalle condizioni del sito, dal livello di miscelazione richiesto, dal quantitativo delle miscele da immagazzinare, dalla precisione richiesta e dall’uso finale dei carboni miscelati. Normalmente in grandi centrali si trattano grandi quantità di carbone, e viene utilizzato il metodo di impilamento con un sistema completamente meccanizzato. La presente relazione illustra le priorità nell’ambito delle tecnologie e dei processi di miscelazione del carbone considerando le caratteristiche chimiche e mineralogiche del combustibile al fine di verificare alcune possibili modifiche dell’impianto di produzione di energia. Dal momento che la maggior parte degli impianti sono stati progettati per bruciare un tipo specifico di carbone, l’utilizzo di carboni alternativi può causare notevoli problemi in caldaia come la riduzione di efficienza, la disponibilità ridotta di energia, la corrosione e i danni per incrostazioni. Il carbone è un complesso mix di caratteristiche fisiche e chimiche, alcune delle quali poco conosciute ma prevedibili a partire dalle proprietà dei carboni singoli mediante fogli di calcolo o modelli matematici che mirano a prevedere il comportamento di differenti miscele di carbone. La miscelazione del carbone deve bilanciare attentamente le caratteristiche dei carboni disponibili con il rendimento di combustione richiesto dall’impianto. In molti casi, questo equilibrio non può essere raggiunto pienamente e quindi devono essere prese decisioni sulle caratteristiche che sono necessarie per arrivare agli standard richiesti.
Sebbene le caratteristiche di una miscela possono essere stimate o previste in una certa misura, nella maggior parte dei casi, il test migliore risulta essere l’esperienza operativa, per dimostrare se una miscela funzionerà o meno. La miscelazione viene realizzata praticamente in qualsiasi punto della lavorazione mineraria. Impianti di trasformazione del carbone sono spesso situati nei porti e / o negli scali ferroviari. Queste strutture possono creare miscele su ordinazione e in grado di massimizzare l’uso di carboni più economici. I gestori degli impianti devono prendere la decisione in merito all’opportunità di acquistare miscele già pronte più costose o eseguire miscelazione di carbone in loco. Questa decisione sarà spesso predeterminata dallo spazio disponibile nell’area dell’impianto. La miscelazione del carbone può determinare un aumento dei costi di impianto ma consente di creare molti tipi di miscele e modificarle per soddisfare gli standard di impianto, con molta più precisione di quanto possa essere realizzato con una miscela acquistata già pronta. Anche se la miscelazione del carbone è un problema relativamente complesso, la maggior parte degli impianti riescono ad adeguarsi alle esigenze di miscelazione, attraverso una combinazione di sistemi appositamente progettati, o modelli di miscele, prove continue e valutazioni da parte di personale qualificato ed esperto. RC

Il rapporto originale è consultabile gratuitamente, previa registrazione, all’indirizzo:
http://www.iea-coal.org.uk/site/2010/publications-section/reports