Exploitation d’un 25 KWe Calcium bouclage pilote avec des Concentrations d’oxygène élevé dans le concassé
Summary
Ce manuscrit décrit une procédure pour faire fonctionner un bouclage usine-pilote de captage post-combustion avec des concentrations d’oxygène élevé dans le concassé afin de réduire ou d’éliminer le recyclage de gaz de cheminée de calcium.
Abstract
Calcium en boucle (CaL) est une technologie de capture postcombustion CO2 qui convient à la modernisation des centrales existantes. La CaL utilise calcaire comme un bon marché et facilement disponible CO2 absorbants. Alors que la technologie a été largement étudiée, il y a quelques options disponibles qui pourraient être appliquées pour la rendre plus rentable. L’un d’entre eux est d’augmenter la concentration d’oxygène dans le concassé pour réduire ou éliminer la quantité de gaz recyclé (CO2, H2O et impuretés) ; par conséquent, diminuant ou supprimant l’énergie nécessaire pour chauffer le flux de gaz recyclés. En outre, il y a une augmentation de l’apport énergétique en raison du changement dans l’intensité de combustion ; cette énergie est utilisée pour activer la réaction endothermique calcination à se produire en l’absence des gaz d’échappement recyclé. Cet article présente le fonctionnement et les premiers résultats d’une usine pilote de CaL à la combustion de l’oxygène 100 % du gaz naturel dans le concassé. Le gaz entrant dans l’appareil à eau gazeuse est un gaz de combustion simulée d’une centrale au charbon ou l’industrie du ciment. Plusieurs granulométries calcaires sont également testés pour explorer davantage l’effet de ce paramètre sur les performances globales de ce mode de fonctionnement. La configuration du système réacteur, les modalités de fonctionnement et les résultats sont décrits en détail dans cet article. Le réacteur a montré la bonne stabilité hydrodynamique et capture de2 CO stable, avec un rendement de capture jusqu’à 70 % d’un mélange de gaz simulant les fumées d’une centrale électrique au charbon.
Introduction
Émissions de CO2 et le réchauffement global qui en résulte sont des enjeux environnementaux qui ont attiré un grand nombre de recherches dans les dernières années. Le captage et le stockage (CCS) a été reconnu comme un potentiel technologique pour réduire les émissions de CO2 dans l’atmosphère1,2. La partie la plus difficile de la chaîne CCS est la capture du CO2, qui est aussi le plus coûteux de stade3. En conséquence, il y a eu une discussion sur le développement de nouvelles technologies pour la capture de CO2 des centrales électriques et autres installations industrielles.
CaL comme une technologie de capture postcombustion CO2 , a été proposée par Shimizu et al. 4 CO2 est capturée par un CaO sorbant à 600-700 ° C dans un réacteur appelé un appareil à eau gazeuse et publié par calcination ultérieure à 850-950 ° C (dans un concassé) selon l’ équation (1), pour produire un courant de2 CO haute pureté convient pour le piégeage du5,6. Le cycle de CaL utilise les lits fluidisés, qui représentent une configuration optimale pour ce processus, car ils permettent à de grandes quantités de matières solides à distribuer facilement provenant d’un réacteur à l’autre de5,4,6 , 7 , 8.
CaO (s) + CO2 (g) ⇔ CaCO3 (s) ΔH25 ° C =-178.2 kJ/mol (1)
Ce concept a été démontré à l’échelle pilote par divers groupes et avec des configurations différentes et des échelles, comme le pilote MWth 0,2 à Stuttgart, le pilote de 1 MWth Darmstadt,, le pilote de 1,7 MWth dans La Pereda et l’unité de 1,9 MWth dans Taiwan9,10,11,12,13,14,15,16. Bien que ce processus a été prouvé, il y a toujours des possibilités pour accroître son efficacité thermique, tels qu’en modifiant les conditions de fonctionnement standards et les changements dans la conception de la configuration du réacteur.
L’utilisation de caloducs entre la chambre de combustion et concassé a étudié au lieu d’oxy-combustion carburant dans le concassé. Les résultats de la performance capture de CO2 sont comparables à ceux d’une usine-pilote de CaL conventionnelle, cependant, ce processus a une efficacité accrue de plante et plus faible CO2 évitement coûte17. Martinez et al. 18 a étudié les possibilités d’intégration de chaleur pour préchauffer la matière solide entrant dans le haut et réduire la chaleur nécessaire dans le concassé. Les résultats ont montré la réduction de 9 % de la consommation de charbon par rapport à celle de l’affaire standard. Autres possibilités étudiées pour intégration de chaleur ont également examiné l’intégration interne et externe options19.
L’un des principaux problèmes du cycle CaL du point de vue économique est de fournir l’énergie nécessaire dans le concassé au moyen de la combustion de carburant20. Augmentation de la concentration d’oxygène dans l’inlet du concassé est proposé afin de réduire ou même éviter la nécessité de recycler2 CO pour le concassé. Cette solution permet de réduire les coûts en capital (taille réduite des unités de séparation concassé et de l’air (ASU)), qui peuvent d’améliorer sensiblement la compétitivité de ce processus. Le changement radical dans les conditions de combustion peut être obtenu en exploitant la réaction endothermique calcination et le grand CaO/CaCO3 flux circulant de l’appareil à eau gazeuse fonctionnant à des températures plus basses (ni avantage est disponible avec la technologie oxy-combustion).
Cet ouvrage vise à développer un mode opératoire normalisé pour faire fonctionner une usine pilote de CaL avec un saturateur à lit fluidisé circulant (CFB) et un concassé de propagation d’un lit fluidisé (BFB) avec une concentration de 100 % O2 à inlet du concassé. Plusieurs campagnes expérimentales ont été exécutés au cours de la mise en service de l’usine pilote à assurer le bon fonctionnement comme l’oxygène concentration a augmenté. En outre, trois distributions de taille de la particule de calcaire (100-200 µm, 200 à 300 µm, 300-400 µm) ont été étudiées pour étudier comment ce paramètre affecte l’élutriation des particules et capturer l’efficacité dans ce mode de fonctionnement.
Protocol
Representative Results
Discussion
L’opération de la concassé avec une entrée d’oxygène vol 100 % est réalisable, basée sur l’exploitation de la nature endothermique de la réaction de calcination, mais aussi le fait que les solides de circulent entre les deux réacteurs à différentes températures. Ce mode de fonctionnement vise à rendre le processus de CaL économiquement plus prometteur par réduction de capital et coûts d’exploitation. Comme le recyclage des fumées gaz (principalement CO2, vapeur d’eau et n’ayant pas …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
La recherche ayant abouti à ces résultats a reçu un financement du Fonds de recherche de la Communauté européenne du charbon et acier (RFC) sous accorde le contrat n ° Convention RFCR-CT-2014-00007. Ce travail a été financé par le UK Carbon Capture et le stockage Research Centre (UKCCSRC) dans le cadre de projets Call 2. UKCCSRC est pris en charge par le génie et Physical Sciences Research Council (EPSRC) dans le cadre du Programme d’énergie du Research Council UK, avec un financement complémentaire du ministère de l’entreprise, l’énergie et stratégie industrielle (BEIS – anciennement DECC). Les auteurs tiens également à remercier M. Martin Roskilly pour son aide précieuse tout au long de ce travail.
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 |
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