Name: Eksploatacja pilotażowej instalacji z pętlą wapniowąo mocy 25 KW z wysokimi stężeniami tlenu w kalcynatorze (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-10-25T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 34 s
Description: Poznaj procedurę eksploatacji pilotażowej instalacji z pętlą wapniową o mocy 25 kW z wysokimi stężeniami tlenu w kalcynatorze. Metoda zmniejsza recyrkulację gazów odlotowych i zużycie paliwa.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Badania prowadzące do tych wyników otrzymały dofinansowanie z Europejskiego Funduszu Badawczego Węgla i Stali (RFCS) na podstawie umowy o grant nr RFCR-CT-2014-00007. Prace te zostały sfinansowane przez brytyjskie Centrum Badań nad Wychwytywaniem i Składowaniem Dwutlenku Węgla (UKCCSRC) w ramach projektów w ramach zaproszenia nr 2. UKCCSRC jest wspierany przez Radę ds. Badań Inżynieryjnych i Fizycznych (EPSRC) w ramach brytyjskiego programu energetycznego Rady ds. Badań Naukowych, z dodatkowym finansowaniem z Departamentu Biznesu, Energii i Strategii Przemysłowej (BEIS - dawniej DECC). Autorzy pragną również podziękować Panu Martinowi Roskilly'emu za jego ogromną pomoc w trakcie tej pracy.

1. Przygotowanie materiałów
<ol>
	<li>Przesiać wapień (~50 kg surowca) do pożądanej dystrybucji wielkości cząstek (300-400 µm lub inna dystrybucja w zależności od eksperymentu), używając wstrząsarki mechanicznej. Przesiany materiał umieścić w naczyniach obok kalcynatora w celu podawania go podczas testu.</li>
	<li>Przygotować materiał w partiach do wprowadzenia do reaktora. Partie mają zazwyczaj objętość 0,5 L lub 1 L (1 L wapienia to w przybliżeniu 1,5 kg), jednak może się to różnić w zależności od parametrów operacyjnych.</li>
</ol>
2. Procedura uruchomienia
UWAGA: W tym miejscu osiągane są ekstremalnie wysokie temperatury. Wymagane jest stosowanie odpowiednich środków ochrony indywidualnej, takich jak rękawice, okulary ochronne, fartuch laboratoryjny i obuwie ochronne.
<ol>
	<li>Nagrzewanie reaktorów
	<ol>
		<li>Uruchom niski przepływ N2 w karbonizatorze (60 L/min) i kalcynatorze (20 L/min) oraz w uszczelnieniach pętli (10 L/min) za pomocą rotametrów.</li>
		<li>Włącz ręcznie transformatory karbonizatora. Ustaw temperaturę wszystkich elektrycznych grzałek wstępnych karbonizatora na 600 °C.</li>
		<li>Rozpocznij gromadzenie danych (w celu rejestracji temperatur i ciśnień gazów użyj przycisku nagrywania w oprogramowaniu). Dane obejmują temperatury, ciśnienia oraz skład gazów w obu reaktorach. Na Rysunku 1 i Rysunku 2 przedstawiono zrzuty ekranu z systemu akwizycji danych.</li>
		<li>Włącz grzałki wstępne gazu w kalcynatorze. Włącz grzałkę wokół kalcynatora, ustawiając temperaturę na 600 °C mierzoną wewnątrz BFB za pomocą termopary. 
		UWAGA: Dane takie jak temperatura, ciśnienie i skład gazów są już gromadzone, zgodnie z opisem w kroku 2.1.3.</li>
		<li>Wsyp 3 L przesianionego wapienia do BFB w kalcynatorze. Najpierw otwórz górny zawór, wprowadź materiał do rury spustowej i zamknij górny zawór, a następnie otwórz dolny zawór, aby materiał spłynął do reaktora.</li>
		<li>Ogrzej materiał w BFB do temperatury powyżej 650 °C (za pomocą elektrycznej grzałki wokół kalcynatora). 
		UWAGA: Zazwyczaj trwa to ok. 1 h; w tym czasie kontroluj akwizycję danych oraz ciśnienia w złożach fluidalnych.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="Analiza kalibracji sprzętu; różne wykresy przedstawiają trendy danych ciśnienia i temperatury." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56112/56112fig1.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rycina 1"> 
Rycina 1: Zrzut ekranu z akwizycji danych temperatury i ciśnienia dla obu reaktorów. <a href="//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56112/56112fig1large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Schemat kontroli temperatury w piecu laboratoryjnym z wykresem danych w czasie rzeczywistym dla eksperymentu nagrzewania." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56112/56112fig2.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rycina 2"> 
Rycina 2: Zrzut ekranu akwizycji danych temperaturowych dla systemu wstępnego podgrzewania. <a href="//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56112/56112fig2large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Schemat procesu wychwytu węgla, wysokotemperaturowa separacja CO2 z użyciem sorbentu; 650°C–900°C." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56112/56112fig3.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rysunek 3"> 
Rysunek 3: Schemat instalacji CaL o mocy 25 kWth (karbonizator CFB i kalcynator BFB). 1: karbonizator; 2: kalcynator; 3: dolna uszczelka pętli; 4: górna uszczelka pętli; 5: cyklon karbonizatora; 6: cyklon kalcynatora. <a href="//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56112/56112fig3large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<ol start="2">
	<li>Rozpoczęcie spalania w kalcynatorze
	<ol>
		<li>Zwiększyć stężenie tlenu w kalcynatorze od 0 do 40% vol, upewniając się, że stężenie jest stabilne przed rozpoczęciem spalania.</li>
		<li>Ręcznie uruchomić stechiometryczny przepływ gazu ziemnego za pomocą rotametru, upewniając się, że spalanie jest stabilne. 
		UWAGA: Przepływ gazu ziemnego należy zwiększać ostrożnie. Należy sprawdzić, czy dane wskazują na odpowiedni poziom reakcji spalania.</li>
		<li>Zwiększać stężenie tlenu w kalcynatorze w przyrostach 20% vol, regulując rotametr przepływu gazu ziemnego w celu zapewnienia spalania stechiometrycznego. 
		UWAGA: Proces ten należy przeprowadzać z najwyższą ostrożnością. W przypadku jakichkolwiek podejrzeń, że spalanie nie przebiega zgodnie z obliczeniami wstępnymi, należy zatrzymać przepływ gazu ziemnego i przełączyć przepływ tlenu na azot w celu zapewnienia bezpiecznej pracy. Należy zidentyfikować przyczynę tej rozbieżności. Całkowity czas trwania tego procesu wynosi około 1 h.</li>
		<li>Osiągnąć spalanie gazu ziemnego przy 100% stężeniu tlenu. 
		UWAGA: Dane dotyczące temperatury i składu gazów należy uważnie monitorować przez cały czas trwania testów, a w szczególności podczas spalania w 100% tlenie.</li>
		<li>Dodawać wapień w przyrostach 0,5 L, aż w złożu fluidalnym znajdzie się 7 L. Przekalcynować cały materiał w złożu fluidalnym kalcynatora (szacowana temperatura kalcynacji dla partii znajdującej się w kalcynatorze oraz dla kolejnych partii wynosi 800-850 °C).</li>
		<li>Zwiększyć przepływ N2 w karbonatorze, aby rozpocząć cyrkulację. Regularnie sprawdzać wizjer cyrkulacji, aby upewnić się, że cyrkulacja przebiega prawidłowo.</li>
		<li>Przekalcynować cały dostępny wapień krążący w układzie przed rozpoczęciem wychwytu CO2.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Stabilna praca
<ol>
	<li>Ręcznie przełącz gaz do karbonizacji z N2 na 15% obj. CO2 za pomocą rotametru, co umożliwi rozpoczęcie pochłaniania CO2 przez kalcynowany wapień.</li>
	<li>Ręcznie dostosuj przepływy w kalcynatorze za pomocą rotametrów, aby osiągnąć stabilną temperaturę 930-950 °C w kalcynatorze poprzez regulację przepływu gazu ziemnego (NG) i tlenu (w optymalnym reżimie fluidyzacji). Przepływ O2 zazwyczaj wynosi 100% przy odpowiedniej ilości materiału złoża, lecz jest on korygowany w trakcie trwania eksperymentu.</li>
	<li>Gdy aktywność materiału zacznie spadać (powyżej 5% stężenia CO2 na wylocie z karbonizatora, co jest rejestrowane w sposób ciągły przez oprogramowanie zgodnie z opisem w kroku 2.1.3), dodaj więcej wapienia.</li>
</ol>
4. Procedura wyłączania
<ol>
	<li>Ręcznie odetnij dopływ gazu ziemnego za pomocą rotametru, zmniejsz przepływ tlenu i przełącz gazy w obu reaktorach na N2. Wyłącz wszystkie grzałki (kalcynator i karbonator).</li>
	<li>Pozostaw zawartość instalacji do ostygnięcia (zazwyczaj przez noc), a następnie opróżnij reaktory, gdy osiągną temperaturę pokojową.</li>
	<li>Zważ wydobyte ciała stałe i przeprowadź standardową analizę sitową. Scharakteryzuj materiał: porozymetria, skład (spektrometria fluorescencji rentgenowskiej, XRF)21,22 oraz struktura mikroskopowa (skaningowa mikroskopia elektronowa, SEM).</li>
</ol>

<ol><li>Bernstein, L., Lee, A., Crookshank, S. <a target="_blank" href="http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/14693062.2006.9685598">Carbon dioxide capture and storage: a status report.</a> Climate Policy. 6 (2), 241-246 (2011).</li>
<li>Boot-Handford, M. E., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2014/ee/c3ee42350f">Carbon capture and storage update.</a> Energy Environmental Science. 7 (1), 130-189 (2014).</li>
<li>Herzog, H. J. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0140988310001921">Scaling up carbon dioxide capture and storage: from megatons to gigatons.</a> Energy Economics. 33 (4), 597-604 (2011).</li>
<li>Shimizu, T., Hirama, T., Hosoda, H., Kitano, K., Inagaki, M., Tejima, K. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S026387629971751X">A twin fluid-bed reactor for removal of CO2 from combustion processes.</a> Chemical Engineering Research and Design. 77 (1), 62-68 (1999).</li>
<li>Blamey, J., Anthony, E. J., Wang, J., Fennell, P. S. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360128509000574">The calcium looping cycle for large-scale CO2 capture.</a> Progress in Energy and Combustion Science. 36 (2), 260-279 (2010).</li>
<li>Masnadi, M. S., Grace, J. R., Bi, X. T., Ellis, N., Lim, C. J., Butler, J. W. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360544215001838">Biomass/coal steam co-gasification integrated with in-situ CO2 capture.</a> Energy. 83, 326-336 (2015).</li>
<li>Abanades, J. C., Anthony, E. J., Lu, D. Y., Salvador, C., Alvarez, D. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aic.10132/abstract">Capture of CO2 from combustion gases in a fluidized bed of CaO.</a> AIChE Journal. 50 (7), 1614-1622 (2004).</li>
<li>Hughes, R. W., Lu, D. Y., Anthony, E. J., Macchi, A. <a target="_blank" href="https://web.anl.gov/PCS/acsfuel/preprint%20archive/Files/49_1_Anaheim_03-04_0837.pdf">Design, process simulation and construction of an atmospheric dual fluidized bed combustion system for in situ CO2 capture using high-temperature sorbents.</a> Fuel Processing Technology. 86 (14), 1523-1531 (2005).</li>
<li>Lu, D. Y., Hughes, R. W., Anthony, E. J. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378382008001677">Ca-based sorbent looping combustion for CO2 capture in pilot-scale dual fluidized beds.</a> Fuel Processing Technology. 89 (12), 1386-1395 (2008).</li>
<li>Hawthorne, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876610211000750">CO2 capture with CaO in a 200 kWth dual fluidized bed pilot plant.</a> Energy Procedia. 4, 441-448 (2011).</li>
<li>Sánchez-Biezma, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876610211001317">Postcombustion CO2 capture with CaO. Status of the technology and next steps towards large scale demonstration.</a> Energy Procedia. 4, 852-859 (2011).</li>
<li>Dieter, H., Hawthorne, C., Zieba, M., Scheffknecht, G. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876610213000945">Progress in calcium looping post combustion CO2 capture: successful pilot scale demonstration.</a> Energy Procedia. 37, 48-56 (2013).</li>
<li>Arias, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1750583613002922">Demonstration of steady state CO2 capture in a 1.7 MWth calcium looping pilot.</a> International Journal of Greenhouse Gas Control. 18, 237-245 (2013).</li>
<li>Ströhle, J., Junk, M., Kremer, J., Galloy, A., Epple, B. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016236113011873">Carbonate looping experiments in a 1MWth pilot plant and model validation.</a> Fuel. 127, 13-22 (2014).</li>
<li>Bidwe, A. R., Hawthorne, C., Dieter, H., Dominguez, M. A., Zieba, M., Scheffknecht, G. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032591013006475">Cold model hydrodynamic studies of a 200kWth dual fluidized bed pilot plant of calcium looping process for CO2 Capture.</a> Powder Technology. 253, 116-128 (2014).</li>
<li>Chang, M. H., et al. <a target="_blank" href="https://www.infona.pl/resource/bwmeta1.element.elsevier-99e63a65-57e1-3ba7-a815-e16a7b8b0f88">Design and experimental testing of a 1.9 MWth calcium looping pilot plant.</a> Energy Procedia. 63, 2100-2108 (2014).</li>
<li>Reitz, M., Junk, M., Ströhle, J., Epple, B. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1750583616304212">Design and operation of a 300kWth indirectly heated carbonate looping pilot plant.</a> International Journal of Greenhouse Gas Control. 54, 272-281 (2016).</li>
<li>Martínez, A., Lara, Y., Lisbona, P., Romeo, L. M. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1750583611002337">Energy penalty reduction in the calcium looping cycle.</a> International Journal of Greenhouse Gas Control. 7, 74-81 (2012).</li>
<li>Perejón, A., Romeo, L. M., Lara, Y., Lisbona, P., Martínez, A., Valverde, J. M. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261915013616">The calcium-looping technology for CO2 capture: on the important roles of energy integration and sorbent behavior.</a> Appl Energy. 162, 787-807 (2016).</li>
<li>Mantripragada, H. C., Rubin, E. S. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876610214020542">Calcium looping cycle for CO2 capture: Performance, cost and feasibility analysis.</a> Energy Procedia. 63, 2199-2206 (2014).</li>
<li><a target="_blank" href="ftp://185.72.26.245/Astm/1/Section%2004/ASTM0401/PDF/C1271.pdf">ASTM C1271-99(2012), Standard Test Method for X-ray Spectrometric Analysis of Lime and Limestone</a>. (2012), ASTM International. West Conshohocken, PA. C1271-C1299 (2012).</li>
<li><a target="_blank" href="https://www.astm.org/Standards/C25.htm">ASTM C25-11e2, Standard Test Methods for Chemical Analysis of Limestone, Quicklime, and Hydrated Lime</a>. , ASTM International. West Conshohocken, PA. C25-C11 (2011).</li>
<li>Alonso, M., Rodríguez, N., Grasa, G., Abanades, J. C. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0009250908005903">Modelling of a fluidized bed carbonator reactor to capture CO2 from a combustion flue gas.</a> Chem Eng Sci. 64 (5), 883-891 (2009).</li>
<li>Manovic, V., Anthony, E. J. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ef800011z">Parametric study on the CO2 capture capacity of CaO-based sorbents in looping cycles.</a> Energy Fuels. 22 (3), 1851-1857 (2008).</li>
<li>Duhoux, B., Mehrani, P., Lu, D. Y., Symonds, R. T., Anthony, E. J., Macchi, A. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ente.201600024/abstract">Combined Calcium Looping and Chemical Looping Combustion for Post-Combustion Carbon Dioxide Capture: Process Simulation and Sensitivity Analysis.</a> Energy Technol. 4 (10), 1158-1170 (2016).</li>
<li>Erans, M., Manovic, V., Anthony, E. J. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261916310157">Calcium looping sorbents for CO2 capture.</a> Appl Energy. 180, 722-742 (2016).</li>
<li>Basu, P. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cjce.5450600610/abstract">A study of agglomeration of coal-ash in fluidized beds.</a> The Canadian Journal of Chemical Engineering. 60 (6), 791-795 (1982).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Działanie kalcynatora z wlotem tlenu o stężeniu 100% obj. jest osiągalne dzięki wykorzystaniu endotermicznego charakteru reakcji kalcynacji, a także faktu, że ciała stałe krążą między dwoma reaktorami w różnych temperaturach. Ten tryb pracy ma na celu uczynienie procesu CaL bardziej obiecującym ekonomicznie poprzez zmniejszenie kosztów kapitałowych i operacyjnych. Ponieważ recykling spalin (głównieCO2, pary wodnej i nieprzereagowanegoO2) jest redukowany lub nawet eliminowany, ciepło zużywane do wstę...

Emisje CO2 i wynikające z nich globalne ocieplenie są krytycznymi kwestiami środowiskowymi, które przyciągnęły dużą ilość badań w ostatnich latach. Wychwytywanie i składowanie dwutlenku węgla (CCS) zostało uznane za potencjalną technologię redukcji emisji CO2 do atmosfery1,2. Najtrudniejszą częścią łańcucha CCS jest wychwytywanie CO2, co jest również najbardziej kosztownym etapem3. W związku z tym skoncentrowano się na rozwoju nowych technologii wychwytywania CO2 z elektrowni i innych obiektów przemysłowych.
CaL jako technologia wychwytywania CO2 po spalaniu, została po raz pierwszy zaproponowana przez Shimizu et al.4 CO2 jest wychwytywane przez sorbent na bazie CaO w temperaturze 600-700 °C w reaktorze zwanym saturatorem, a następnie uwalniane przez kalcynację w temperaturze 850-950 °C (w kalcynatorze) zgodnie z równaniem (1), w celu wytworzenia strumienia CO2 o wysokiej czystości nadającego się do sekwestracji5,6. Cykl CaL wykorzystuje złoża fluidalne, które stanowią optymalną konfigurację dla tego procesu, ponieważ pozwalają na łatwą cyrkulację dużych ilości ciał stałych z jednego reaktora do drugiego4,5,6,7,8.
CaO (s) + CO2 (g) ⇔ CaCO3 (s) ΔH25 °C = -178,2 kJ/mol (1)
Ta koncepcja została zademonstrowana na skalę pilotażową przez różne grupy i w różnych konfiguracjach i skalach, takich jak 0,2 MWth pilot w Stuttgarcie, 1 MWth pilot w Darmstadt, 1,7 MWth pilot w La Pereda i 1,9 MWth unit na Tajwanie9,10,11,12,13,14,15,16. Chociaż proces ten został udowodniony, nadal istnieją możliwości zwiększenia jego sprawności cieplnej, na przykład poprzez modyfikację standardowych warunków pracy i zmiany w konstrukcji konfiguracji reaktora.
Badano użycie rurek cieplnych między komorą spalania a kalcynatorem zamiast paliwa spalanego tlenowo. Wyniki dotyczące wydajności wychwytywania CO2 są porównywalne z wynikami konwencjonalnej instalacji pilotażowej CaL, jednak proces ten charakteryzuje się wyższą wydajnością instalacji i niższymi kosztami unikania emisji CO2 17. Martínez i wsp.18 zbadał możliwości integracji ciepła w celu wstępnego podgrzania materiału stałego wchodzącego do kalcynatora i zmniejszenia ilości ciepła potrzebnego w kalcynatorze. Wyniki wykazały zmniejszenie zużycia węgla o 9% w porównaniu z rozmiarem standardowym. Inne badane możliwości integracji ciepła również uwzględniały opcje integracji wewnętrznej i zewnętrznej19.
Jednym z głównych problemów cyklu CaL z ekonomicznego punktu widzenia jest dostarczanie energii potrzebnej w kalcynatorze za pomocą spalania paliwa20. Proponuje się zwiększenie stężenia tlenu na wlocie kalcynatora w celu zmniejszenia lub nawet uniknięcia konieczności recyklingu CO2 do kalcynatora. Ta alternatywa zmniejsza koszty kapitałowe (zmniejszone rozmiary jednostek kalcynacji i separacji powietrza (ASU)), co może znacznie poprawić konkurencyjność tego procesu. Drastyczną zmianę warunków spalania można osiągnąć, wykorzystując endotermiczną reakcję kalcynacji i duży przepływ CaO/CaCO3 krążący z saturatora pracującego w niższych temperaturach (żadna z tych zalet nie jest dostępna w przypadku technologii spalania tlenowego).
Ta praca ma na celu opracowanie standardowej procedury operacyjnej dla prowadzenia pilotażowej instalacji CaL z saturatorem z cyrkulacyjnym złożem fluidalnym (CFB) i kalcynatorem z bulgoczącym złożem fluidalnym (BFB) o stężeniu 100% O2 na wlocie kalcynatora. Podczas oddawania do użytku instalacji pilotażowej przeprowadzono kilka kampanii eksperymentalnych, aby zapewnić prawidłowe działanie wraz ze wzrostem stężenia tlenu. Zbadano również trzy rozkłady wielkości cząstek wapienia (100-200 μm; 200-300 μm; 300-400 μm) w celu zbadania, w jaki sposób ten parametr wpływa na elutriację cząstek i skuteczność wychwytywania w tym trybie pracy.

<table><tbody><tr><td>Wapień długotrwały</td><td>Loncliffe</td><td>Longcal SP52</td><td>n/a</td></tr><tr><td>Wytrząsarka mechaniczna</td><td>SWECO</td><td>LS24S544+C</td><td>Mechaniczny syfer do oddzielania cząstek</td></tr><tr><td>Tlen</td><td>BOC</td><td>nie dotyczy</td><td>Butli BOC</td></tr><tr><td>Azot</td><td>BOC</td><td>nie dotyczy</td><td>Zbiornik BOC</td></tr><tr><td>Dwutlenek węgla</td><td>BOC</td><td>nie dotyczy</td><td>Zbiornik BOC</td></tr><tr><td>Gaz ziemny</td><td>nie dotyczy</td><td>n/a</td><td>Zaczerpnięte z linii</td></tr></tbody></table>

eksploatacja pilotażowej instalacji z pętlą wapniowąo mocy 25 kw z wysokimi stężeniami tlenu w kalcynatorze

Operation of a 25 KWth Calcium Looping Pilot-plant with High Oxygen Concentrations in the Calciner

Pętla wapniowa (CaL) to technologia wychwytywania CO2 po spalaniu, która nadaje się do modernizacji istniejących elektrowni. W procesie CaL wykorzystuje się wapień jako tani i łatwo dostępny sorbent CO2 . Chociaż technologia ta została szeroko zbadana, istnieje kilka dostępnych opcji, które można zastosować, aby uczynić ją bardziej opłacalną. Jednym z nich jest zwiększenie stężenia tlenu w kalcynatorze w celu zmniejszenia lub wyeliminowania ilości gazu pochodzącego z recyklingu (CO2, H2O i zanieczyszczenia); W związku z tym zmniejszenie lub usunięcie energii niezbędnej do podgrzania strumienia gazu z recyklingu. Ponadto następuje wzrost poboru energii ze względu na zmianę intensywności spalania; Energia ta jest wykorzystywana do umożliwienia zajścia endotermicznej reakcji kalcynacji przy braku zawracanych gazów spalinowych. W artykule przedstawiono działanie i pierwsze wyniki pilotażowej instalacji CaL ze 100% spalaniem tlenu w gazie ziemnym w kalcynarze. Gaz trafiający do saturatora był symulowanymi spalinami z elektrowni węglowej lub przemysłu cementowego. Testuje się również kilka rozkładów wielkości cząstek wapienia w celu dalszego zbadania wpływu tego parametru na ogólną wydajność tego trybu pracy. W artykule szczegółowo opisano konfigurację systemu reaktora, procedury operacyjne i wyniki. Reaktor wykazał się dobrą stabilnością hydrodynamiczną i stabilnym wychwytywaniemCO2, ze skutecznością wychwytywania do 70% przy mieszance gazów symulującej spaliny z elektrowni węglowej.

Układ doświadczalny przedstawiono na Rysunku 3. Instalacja składa się z dwóch połączonych ze sobą złóż fluidalnych. Mianowicie, karbonizator jest złem CFB o wysokości 4,3 m i średnicy wewnętrznej (ID) 0,1 m, natomiast kalcynator jest złem BFB o wysokości 1,2 m i średnicy wewnętrznej 0,165 m. Transport ciał stałych z jednego reaktora do drugiego jest kontrolowany przez dwa uszczelnienia pętlowe (loop-seals) fluidyzowane azotem. Do obu reaktorów doprowadzana je...

Ten manuskrypt opisuje procedurę obsługi pilotażowej instalacji z pętlą wapniową do wychwytywania węgla po spalaniu z wysokimi stężeniami tlenu w kalcynatorze w celu zmniejszenia lub wyeliminowania recyklingu spalin.

Eksploatacja pilotażowej instalacji z pętlą wapniowąo mocy 25 KW z wysokimi stężeniami tlenu w kalcynatorze

Calcium looping (CaL) is a post-combustion CO2 capture technology that is suitable for retrofitting existing power plants. The CaL process uses limestone ...

Ogólnym celem niniejszej procedury jest określenie trybu pracy, który ogranicza lub nawet eliminuje recyrkulację gazów odlotowych do kalcynatora w instalacji pilotowej procesu pętli wapniowej. Metoda ta może pomóc w odpowiedzi na kluczowe pytania w dziedzinie pętli wapniowej, takie jak sposób zwiększenia energii dostarczanej do kalcynatora. Główną zaletą tego trybu pracy jest zmniejszenie rozmiarów kalcynatora, a także ilości zużywanego paliwa i tlenu.Aby rozpocząć tę procedurę, należy użyć przesiewacza mechanicznego, aby przesiać około 50 kilogramów wapienia do pożądanej dystrybucji wielkości cząstek. Przesiane materiały należy umieścić w pojemnikach obok kalcynatora w celu ich podawania podczas procedury. Następnie należy uruchomić mały przepływ gazu azotowego w karbonizatorze, kalcynatorze i uszczelnieniach pętli w rotametrach.Ręcznie włącz transformatory karbonizatora. Ustaw temperaturę wszystkich elektrycznych podgrzewaczy wstępnych karbonizatora na 600 °C. Rozpocznij pomiar temperatury, ciśnienia i składu gazów w obu reaktorach.Następnie należy włączyć kalcynator oraz wstępne podgrzewacze gazu. Ustawić temperaturę grzałki wokół kalcynatora na 600 °C, mierząc ją wewnątrz bulgoczącego złoża fluidalnego za pomocą termopary. Otworzyć górny zawór kalcynatora.Wlej trzy litry przesianionego wapienia do rury spustowej, a następnie zamknij górny zawór. Po tym otwórz dolny zawór, aby materiał wpłynął do reaktora. Podgrzej materiał zgodnie z opisem w protokole tekstowym.Na początek należy zwiększyć przepływ tlenu, aby podnieść jego stężenie w kalcynatorze od 0 do 40% objętości. Przed rozpoczęciem procesu spalania należy upewnić się, że stężenie jest stabilne. Następnie, za pomocą rotametru, należy ręcznie uruchomić stechiometryczny przepływ gazu ziemnego.Reguluj rotametr przepływu gazu ziemnego, aby zwiększać stężenie tlenu w kalcynatorze w przyrostach 20%, aż do osiągnięcia 100% stężenia tlenu i spalania gazu ziemnego. Następnie dodaj siedem litrów wapienia do złoża fluidalnego w przyrostach 0,5 litra. Po tym zwiększ przepływ azotu w karbonyzatorze, aby rozpocząć cyrkulację.Wypal cały materiał zgodnie z opisem w protokole tekstowym przed rozpoczęciem wychwytywania dwutlenku węgla. Na początku, używając rotametru, ręcznie przełącz gaz do karbonizacji z azotu na 15% objętości dwutlenku węgla. Korzystając z rotametrów, ręcznie dostosuj przepływ gazu ziemnego i tlenu do kalcynatora, aż do osiągnięcia stabilnej temperatury w zakresie od 930 do 950 °C.Gdy aktywność materiału zacznie spadać, należy dodać więcej wapienia. Aby rozpocząć procedurę wyłączania, należy użyć rotametru, aby ręcznie odciąć dopływ gazu ziemnego. Następnie należy powoli zmniejszać przepływ tlenu, aż zostanie on całkowicie odcięty, a następnie przełączyć gazy w obu reakcjach na azot.Wyłączyć wszystkie grzejniki i pozostawić instalację do wystygnięcia przez noc. Reaktory muszą stygnąć przez noc, aby osiągnąć temperaturę pokojową. W niniejszym badaniu wykorzystano układ składający się z dwóch połączonych ze sobą złóż fluidalnych do przetestowania procesu przejścia z 20%tlenu do 100%tlenu na wlocie do kalcynatora.Układ jest najpierw testowany przy zastosowaniu 30% tlenu oraz frakcji wapienia o wielkości cząstek między 200 a 300 µm krążącej między dwoma reaktorami. Niższa wydajność wychwytu na poziomie 45% wynika głównie z niewystarczającej ilości ciepła do kalcynacji całego wapienia w bulgotującym złożu fluidalnym. Powoduje to spadek stosunku tlenku wapnia do węglanu wapnia w strumieniu zasilającym karbonizator.Następnie instalację przetestowano przy użyciu 100% tlenu oraz frakcji wapienia o wielkości od 100 do 200 mikrometrów. Większość materiału wapiennego osiadła w cyklonie kalcynatora. Jest to prawdopodobną przyczyną niskiej wydajności wychwytu i sugeruje, że mniejsze cząstki wapienia nie wywierają korzystnego wpływu na wydajność systemu.Na koniec instalację przetestowano przy użyciu 100% tlenu, frakcji wapienia o wielkości cząstek od 300 do 400 µm oraz przy starannej kontroli temperatury i zawartości wapienia. Jak widać, uzyskano stabilną wydajność wychwytu na poziomie około 70% przez ponad trzy godziny. W związku z tym można stwierdzić, że w zoptymalizowanych warunkach możliwe jest przeprowadzenie stabilnego procesu.Po opracowaniu ta technika utorowała drogę badaczom w dziedzinie wychwytu węgla do testowania cyklu pętli wapniowej przy wysokich stężeniach tlenu w kalcynatorze. Po obejrzeniu tego filmu powinni Państwo posiadać dobrą wiedzę na temat przeprowadzania eksperymentu przy wysokich stężeniach tlenu w kalcynatorze. Należy pamiętać, że praca z wysokimi stężeniami tlenu może być niezwykle niebezpieczna i podczas wykonywania tej procedury zawsze należy przestrzegać środków ostrożności, takich jak wyłączenie dopływu gazu w przypadku niewłaściwego przebiegu spalania.

operation-25-kwth-calcium-looping-pilot-plant-with-high-oxygen

Research

JoVE Journal

Environment

Środowisko

Nowatorski reaktor beztlenowy z przepływem stałym (UASS) został wykorzystany do produkcji biogazu z włóknistego surowca. Poferment z reaktora UASS został hydrotermalnie zwęglony do biowęgla HTC w ciśnieniowym reaktorze wsadowym. W tym badaniu zastosowano integrację dwóch koncepcji bioenergii w celu zwiększenia ogólnej produkcji bioenergii.

Ocena zintegrowanej fermentacji beztlenowej i karbonizacji hydrotermalnej w produkcji bioenergii

Lizymetr Gradientu Dwutlenku Węgla tworzy liniowy gradient dwutlenku węgla L-1 o objętości od 250 do 500 μl w komorach o kontrolowanej temperaturze, w których znajdują się zbiorowiska roślinne na monolitach gliniastych, pylastych i piaszczystych. Obiekt służy do określenia, w jaki sposób przeszły i przyszły poziom dwutlenku węgla wpływa na obieg węgla na użytkach zielonych.

Instalacja do pomiaru gradientu stężenia CO2 do badania wzbogacenia w CO2 i wpływu gleby na funkcjonowanie ekosystemu użytków zielonych

Szybka tomografia synchrotronowa została użyta do dynamicznego zobrazowania rozpuszczania wapienia w obecności solanki nasyconej CO2 w warunkach zbiornikowych. Wykonano 100 skanów w rozdzielczości 6,1 μm przez okres 2 godzin.

Dynamiczne obrazowanie stanu zbiornika w skali porowej reakcji w węglanach za pomocą szybkiej tomografii synchrotronowej

Przedstawiono procedurę termochemicznej konwersji pozostałości biomasy, która ma na celu maksymalizację wydajności produktów płynnych (szybka piroliza). Opiera się na technologii sprawdzonej na skalę przemysłową i szczególnie nadaje się do obróbki biomasy typu słomianego.

Szybka piroliza resztek biomasy w dwuślimakowym reaktorze mieszającym

Przedstawiono protokół równoległej produkcji wytrąconego węglanu wapnia i materiału zeolitowego z żużla wielkopiecowego poprzez karbonatyzację minerałów i alkaliczną konwersję hydrotermalną. Badana jest wydajność materiału zeolitowego w kierunku adsorpcji niklu.

Dwukierunkowa waloryzacja żużla wielkopiecowego: synteza wytrąconego węglanu wapnia i zeolitowego adsorbentu metali ciężkich

Prezentowany tutaj jest protokół działania mikroskalowego reaktora z programowaną temperaturą do oceny wydajności katalitycznej węglika molibdenu podczas odtleniania kwasu octowego.

Programowane temperaturowo odtlenianie kwasu octowego na katalizatorach z węglika molibdenu

Tutaj prezentujemy protokoły przygotowania i testowania aerożeli katalitycznych poprzez wprowadzanie gatunków metali do platform aerożelowych z krzemionki i tlenku glinu. Przedstawiono metody otrzymywania materiałów z wykorzystaniem soli miedzi i nanocząstek zawierających miedź. Protokoły badań katalitycznych wykazują skuteczność tych aerożeli w zastosowaniach katalizy trójdrożnej.

Wytwarzanie i testowanie aerożeli katalitycznych otrzymanych w procesie szybkiej ekstrakcji nadkrytycznej

Przedstawiamy protokół poprawy wydajności fotoredukcji CO2 do CH4 poprzez zwiększenie intensywności padającego światła poprzez technologię koncentracji energii słonecznej.

Fotoredukcja CO2 do wydajności CH4 przy skoncentrowanym świetle słonecznym

Przedstawiono protokół niszczenia prekursorów emisji z biomasy niskiej jakości za pomocą niskotemperaturowej mikrofalowej karbonizacji hydrotermalnej. Protokół ten obejmuje parametry mikrofalowe oraz analizę produktu z biowęgla i wody technologicznej.

Redukcja emisji paliwa drzewnego wierzbowego poprzez niskotemperaturową karbonizację hydrotermalną wspomaganą mikrofalami

Zatrucie katodą spowodowanymi śladowymi poziomami zanieczyszczeń w powietrzu pozostaje głównym problemem dla długoterminowej stabilności wysokotemperaturowych systemów elektrochemicznych. Zapewniamy nowatorską metodę łagodzenia degradacji katody za pomocą getterów, które wychwytują zanieczyszczenia unoszące się w powietrzu w wysokiej temperaturze przed wejściem do elektrochemicznie aktywnego obszaru komina.

Opracowanie i walidacja getterów chromu do systemów zasilania ogniwami paliwowymi ze stałym tlenkiem

Opisano protokół wykorzystania dwutlenku węgla z gazów spalinowych elektrowni na gaz ziemny do hodowli mikroalg w otwartych stawach torowych. Wtryskiwanie spalin jest kontrolowane za pomocą czujnika pH, a wzrost mikroalg jest monitorowany za pomocą pomiarów gęstości optycznej w czasie rzeczywistym.

Sprzężenie wychwytywania dwutlenku węgla z elektrowni z półautomatycznymi otwartymi stawami torowymi do uprawy mikroalg

Poznaj procedurę eksploatacji pilotażowej instalacji z pętlą wapniową o mocy 25 kW z wysokimi stężeniami tlenu w kalcynatorze. Metoda zmniejsza recyrkulację gazów odlotowych i zużycie paliwa.

Eksploatacja pilotażowej instalacji z pętlą wapniową_{o mocy} 25 KW z wysokimi stężeniami tlenu w kalcynatorze

Przeglądaj więcej filmów