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能源转换
除了寻找最环保最友好的使用煤炭资源的方法,GTI也致力于发掘提取其他自然资源之精华与利用生物质气化提供可再生燃油等方法。拥有灵活的原料的解决方案将帮助我们应对气候变化且改观我们的能量利用视野。
在过去的五十多年里,环境研究与废料管理一直以来都是GTI的重点工作。像厌氧消化与热转换工艺这一类能量转换技术,展现了生产非化石甲烷资源的潜力。
随着全球电力、氢气、燃油与化学产品等需求的增长,低耗资源的利用提供了新的高产值产品的市场机会。
上世纪70年代,厌氧消化与热转换工艺的研究工作展现了将泥炭,海带,淤泥与工业废料等转化为非化石甲烷的能量转换技术的潜力。1994年,废水处理的两相厌氧消化工艺生产出一种作为副产物的清洁燃气。IGT将该方法申请了专利,其后被ACIMET购买并投入市场。
上世纪80年代,可持续方案(SMP)启动时,环境技术处于中心地位。同时,IGT的环境研究拥有两项重要专利。SOLCON消化器,一种厌氧消化工艺被用于迪斯尼公园测试,实验中将80%的生物质转换为了沼气。沼气富集提纯技术从中试规模的厌氧消化器中提炼出有效气体,证实了可再生能源产出的成功。
上世纪90年代早期,IGT的专利- RENUGAS®流化床生物质气化技术开始在世界范围应用,在芬兰,夏威夷和美国本土都有很好的示范作用。这种技术提供了用于发电的燃料气体,并产出燃气、燃油、氢气或其他天然气替代品的合成气。
在2006年中,丹麦的一种结合热能与电能的气化站开始使用RENUGAS®工艺,拥有接近90%的效率,可从木材中提供六兆瓦的电力与十二兆瓦的区域热力。
在2007年中,活动测试与合成气的产出与过程系统在GTI的气化园执行,以此来支持生物质-液体(BTL)工艺的发展。测试为Andritz/Carbona(GTI的生物质气化技术贸易商)以及他们的客户UPM-Kymmene(一家国际林业公司)提供了支持欧洲商业生物燃料工厂设计的过程数据。
腮型高级洋葱能源回收系统可以通过消化的方式将100%的洋葱废料转化为沼气。GTI对沼气进行了净化和调整,使其适用于一台500kW的超净燃料电池发电站。
为了安全而恰当地将乳制品废料与填埋型垃圾产生的能源输入现有的天然气管道,同时保证其耐用性,GTI初步完成了评估可再生生物甲烷产品合适度参数的建立,这些产品正是由乳制品废料与填埋型垃圾转化得来。
在2013年,GTI的集成生物油提炼器可以将木材转化为可再生的“普适性”汽油。结果显示,相比基于石油得到的燃油,这种可再生燃油的温室气体排放减少了74%。GTI与其伙伴HaldorTopsoe,UPM,Andritz, Phillips 66,DOE共同开发出一种集成工艺合成气转化为汽油,这种工艺可以全面优化中试规模气化、合成气清洁与合成气转化等工艺。
亮点
一项由ARPA-E资助660万美元的Turbo-Pox计划圆满完成。在该项计划中,建成了一个基于R-GAS™高级煤炭气化炉核心的反应器。该反应器以一种新颖的方式设计,可以在高温高压下操作,在系统测试中得到了很好的结果。由于该方法同时产出电量和液态燃料,因此在石油生产领域为了得到伴生气这将是一种十分吸引人的选择。评估表明在动力输出可以用使用的其他地方,该技术应用前景广阔。电能的产能可以得到控制,其可以根据用电量情况有灵活变化。
GTI的专利IH2®热化学工艺已经被证明是一种经济有效的生产燃油的方法,此类燃油由生物质资源转换而来。GTI正在构建技术专利工作组并且提供持续的技术与商业支持。一家总部在北欧的国际公司已经加入了一项与CRI Catalyst公司合作的商业站的许可协议,CRI是这项技术的全球独家许可方。Shell India Markets Pvt Ltd (SIMPL)在2015年宣布将在其位于印度班加罗尔新建的科技中心安装5吨/天的IH2®示范装置。
2015年,由GTI一体化炼油厂生产的绿色汽油混合物在EPA成功注册为一种汽车燃料。这是一种经过全面优化的中试规模的气化技术,合成气清洁技术与合成气转化工艺生产燃料的一体化工艺用来生产超过10,000加仑的92号生物汽油,这些汽油被用于车队测试,结果非常好。
非常规天然气
20世纪80年代,在美国能源署(DOE)和GRI的资金支持下,GTI汇聚了业界和学术界一个世界级的专家团队,以一个新的合作研究模式释放了非常规天然气资源在北美的发展潜力。现场试验中强大的行业参与是项目成功的关键。来自GRI和DOE的研究投资给未来非常规天然气的生产播下了种子。
这些努力给具有成本竞争力的非常规页岩气、煤层气和致密砂岩气的增产创造了更好的认识和新的勘探和生产技术。目前行业仍然大量使用GRI开发的工具和技术,这改变了美国能源的格局。
当前,GTI在继续扩大科学技术的架构,并提供新的工具、数据和思想领导力,以确保全球页岩气安全、经济和可靠的发展。
为了探索压裂煤层气的生成并优化煤层气各方面的操作,在20世纪80年代早期GRI和其他40个组织合作,记录了最具潜力的区域,开发指南、模拟器及其他一些工具。
1983年,GRI开始了水力压裂研究,在落基山站建立了“概念验证”试验,验证了多种突破性的尖端技术。GRI开发了一系列方法用于检测水力裂缝的产生和指导选址以保证最大的产气量。
在伊利诺斯州和德克萨斯州进行的页岩地层研究对于水平钻孔的发展至关重要。GRI的研究人员与米歇尔能源合作,采用新的技术推动了在Barnett页岩的水平钻井。该项技术在当时能使天然气产量增加三倍。
GRI在密歇根州的地质盆地工作帮助业界更好地理解了复杂的页岩地层裂缝的几何尺寸,并开发了具有成本效益的修井工艺。同时,通过着力于多产地区,该研究有助于生产者优化压裂处理的经济性。
GRI最近十年在学习将基于电脑的设计和分析来帮助设计和预测分析水力压裂的现象,将这些功能在产品中体现出来,比如FRACPRO。高分辨率的地震影像图向人们展示了地质结构和各个矿井之间表层岩石下的结构,以帮助生产者们做出更详细的决定。作为一套由顶尖技术支持的服务,由三维压裂设计软件发展而来的FracSeisSM公司的水力裂缝微地震成像技术依然具有很强的可用性。
GRI创造了革新的、经济的采出水的处理技术。1997年GTI与其合作伙伴开发了FTE®技术,通过冻结/解冻蒸发提纯的过程来处理由水力裂缝产生的采出水。在20世纪的第一个十年中,GTI领导了巴尼特和阿巴拉契亚页岩中的水资源保护和管理协会,并为RPSEA评估了水资源管理和再利用技术。以水为基础的生命循环模型为可持续的页岩气、水、固体的消耗管控提供了及时的规划和技术指导。2011年GTI还和22个公司一起,合作完善了对采出水管理解决方案的技术经济评估。
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