Bir bitkinin 25 KWth kalsiyum döngü Pilot-Calciner yüksek oksijen konsantrasyonları ile işlem
Summary
Bu el yazması bir kalsiyum pilot-bitki azaltan veya ortadan kaldıran baca gazı geri dönüşüm için calciner yüksek oksijen konsantrasyonları ile sonrası yanma karbon yakalama için döngü çalıştırmak için bir yordam açıklanır.
Abstract
Kalsiyum (CaL) döngü mevcut enerji santralleri güçlendirme için uygun olan bir sonrası yanma CO2 yakalama teknolojisidir. CaL işleminin kireçtaşı bir ucuz ve hazır CO2 jelleştirici kullanır. Teknoloji yaygın eğitim gördü iken daha ekonomik açıdan yapmak için uygulanabilir bir kaç kullanılabilir seçenekler. Bunlardan birini azaltmak veya geri dönüşümlü gaz (CO2, H2O ve kirleri); miktarda ortadan kaldırmak calciner oksijen konsantrasyonu artırmaktır Bu nedenle, azalan veya geri dönüşümlü gaz akışı ısıtmak gerekli enerjiyi kaldırma. Ayrıca, enerji girişi yanma yoğunluğu değişikliği nedeniyle ortaya çıkan bir artış olduğunu; Bu enerji geri dönüşümlü baca gazlarının yokluğunda gerçekleşmesi endotermik calcination reaksiyon etkinleştirmek için kullanılır. Bu kağıt % 100 Oksijen yanma calciner doğal gaz ile işlem ve CaL pilot tesis ilk sonuçlarını sunar. Carbonator gelecek gaz bir kömür yakıtlı elektrik santrali veya Çimento Sanayi simüle baca gazı kullanmış. Birkaç kireçtaşı parçacık boyutu dağıtımları da daha fazla bu işletim modu genel performansı üzerinde etkisi, bu parametrenin keşfetmek için test edilmektedir. Reaktör sistemine, çalışma usulleri ve sonuçları yapılandırmasını bu yazıda ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Reaktör iyi hidrodinamik istikrar ve istikrarlı CO2 yakalama yakalama verimliliği bir kömür yakıtlı elektrik santrali baca gazı simüle bir gaz karışımı ile % 70’e kadar ile gösterdi.
Introduction
CO2 emisyonu ve ortaya çıkan küresel ısınma araştırma büyük miktarda geçmiş yıllarda çekmiştir kritik çevre sorunları vardır. Karbon yakalama ve depolama (CCS) kabul etti atmosfer1,2CO2 emisyonlarının azaltılması için potansiyel bir teknoloji olarak. CCS zinciri en zor kısmı da en pahalı stage3ile CO2, yakalama var. Sonuç olarak, CO2 yakalama enerji santralleri ve diğer endüstriyel tesisler için yeni teknolojilerin geliştirilmesi üzerinde bir odak noktası olmuştur.
CaL bir sonrası yanma CO2 yakalama teknolojisi olarak ilk Shimizu vd tarafından önerilen 4 CO2 bir CaO tabanlı tarafından yakalanır, jelleştirici bir reaktör 600-700 ° C’de bir carbonator aradı ve sonraki calcination göre yüksek saflıkta CO2 akışı üretmek için EQ (1), 850-950 ° c (içinde bir calciner) tarafından yayımlanan haciz5,6için uygundur. Onlar kolayca bir reaktör diğer4,5,–6 dolaştırılması için katı büyük miktarlarda sağlar beri bu işlem için uygun bir yapılandırma temsil eden akışkan yataklar, CaL döngüsü kullanır , 7 , 8.
CaO (s) + CO2 (g) ⇔ CaCO3 (s) ΔH25 ° C -178.2 = kJ/mol (1)
Bu kavram pilot ölçekli çeşitli gruplar tarafından ve farklı konfigürasyonları ile ve ölçekler, Stuttgart, 1 MWth pilot Darmstadt, La Pereda içinde 1.7 MWth pilot 0.2 MWth pilot gibi gösterdi ve Tayvan9,10,11,12,13,14,15,161.9 MWth biriminde. Bu işlem kanıtlanmış olsa da, hala olasılık standart çalışma koşulları ve reaktör yapılandırma tasarım değişiklikleri değiştirerek gibi termal verimliliğini artırmak için vardır.
Combustor ve calciner arasında ısı boru kullanımı calciner yanma oksi yakıt yerine çalışılmıştır. CO2 yakalama performans sonuçları bu bir geleneksel CaL pilot tesisi ile karşılaştırılabilir, ancak, bu süreç daha yüksek bitki verimliliği vardır ve daha düşük CO2 kaçınma maliyeti17. Martínez vd. 18 calciner girme sağlam malzeme Onceden ve calciner içinde gerekli ısı azaltmak için ısı Tümleştirme olanakları araştırıldı. Sonuçları bu standart dava ile karşılaştırıldığında kömür tüketimi %9 azalma gösterdi. Isı tümleştirme için okudu diğer olanaklar aynı zamanda iç ve dış entegrasyon seçenekleri19dikkate.
Ekonomik bakış açısından CaL döngüsünün ana sorunlardan biri aracılığıyla yakıt yanma20calciner gerekli enerji sağlamaktır. Calciner’ın giriş oksijen konsantrasyonu artırmak azaltmak veya hatta CO2 geri dönüşüm için calciner ihtiyaç önlemek amacıyla önerilmiştir. Bu alternatif rekabet bu sürecin önemli ölçüde artırabilir sermaye maliyeti (calciner ve hava ayırma birimleri (ASU) İndirimli boyutu), azaltır. Yanma koşullarında köklü değişiklik endotermik calcination reaksiyon ve düşük sıcaklıklarda çalışma carbonator üzerinden dolaşan büyük CaO/CaCO3 akışı sömürerek elde edilebilir (Ben de avantaj ile kullanılabilir Oksi-yanma teknolojisi).
Bu eser bir CaL pilot tesis dolaşan akışkan sistemi yatak (CFB) carbonator ve calciner’ın giriş %100 O2 konsantrasyon ile köpüren akışkan sistemi Bed (BFB) calciner ile çalıştırmak için bir standart işletim prosedürü geliştirmeyi amaçlamaktadır. Birkaç deneysel kampanyalar pilot tesis olarak oksijen düzgün çalışmasını sağlamak için devreye alma sırasında çalıştırmak edilmiştir konsantrasyonu artar. Ayrıca, üç kireçtaşı parçacık boyutu Dağılımları (100-200 µm; 200-300 µm; 300-400 µm) nasıl bu parametre parçacıklar elutriation etkilediğini araştırmak ve bu işletim modu verimliliği yakalamak için incelenmiştir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Calciner işlemi % 100 vol oksijen bir giriş ile ulaşılabilir, calcination tepki yanı sıra farklı sıcaklıklarda iki reaktör arasında katılar dolaşımda aslında endotermik doğası istismar dayalı olduğunu. Bu işletim modu CaL süreci sermaye azaltılması ve işletme maliyetleri daha ekonomik umut verici yapmak amaçlamaktadır. Baca geri dönüşüm olarak gaz (esas olarak CO2, su buharı ve unreacted O2) azaltılmış veya bile elemiş, bu akış önceden ısıtmak için tüketilen…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu sonuçlar için önde gelen araştırma Avrupa toplumun Araştırma Fonu Kömür için fon aldı ve çelik (RFC) altında hibe sözleşmesi n ° RFCR-CT-2014-00007. Bu eser ara 2 projesi kapsamında İngiltere’de karbon yakalama ve depolama Araştırma Merkezi (UKCCSRC) tarafından finanse edildi. UKCCSRC ek finansman işletme Anabilim Dalı, enerji ve sanayi stratejisi ile İngiltere’de enerji programı Araştırma Konseyi, bir parçası olarak desteklenen mühendislik ve fizik Bilimleri Araştırma Konseyi (EPSRC) tarafından (BEIS – eski adı DECC). Yazarlar ayrıca Bay Martin Roskilly bu iş seyri boyunca çok büyük yardımları için teşekkür etmek istiyorum.
Materials
| Longcal limestone | Loncliffe | Longcal SP52 | n/a |
| Mechanical Shacker | SWECO | LS24S544+C | Mechanical siever to separate particles |
| Oxygen | BOC | n/a | BOC cylinders |
| Nitrogen | BOC | n/a | BOC tank |
| Carbon dioxide | BOC | n/a | BOC tank |
| Natural gas | n/a | n/a | Taken from the line |
References
- Bernstein, L., Lee, A., Crookshank, S. Carbon dioxide capture and storage: a status report. Climate Policy. 6 (2), 241-246 (2011).
- Boot-Handford, M. E., et al. Carbon capture and storage update. Energy Environmental Science. 7 (1), 130-189 (2014).
- Herzog, H. J. Scaling up carbon dioxide capture and storage: from megatons to gigatons. Energy Economics. 33 (4), 597-604 (2011).
- Shimizu, T., Hirama, T., Hosoda, H., Kitano, K., Inagaki, M., Tejima, K. A twin fluid-bed reactor for removal of CO2 from combustion processes. Chemical Engineering Research and Design. 77 (1), 62-68 (1999).
- Blamey, J., Anthony, E. J., Wang, J., Fennell, P. S. The calcium looping cycle for large-scale CO2 capture. Progress in Energy and Combustion Science. 36 (2), 260-279 (2010).
- Masnadi, M. S., Grace, J. R., Bi, X. T., Ellis, N., Lim, C. J., Butler, J. W. Biomass/coal steam co-gasification integrated with in-situ CO2 capture. Energy. 83, 326-336 (2015).
- Abanades, J. C., Anthony, E. J., Lu, D. Y., Salvador, C., Alvarez, D. Capture of CO2 from combustion gases in a fluidized bed of CaO. AIChE Journal. 50 (7), 1614-1622 (2004).
- Hughes, R. W., Lu, D. Y., Anthony, E. J., Macchi, A. Design, process simulation and construction of an atmospheric dual fluidized bed combustion system for in situ CO2 capture using high-temperature sorbents. Fuel Processing Technology. 86 (14), 1523-1531 (2005).
- Lu, D. Y., Hughes, R. W., Anthony, E. J. Ca-based sorbent looping combustion for CO2 capture in pilot-scale dual fluidized beds. Fuel Processing Technology. 89 (12), 1386-1395 (2008).
- Hawthorne, C., et al. CO2 capture with CaO in a 200 kWth dual fluidized bed pilot plant. Energy Procedia. 4, 441-448 (2011).
- Sánchez-Biezma, A., et al. Postcombustion CO2 capture with CaO. Status of the technology and next steps towards large scale demonstration. Energy Procedia. 4, 852-859 (2011).
- Dieter, H., Hawthorne, C., Zieba, M., Scheffknecht, G. Progress in calcium looping post combustion CO2 capture: successful pilot scale demonstration. Energy Procedia. 37, 48-56 (2013).
- Arias, B., et al. Demonstration of steady state CO2 capture in a 1.7 MWth calcium looping pilot. International Journal of Greenhouse Gas Control. 18, 237-245 (2013).
- Ströhle, J., Junk, M., Kremer, J., Galloy, A., Epple, B. Carbonate looping experiments in a 1MWth pilot plant and model validation. Fuel. 127, 13-22 (2014).
- Bidwe, A. R., Hawthorne, C., Dieter, H., Dominguez, M. A., Zieba, M., Scheffknecht, G. Cold model hydrodynamic studies of a 200kWth dual fluidized bed pilot plant of calcium looping process for CO2 Capture. Powder Technology. 253, 116-128 (2014).
- Chang, M. H., et al. Design and experimental testing of a 1.9 MWth calcium looping pilot plant. Energy Procedia. 63, 2100-2108 (2014).
- Reitz, M., Junk, M., Ströhle, J., Epple, B. Design and operation of a 300kWth indirectly heated carbonate looping pilot plant. International Journal of Greenhouse Gas Control. 54, 272-281 (2016).
- Martínez, A., Lara, Y., Lisbona, P., Romeo, L. M. Energy penalty reduction in the calcium looping cycle. International Journal of Greenhouse Gas Control. 7, 74-81 (2012).
- Perejón, A., Romeo, L. M., Lara, Y., Lisbona, P., Martínez, A., Valverde, J. M. The calcium-looping technology for CO2 capture: on the important roles of energy integration and sorbent behavior. Appl Energy. 162, 787-807 (2016).
- Mantripragada, H. C., Rubin, E. S. Calcium looping cycle for CO2 capture: Performance, cost and feasibility analysis. Energy Procedia. 63, 2199-2206 (2014).
- . . ASTM C1271-99(2012), Standard Test Method for X-ray Spectrometric Analysis of Lime and Limestone. (2012), C1271-C1299 (2012).
- . . ASTM C25-11e2, Standard Test Methods for Chemical Analysis of Limestone, Quicklime, and Hydrated Lime. , C25-C11 (2011).
- Alonso, M., Rodríguez, N., Grasa, G., Abanades, J. C. Modelling of a fluidized bed carbonator reactor to capture CO2 from a combustion flue gas. Chem Eng Sci. 64 (5), 883-891 (2009).
- Manovic, V., Anthony, E. J. Parametric study on the CO2 capture capacity of CaO-based sorbents in looping cycles. Energy Fuels. 22 (3), 1851-1857 (2008).
- Duhoux, B., Mehrani, P., Lu, D. Y., Symonds, R. T., Anthony, E. J., Macchi, A. Combined Calcium Looping and Chemical Looping Combustion for Post-Combustion Carbon Dioxide Capture: Process Simulation and Sensitivity Analysis. Energy Technol. 4 (10), 1158-1170 (2016).
- Erans, M., Manovic, V., Anthony, E. J. Calcium looping sorbents for CO2 capture. Appl Energy. 180, 722-742 (2016).
- Basu, P. A study of agglomeration of coal-ash in fluidized beds. The Canadian Journal of Chemical Engineering. 60 (6), 791-795 (1982).
