स्वच्छ कोयला प्रौद्योगिकी

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(1) कोयला शुद्धिकरण तकनीकें – कोयले के शुद्धिकरण को बढ़ावा देना एवं व्यावसायिक कोयले की गुणवत्ता में सुधार करना, प्रदूषण को कम करने हेतु एक प्रभावी उपाय है। वर्ष 1997 में हमारे देश में कच्चे कोयले का चयन-अनुपात 25.73% रहा। कोयले की संसाधना में ध्यान केंद्र अब कोक बनाने हेतु उपयोग में आने वाले कोयले के बजाय ऊर्जा उत्पादन हेतु उपयोग में आने वाले कोयले पर केंद्रित है। पहले केवल राख कम करने पर ही ध्यान दिया जाता था, लेकिन अब राख कम करने के साथ-साथ सल्फर भी कम किया जा रहा है, एव छोटे व्यास वाले हेवी मीडिया सर्कुलेटरों का उपयोग करके कोयले के सूक्ष्म कणों से राख एवं सल्फर हटाया जा सकता है। 0.5–0.04 मिमी आकार के कोयले के कणों के चयन हेतु, अकार्बनिक सल्फर को हटाने की दर 67.90–70.30% होती है। 12 मीटर² क्षमता वाले बड़े पवन-चालित सूखे तरीके से कोयला चुनने वाले उपकरणों का उपयोग करके 15 लाख टन/वर्ष क्षमता वाला कोयला चुनने वाला कारखाना अब उत्पादन हेतु इस संयंत्र में प्रति टन कोयले पर 4.25 युआन का निवेश होता है, जबकि प्रति टन कोयले की प्रसंस्करण लागत 2.15 युआन है। चयन की दक्षता 90% से अधिक है; इसके अलावा, निकलने वाली धूल की मात्रा (50 मिलीग्राम/मी³) पर्यावरणीय मानकों के अनुरूप है। कोयले से धूल एवं सल्फर हटाने संबंधी समस्याओं को हल करने हेतु कुछ नई तकनीकें विकसित की गईं; जैसे – बड़े व्यास वाले, बिना दबाव के काम करने वाले रोटेशनल सर्कुलेटर, एवं विभिन्न प्रकार के माइक्रो-बुल फ्लोटेशन उपकरण। ऐसी तकनीकों का सफलतापूर्वक अनुसंधान किया गया, एवं उन्हें वास्तविक उत्पादन में भ लेकिन हमारे देश में कोयला चयन तकनीक, अंतरराष्ट्रीय उच्च स्तर की तुलना में काफी पिछड़ी हुई है। इसका एक कारण यह है कि कच्चे कोयले में से उपयोगी कोयले का अनुपात कम है (हमारे देश में यह 25.7% है; जबकि विकसित देशों में यह 90% से अधिक है)। ； दूसरा, उन्नत कोयला शुद्धीकरण प्रक्रियाओं का उपयोग कम हो रहा है (जैसे भारी-माध्यम चयन; चीन में यह केवल 23% है, जबकि विकसित देशों में यह 60% से अधिक है)। इस कारण शुद्ध कोयले की गुणवत्ता खराब रहती है। ； तीसरा, कारखानों का आकार औसतन छोटा होता है; स्वचालन का स्तर कम होता है, उपकरणों की विश्वसनीयता भी कम होती है, एवं उत्पादन दक्षता भी कम होती है। (II) वॉटर-कोयला स्लरी तकनीक: बाईयांगहे बिजली संयंत्र में वॉटर-कोयला स्लरी का उपयोग तेल के विकल्प के रूप में 2000 घंटों तक किया गया। पूरी तरह वॉटर-कोयला स्लरी के उपयोग की स्थिति में, दहन दक्षता >98% रही, जबकि बॉयलर की दक्षता >89% रही। 40–100% की सीमा में भी बॉयलर स्थिर रूप से कार्य कर सकता है; इसका परिणाम भारी तेल के दहन के समान ही है। खनन क्षेत्रों में कोयले के कीचड़ से ईंधन बनाने संबंधी प्रयासों में प उच्च राख-सामग्री वाले कोयले (राख की मात्रा 41–43%) का उपयोग पेस्ट बनाने हेतु किया जाता है; इस पेस्ट का उपयोग 10 टन/घंटा क्षमता वाले चेन फर्नेसों में ईंधन के रू 2008 घंटों तक संचालन करने के बाद, बॉयलर की ऊष्मा-दक्षता में सुधार हुआ; प्राकृतिक कोयले के उपयोग से यह दक्षता 53.99% थी, जबकि कोयले के घोल के उपयोग से यह बढ़कर 68% हो गई। दहन-दक्षता में भी सुधार हुआ; यह 63.7% से बढ़कर 79.01% हो गई। (III) सर्कुलेटिंग फ्लूइडाइज्ड बेड (CFBC): विदेशों में CFBC तकनीक बड़े पैमाने पर उपयोग हेतु विकसित की जा रही है। वर्तमान में, सबसे अधिक क्षमता वाला CFBC बॉयलर (250 मेगावाट, 700 टन/घंटा वाष्पीकरण क्षमता) फ्रांस में पहले ही संचालन में है। इस बॉयलर की दक्षता 90.5% है; डीसल्फराइजेशन दर 93% है, एवं Nox उत्सर्जन 250 मिलीग्राम/नैनोमीटर³ से कम है। हमारे देश में अब 75 टन/घंटा क्षमता वाले सर्कुलेटिंग फ्लो-बेड बॉयलरों को डिज़ाइन एवं निर्मित करने की क्षमता मौजूद है। ； स्वयं विकसित 220 टन/घंटा CFB बॉयलरों की प्रदर्शन परियोजनाएँ, एवं 410 टन/घंटा क्षमता वाले सर्कुलेटिंग बेड बॉयलरों से संबंधित परियोजनाएँ चल रही हैं। सीएफबी के डिज़ाइन संबंधी अनुसंधानों में भी कुछ प्रगति हुई है; सर्कुलेटिंग बेड के लिए विशेष डिज़ाइन सॉफ्टवेयर भी विकसित किए गए हैं। ； 125 मेगावाट क्षमता वाले रीहीटिंग फर्नेसों के इंजीनियरिंग डिज़ाइन संबंधी अध्ययन, तथा 75 टन/घंटा एवं 130 टन/घंटा क्षमता वाले नए सर्कुलेटिंग फ्लुइडाइज्ड बेड बॉयलरों के डिज़ाइन संबंधी कार्य। (च) समग्र कोयला-गैसीकरण संयुक्त चक्र (IGCC): कोयला-गैसीकरण संयुक्त चक्र आधारित बिजली उत्पादन तकनीक, वर्तमान में विकसित देशों द्वारा व्यापक रूप से विकसित की जा रही एक कुशल एवं कम प्रदूषण वाली स्वच्छ कोयला-आधारित बिजली उत्पादन तकनीक है। यह न केवल बढ़ती हुई पर्यावरण संरक्षण संबंधी आवश्यकताओं को पूरा करती है, बल्कि इसकी बिजली उत्पादन दक्षता 45% से भी अधिक है। इसलिए यह 21वीं सदी में स्वच्छ कोयला-आधारित बिजली उत्पादन की प्रमुख तकनीकों में से एक बन सकती है। संयुक्त राज्य अमेरिका में IGCC प्रदर्शन परियोजनाओं में महत्वपूर्ण प्रगति हुई है। वाबाश रिवर बिजली संयंत्र में कोयला-आधारित ऊर्जा उत्पादन प्रणाली में सुधार किया गया है; इस संयंत्र की ऊर्जा उत्पादन क्षमता 262 मेगावाट है, ऊर्जा उत्पादन दक्षता 38% है, जबकि गंधक निष्कासन दक्षता 98% से अधिक है। इस परियोजना का व्यावसायिक परीक्षण नवंबर 1998 में पूरा हुआ। टैम्पा पावर कंपनी का IGCC पावर प्लांट, जिसकी विद्युत आपूर्ति क्षमता 250 मेगावाट है; इसकी डिज़ाइनित विद्युत उत्पादन दक्षता 40% है। गंधक हटाने की दक्षता 96% से अधिक है। अनुमान है कि अक्टूबर 2001 में यह प्लांट व्यावसायिक रूप से कार्य करना शुरू कर देगा। पिनोन पाइन IGCC बिजली उत्पादन परियोजना की सिस्टम द्वारा बिजली उत्पन्न करने की क्षमता 99 मेगावाट है; इसकी डिज़ाइन क्षमता 40.7% है। अनुमान है कि इस परियोजना का व्यावसायिक संचालन वर्ष 2000 के जुलाई महीने में शुरू हो जाएगा। हमारे देश में IGCC संबंधी प्रमुख तकनीकों पर अनुसंधान शुरू हो चुका है; इनमें IGCC प्रक्रिया, गैस उत्पादन, गैस का शुद्धीकरण, गैस टर्बाइन एवं अतिरिक्त ऊष्मा उपयोग संबंधी तकनीकें शामिल हैं। यान्ताई बिजली संयंत्र में 1 जीडब्ल्यू की क्षमता वाला एक प्रदर्शनीय बिजली सं (व) कोयले का गैसीकरण – कोयले का गैसीकरण, ऊर्जा उत्पादन हेतु एक महत्वपूर्ण तकनीक है। इसका उपयोग रसायन उद्योग, धातु विज्ञान, मशीनरी उद्योग, निर्माण सामग्री उद्योग, एवं घरेलू गैस आपूर्ति आदि क्षेत्रों में किया जाता है। वर्तमान में, देश में प्रतिवर्ष लगभग 60 मिलियन टन कोयले का गैसीकरण किया जाता है। हमारे देश में कुछ उन्नत एवं बड़े पैमाने पर गैसीकरण तकनीकों को अपनाया गया है, और वे सभी कार्यरत हैं। हमारे देश में छोटे एवं मध्यम आकार के गैसीकरण संयंत्रों में मुख्य रूप से ठोस कोयले के उपयोग से गैसीकरण की प्रक्रिया ही अपनाई जाती है। इस तकनीक का स्तर पिछड़ा हुआ है; इसकी दक्षता कम है, एवं इससे प्रदूषण भी अधिक होता है कुछ उन्नत गैसीकरण तकनीकों को अपनाने में, स्थिर संचालन, तकनीकी उपकरणों का घरेलू निर्माण, आर्थिक लागत एवं संचालन संबंधी लाभों के मामले में कई समस्याएँ हैं। इसलिए, चीनी बौद्धिक संपदा पर आधारित, देश की परिस्थितियों के अनुकूल, एवं उच्च दक्षता वाली आधुनिक गैसीकरण तकनीकों का विकास आवश्यक है। कोयला खदानों में शेष रहने वाली गैसों के विघटन हेतु भूमिगत गैसीकरण तकनीक के उपयोग से कुछ प्रगति हुई है। (छ) कोयले का तरलीकरण – कोयले का तरलीकरण, कोयले को परिवर्तित करने की एक महत्वपूर्ण तकनीक है। चीन-जर्मनी, चीन-जापान एवं चीन-अमेरिका के बीच सहयोग से तीन कोयले के प्रत्यक्ष द्रवीकरण संबंधी औद्योगिक परियोजनाओं का व्यवहार्यता अध्ययन चल रहा है। चीन-जर्मनी सहयोग में, युन्नान के “पायोनियर ब्राउन कोयले” का उपयोग जर्मनी की DMT कंपनी के उपकरणों के द्वारा औद्योगिक परिस्थितियों में परीक्षण किया गया; इस प्रक्रिया में द्रवीकृत तेल की प्राप्ति दर 53% रही। ； चीन में निर्मित फिक्स्ड-बेड हाइड्रोजनीकरण कैटालिस्टों पर परीक्षण किए गए। परिणामों से पता चला कि ये कैटालिस्ट जर्मनी की IGOR प्रक्रिया के लिए उपयुक्त हैं। ； प्रदर्शनी कारखाने संबंधी अध्ययन रिपोर्ट तैयार हो चुकी है जापान में 1 टन/दिन क्षमता वाले उपकरणों पर चीनी इलान कोयले, चीनी शिलिन सल्फाइड आयरन कैटालिस्ट, एवं जापानी सिंथेटिक सल्फाइड आयरन कैटालिस्टों का उपयोग करके तेल निष्कर्षण हेतु परीक्षण किए गए; इस प्रक्रिया में तेल की प्राप्ति दर 52%–57% रही। चीन-अमेरिका सहयोग के तहत चीनी कंपनी शेनहुआ कोयले के प्रत्यक्ष तरलीकरण संबंधी अध्ययन परियोजना का पहला चरण पूरा हो गया। अमेरिकी कंपनी HTI के प्रयोगात्मक उपकरणों का उपयोग करके शेनहुआ कोयले पर 6 विभिन्न परिस्थितियों में परीक्षण किए गए। HTI की तकनीक एवं GelCat उत्प्रेरकों का उपयोग करके तेल उत्पादन दर 63%–68% तक पहुँची। ； (सात) ईंधन सेल – विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी मंत्रालय, UNDP के सहयोग से ईंधन सेल आधारित बसों संबंधी परियोजनाओं को आगे बढ़ाने में प्रयास कर रहा है। (अष्ट) धुएँ को शुद्ध करने हेतु तकनीकें: वर्तमान में, दुनिया भर में 500 से अधिक ऐसी उपकरणें हैं, जिनका उपयोग धुएँ में मौजूद सल्फर को हटाने हेतु किया जाता है। और इनमें से 90% से अधिक (यूनिट क्षमता के हिसाब से) वेट फ्ल्यू-गैस डीसल्फराइजेशन प्रक्रिया हैं। अर्ध-शुष्क विधि में घूर्णन स्प्रे विधि, एवं भट्टी के अंदर अवशोषक पदार्थों का उपयोग – ऐसी विधियाँ यूरोप में अधिक उपयोग में आती हैं। फ्लूइडाइज्ड बेड दहन तकनीक, दहन प्रक्रिया के दौरान SO2 एवं NOx के उत्पादन को प्रभावी ढंग से नियंत्रित करने में सहायक है; इसलिए इसे लगातार अधिक महत्व दिया जा रहा है। जापान ने सतही ऊष्मा-उपचारित एक्टिवेटेड कार्बन फाइबर (ACF) का उपयोग करके धुएँ में मौजूद सल्फर एवं नाइट्रोजन को हटाने संबंधी प्रयोग किए, एवं इसमें बहुत अच्छे परिणाम प्राप्त हुए। । ACF का उपयोग करके धुएँ से वायु को शुद्ध करने की तकनीक, अर्ध-शुष्क ऑक्सीकरण प्रकार की है। इसके लाभ यह हैं कि डीसल्फराइजेशन एवं डीनाइट्रिफिकेशन प्रक्रियाएँ सामान्य तापमान पर ही होती हैं; इसके अलावा, उत्पन्न होने वाला सल्फ्यूरिक एसिड, सल्फेट, नाइट्रिक एसिड, नाइट्रेट आदि को निरंतर रूप से पुनः प्राप्त किया जा सकता है। इस कोयला-दहन बॉयलर में धुएँ से सल्फर एवं नाइट्रोजन हटाने की तकनीक में न केवल उच्च दक्षता है, बल्कि इसमें कम पानी की आवश्यकता होती है एवं आवश्यक उपकरण भी सरल हैं। वर्तमान में इस तकनीक के व्यावहारिक उपयोग हेतु अनुसंधान चल रहा है। हमारे देश में वायु प्रदूषण लगातार बढ़ने के कारण, धुएँ को शुद्ध करने संबंधी तकनीकों पर समाज के सभी वर्गों का ध्यान और अधिक बढ़ गया है। ““चीन-जापान सहयोगिता वाली इलेक्ट्रॉन बीम द्वारा धुएँ से सल्फर हटाने की प्रदर्शन परियोजना” ने अब तक कुल 2400 घंटे तक संचालन किया है; 28 मई, 1998 को इस परियोजना का **निर्माण पूर्णतः सफल रहा। यह प्रदर्शनीय संयंत्र, चेंगदू बिजली संयंत्र की 200 मेगावाट क्षमता वाली इकाइयों के बॉयलरों से निकलने वाले 3 लाख घन मीटर/घंटा की मात्रा में धुएँ को शोधित करता है। यह दुनिया में अब तक उपयोग में आने वाला सबसे बड़ा इलेक्ट्रॉन-बीम आधारित धुआँ-शोधन उपकरण है। इसकी डीसल्फराइजेशन दर एवं डीनाइट्रोजेनेशन दर, क्रमशः 80% एवं 10% के डिज़ाइन मान से अधिक है; जबकि सभी परिचालन संबंधी मापदंड डिज़ाइन मान से कम हैं। इसके अलावा, फिनलैंड की IVO कंपनी की “भट्ठी के अंदर कैल्शियम छिड़कने एवं आर्द्रता बढ़ाकर सक्रियकरण” संबंधी तकनीक, तथा जापान की हिताची कंपनी की “उच्च गति वाली वेट प्रक्रिया” को लागू करने के प्रयास चल रहे हैं। अंतरराष्ट्रीय स्तर पर पहले से ही उपलब्ध, उच्च दक्षता वाली डीसल्फराइजेशन तकनीकें, यदि हम उन्हें अपनाएं, तो हमारे लिए उपकरणों के डिज़ाइन, संचालन एवं प्रबंधन संबंधी अनुभव अर्जित करने में सहायक साबित होंगी। लेकिन विदेशी तकनीकों एवं उपकरणों की कीमतें बहुत अधिक होती हैं; इसलिए हमें अपने देश की आर्थिक क्षमताओं को ध्यान में रखते हुए, हमारी आवश्यकताओं के अनुकूल तकनीकों एवं प्रक्रियाओं का विकास एवं प्रसार करना चाहिए। घरेलू स्तर पर धुएँ के शोधन संबंधी प्रौद्योगिकियों के मूलभूत अनुसंधान एवं छोटे/मध्यम आकार के बॉयलरों में धुएँ के शोधन संबंधी तकनीकों में भी कुछ प्रगति हुई है। डीसल्फराइज़िंग एजेंट की दक्षता में सुधार हेतु, Ca(OH)2 में आसानी से नमी अवशोषित करने वाले लवण/क्षार मिलाए जाते हैं; या फिर दहन से उत्पन्न राख एवं Ca(OH)2 के हाइड्रेटों का उपयोग अवशोषक के रूप में किया जाता है। ； या तो सक्रिय कोक या एक्टिवेटेड कार्बन का उपयोग अवशोषक के रूप में किया जा सकता है; प्रयोगशाला अनुसंधानों में इससे कुछ सफलताएँ प्राप्त हुई हैं। मध्यम एवं छोटे आकार के बॉयलरों के लिए उपयुक्त नेट-मेम्ब्रेन टावर आधारित धूल/सल्फर हटाने हेतु प्रणालियाँ, द्विचरणीय धूल/सल्फर हटाने हेतु प्रक्रियाएँ आदि से भी प्रारंभिक सफलताएँ प्राप्त हुई हैं।
(IX) बुलबुले राख का बहुउद्देशीय उपयोग: हमारे देश में बुलबुले राख के अनुसंधान एवं उपयोग का मुख्य उद्देश्य इसका बड़े पैमाने पर उपयोग करना है; जैसे कि कंक्रीट में मिलाना, पुलों/बाँधों के निर्माण में उपयोग करना, ऊँची इमारतों की नींवों में उपयोग करना, परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में सुरक्षा ढाँचों के निर्माण में उपयोग करना आदि। वर्तमान में निर्माणाधीन तीन सागर परियोजना में लगभग 1.338 मिलियन टन बुलबुले राख का उपयोग किया जाना है। इसका अधिक उपयोग उच्च-स्तरीय राजमार्गों के निर्माण में किया जाता है; यह तकनीक परिपक्व हो चुकी है एवं इसका उपयोग शंघाई-नानजिंग, बीजिंग-शेनझेन तथा बीजिंग-हेबेई राजमार्गों के निर्माण में किया गया है। फायरस्लैग का उपयोग खनन क्षेत्रों में मिट्टी को भरने, एवं कृषि में मिट्टी को बेहतर बनाने हेतु भी किय अनुमान है कि वर्ष 2000 तक हमारे देश में फ्लाई ऐश का उत्पादन 16 करोड़ टन तक पहुँच जाएगा। इसलिए, फ्लाई ऐश के उपयोग को बढ़ाने हेतु प्रयास करने, इसके उपयोग के क्षेत्रों का विस्तार करने, उपयोग की मात्रा बढ़ाने एवं उपयोग दर में सुधार करने आवश्यक है। (दस) कोयला-चर्बी गैस का उपयोग एवं विकास
कोयला-चर्बी गैस के अन्वेषण एवं विकास में महत्वपूर्ण प्रगति हुई है। 1998 में शान्सी के चिनशुई क्षेत्र एवं उत्तर-पूर्वी हेगांग क्षेत्र में कुल 11 कोयला-चर्बी गैस कुओं का निर्माण किया गया। टुनलियू-003, टुनलियू-006 एवं टुनलियू-007 कुओं से प्रतिदिन 7000 मीटर³, 10,000 मीटर³ एवं 16,000 मीटर³ से अधिक कोयला-चर्बी गैस प्राप्त हुई। इस प्रकार, लगभग 550 वर्ग किलोमीटर के क्षेत्र में कोयला-चर्बी गैस उपलब्ध है। अन्वेषण के परिणामों से पता चलता है कि इस क्षेत्र में बड़े आकार के कोयला-गैस क्षेत्रों के निर्माण हेतु आवश्यक भूवैज्ञानिक परिस्थितियाँ मौ जिनान में 3 कुएँ खोदे गए, और परीक्षण हेतु खोदे गए 1 कुएँ से प्रतिदिन 7000 मीटर³ तेल प्राप्त हुआ। ““चीन में कोयला-संबंधी गैस संसाधनों का मूल्यांकन” परियोजना पर अनुसंधान कार्य जारी है। अब तक लियुपानशुई, उत्तरी चीन, उत्तर-पूर्वी चीन एवं लियाओझोंग – इन चार क्षेत्रों पर अनुसंधान पूरा हो चुका है। परियोजना संबंधी समग्र रिपोर्ट 1999 में तैयार होने की उम्मीद है। संयुक्त राज्य अमेरिका की टेक्सको (TEXCO), फिलिप्स (PHILLIPS) एवं आर्को (ARCO) जैसी तीन तेल कंपनियों के साथ मिलकर, हुआइबेई, लिनशिंग, सानजियाओ, सानजियाओ-बेई एवं शिलोउ जैसे पाँच क्षेत्रों में कोयला-चूना गैस के अन्वेषण एवं विकास हेतु सहयोगात्मक परियोजनाएँ चल रही हैं। पाँच सहयोग क्षेत्रों का कुल क्षेत्रफल 11,216.8 वर्गकिमी है, एवं अनुमानित कोयलामेखाना गैस संसाधनों की मात्रा 653.5 अरब घनमीटर है। अब तक 9 कोयला-गैस कुओं की खुदाई पूरी हो चुकी है, एवं इनसे कोयला-गैस संबंधी अच्छी जानकारियाँ प्राप्त हुई हैं।