Summary
이 원고는 굴뚝 가스 재활용을 줄이거나 위해 calciner에서 높은 산소 농도 함께 포스트 연소 탄소 캡처에 대 한 파일럿 플랜트를 반복 하는 칼슘을 운영 하기를 위한 절차를 설명 합니다.
Abstract
칼슘 (칼)를 반복 후 연소 CO2 캡처 기술 기존 발전소를 개조 적합 이다. 칼 프로세스는 저렴 하 고 쉽게 사용할 수 있는 CO2 매 석회암을 사용합니다. 이 기술은 널리 공부 하고있다, 경제적으로 실행 가능한 수 있도록 적용할 수 있는 몇 가지 사용할 수 있는 옵션 있습니다. 이들 중 하나 (CO2, H2O 및 불순물); 재활용된 가스의 양을 줄이거나 하 calciner에서 산소 농도 증가 하는 따라서, 감소 또는 제거 재활용된 가스 시내가 열 하는 데 필요한 에너지. 또한, 연소 강도; 변경 에너지 입력에 결과 증가 있다 이 에너지는 재활용된 굴뚝 가스의 부재에서 발생 하는 발열 calcination 반응을 활성화 하는 데 사용 됩니다. 이 문서는 calciner에서 천연 가스의 100% 산소 연소 작업 및 CaL 파일럿 플랜트의 첫 번째 결과 제공합니다. carbonator로 들어오는 가스 화력 발전소 또는 시멘트 산업에서 시뮬레이션 된 굴뚝 가스가 이었다. 여러 석회암 입자 크기 분포 또한 추가이 모드의 전반적인 성능에이 매개 변수의 효과 탐험 테스트 됩니다. 원자로 시스템, 운영 절차 및 결과의 구성이이 문서에 자세히 설명 되어 있습니다. 반응 기 좋은 유체 안정성 및 안정적인 CO2 캡처, 캡처 시뮬레이션 석탄-해 고 발전소의 굴뚝 가스 가스 혼합물으로 최대 70%의 효율을 보였다.
Introduction
CO2 배출량과 결과 지구 온난화는 중요 한 환경 문제는 지난 몇 년 동안에서 많은 양의 연구를 받고 있다. 탄소 캡처 및 스토리지 (CCS) 분위기1,2CO2 배출량을 줄이기 위한 잠재적인 기술로 인정 되었습니다 했다. CCS 체인의 가장 어려운 부분이 이다 CO2의 캡처 또한 가장 비용이 많이 드는 단계3. 결과, 발전소 및 다른 산업 시설에서 콜로라도2 캡처에 대 한 새로운 기술 개발에 초점을 맞추고가 되었습니다.
후 연소 CO2 캡처 기술, 칼 시미즈 외. 에 의해 처음 제안 되었다 4 CO2 는 잡혀 카오 기반에서 매 반응 기에서 600-700 ° C는 carbonator 라고 하며 850-950 ° c (calciner)에서 식 (1), 고 순도 CO2 스트림을 생성 하에 따라 후속 calcination 발표 격리5,6에 적합 합니다. 칼 주기 활용 유동층된 침대, 그들은 다른4,,56 에 1 개의 반응 기에서 쉽게 순환 수 많은 양의 고체에 대 한 허용 이후이 프로세스에 대 한 최적의 구성을 대표 하는 , 7 , 8.
카오 (s) + CO2 (g) ↔ CaCO3 (s) ΔH25 ° C =-178.2 kJ/mol (1)
이 개념은 다양 한 그룹에 의해 및 다른 구성 파일럿 규모와 스케일, 슈투트가르트, 다름슈타트, 라 Pereda 1.7 MW일 조종사에에서 1 MW일 파일럿 0.2 MW일 조종사 등에서 입증 되었습니다. 그리고 대만9,10,11,12,13,14,,15161.9 MW일 단위. 이 과정은 입증 되었습니다, 하지만 지금도 표준 동작 조건 및 원자로 구성의 디자인 변경 내용을 수정 하 여와 같은 그것의 열 효율을 높이기 위한 가능성 있다.
연소와 calciner 사이 열 파이프의 사용은 calciner에서 옥 시 combusting 연료 대신 연구 되었습니다. 그러나 콜로라도2 캡처 성능에 대 한 결과 기존의 칼 파일럿 플랜트의 그들과 유사한,,이 프로세스는 더 높은 식물 효율성 및 더 낮은 CO2 회피 비용17. 마르티네스 외. 18 는 calciner에서 필요한 열을 줄이기 위해 하 고 단단한 소재는 calciner 입력 예 열 열 통합 가능성을 조사. 결과 표준 케이스와 비교 했을 때 석탄 소비에 9% 감소를 보여주었다. 열 통합에 대 한 다른 공부 가능성 또한 내부 및 외부 통합 옵션19를 간주 됩니다.
경제 관점에서 CaL 사이클의 주요 문제 중 하나는 calciner 연료 연소20를 통해 필요한 에너지를 공급 하는 것입니다. Calciner의 입구에서 산소 농도 증가 감소 하거나 심지어는 calciner에 CO2 재활용의 필요성을 피하기 위해 제안 합니다. 이 대안은 크게이 과정의 경쟁력을 향상 시킬 수 있는 자본 비용 (calciner 및 공기 분리 장치 (ASU)의 감소 된 크기), 감소 시킨다. 발열 calcination 반응 및 낮은 온도에서 운영 하는 carbonator에서 순환 큰 카오/CaCO3 흐름을 이용 하 여 연소 조건에서 과감 한 변화를 달성 될 수 있다 (어느 장점은 함께 사용할 수는 순 산소 연소 기술)입니다.
이 작품 순환 유동층 침대 (CFB) carbonator와에 어 침대 버블링 (BFB) calciner calciner의 입구에서 100% O2 농도와 칼 파일럿 플랜트를 실행 하기 위한 표준 운영 절차를 개발 하는 것을 목표로. 여러 실험 캠페인 산소로 올바르게 작동 되도록 파일럿 플랜트의 시운전 동안 실행 되었습니다 농도 증가. 또한, 3 개의 석회암 입자 크기 분포 (100-200 µ m, 200-300 µ m, 300-400 µ m)이이 매개 입자의 elutriation에 미치는 영향을 조사 하 고이 모드에서 효율을 캡처를 공부 했다.
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Protocol
1. 재료 준비
- 체 원하는 입자 크기 분포 (300-400 µ m 또는 실험에 따라 다른 배포) 석회암 (원료의 ~ 50 kg) 기계 통을 사용 하 여. 테스트 하는 동안 먹이 기를 위한 체질 된 물자는 calciner 옆 냄비에 넣어
- 배치 반응 기에 도입 될 자료를 준비 합니다. 일괄 처리는 일반적으로 0.5 L 또는 1 L (석회암의 1 리터는 약 1.5 k g),이 운영 매개 변수에 따라 달라질 수 있지만.
2. 시작 프로시저
주의: 매우 높은 온도 얻을 수 있습니다. 장갑, 안경, 등 적합 한 보호구 실험실 코트와 안전 신발은 필수.
- 원자로의 열 업
- 루프-물개 (10 L/min)는 rotameters에 뿐만 아니라 carbonator (60 L/min) 및 calciner (20 L/min)에서 N 2의 낮은 흐름 시작.
- 는 Carbonator 변압기 수동으로 설정. 600에는 carbonator의 모든 전기 열기의 온도 설정 ° c.
- 시작 데이터 획득 (가스 온도 및 압력, 단추 사용 하 여 녹음 소프트웨어에서). 데이터에는 온도, 압력 및 두 원자로의 가스 조성을 포함 됩니다. 그림 1과 그림 2에서 데이터 수집 시스템의 스크린샷을 표시 됩니다.
- 는 calciner에 가스 열기. 600 ° c 열전대를 통해 BFB 내부 측정 calciner 주위 히터 설정.
참고: 데이터와 같은 온도, 압력, 가스 조성은 이미 명시 된 인수 되 고 단계에서 2.1.3. - BFB는 calciner에서 체질 된 석회암의 3 L를 넣어. 먼저 상위 밸브를 열고, 다운 파이프에 자료를 소개 상위 밸브 그리고 자료 흐름 반응 기에 하단 밸브를 엽니다.
- (전기 히터는 calciner 주위)에 의해 650 ° C 이상에 BFB에서 자료 열.
참고:이 일반적으로 걸립니다 ~ 1 h이 시간 검사 하는 동안 데이터 수집 및 유동층된 침대에서 압력.
그림 1: 온도 압력 데이터 수집의 스크린샷 두 원자로 대 한. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 2: 스크린샷 preheating 시스템에 대 한 온도 데이터 수집의. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 3: 25의 도식 kW 회 칼 (CFB carbonator와 BFB calciner). 1: carbonator; 2: calciner; 3: 낮은 루프-물개; 4: 위 루프-물개; 5: carbonator 사이 클론; 6: calciner 사이 클론. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
- calciner에서 연소를 시작
- 는 calciner 0에서 40 %vol에 농도 안정 된 연소를 시작 하기 전에 확인 하 고 있는 산소 농도 증가.
- Rotameter는 연소가 안정 되어를 사용 하 여 수동으로 하는 천연 가스의 화학 량 론 흐름 시작.
참고: 천연 가스 흐름 주의깊게 증가 되어야 합니다. 데이터 연소 반응에의 한 적절 한 수준을 표시 하는 확인 하십시오. - 천연 가스 흐름 rotameter 화학 량 론 연소 되도록 조정 하 여 20% 권 단위로 calciner에서 산소 농도 증가.
참고:이 과정은 주의 수행 되어야 한다. 모든 의혹 연소 예비 계산에서 예상 대로 발생 하지가 발생 하는 경우 천연 가스의 흐름을 중지 하 고 안전 작업에 대 한 질소 산소 흐름 전환. 이 불일치의 소스를 식별 합니다. 이 과정의 전체 기간은 약 1 h. - 달성 100% 산소 농도 천연 가스 연소.
참고: 온도 가스 구성 데이터 신중 하 게 따라야 한다 모든 테스트, 내내 하지만 특히 때 연소에서에서 일어나 100% 산소. - 유동층된 침대 7 L까지 0.5 L 단위로 추가 석회석. Calcine calciner (예상된 calcination 온도 800-850 ° C에 존재 하는 calciner 고 calciner 온도 다음 일괄 처리에 대 한 일괄 처리에 대 한)의 유동층에서 모든 자료.
- 는 순환을 시작 하 carbonator에서 N 2의 흐름을 증가. 적절 한 순환을 보장 하기 위해 정기적으로 순환 뷰 포트 확인.
- 장비에서 순환 하는 CO 2 캡처를 시작 하기 전에 모든 사용 가능한 석회석 calcine.
3. 안정적인 작업
- rotameter 수 있습니다 콜로라도 2 캡처 시작 도자기 석회석을 사용 하 여 15% vol CO 2를 N 2에서 탄 가스를 수동으로 전환.
- 천연 가스 (NG)와 (내 최적의 fluidization 정권) 산소의 흐름을 조절 하 여는 calciner에서 안정적인 930-950 ° C 온도 달성 하는 rotameters를 사용 하 여 수동으로 calciner에서 흐름을 조정 합니다. O 2 흐름은 일반적으로 충분 한 침대 소재 100%만 실험에 걸쳐 조정.
- 자료 (위 5% CO 2 농도에 출구 2.1.3 단계에 설명 된 대로 소프트웨어에 의해 지속적으로 인수는 carbonator의) 활동에 감소, 더 많은 석회암을 추가 하기 시작할 때.
4. 폐쇄 절차
- 수동으로 해제는 rotameter를 사용 하 여 천연 가스 흐름 산소 흐름 감소 고 가스 N 2를 두 원자로에 스위치. 모든 히터 (calciner 및 carbonator)를 해제.
- 장비 (일반적으로 하룻밤 사이), 감소의 재고의 온도 허용 하 고 때 그들은 실 온에서 원자로 빈.
- 추출 된 고체의 무게 하 고 표준 체 분석을 수행 합니다. 재료의 특성: porosimetry, 구성 (x 선 형광 분석, XRF) 21 , 22와 미세 구조 (스캐닝 전자 현미경, SEM).
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Representative Results
실험 설정 그림 3에 표시 됩니다. 공장 2 개의 상호 연결 된에 어 침대를 구성 되어 있습니다. 즉,는 carbonator는 CFB 4.3 m 높이와 0.1 m m 내부 직경 (ID); calciner는 1.2 m 높이 BFB 0.165 m id입니다. 다른 하나의 반응 기에서 고체 전송 질소로 어 두 루프-물개에 의해 제어 됩니다. 두 원자로 preheating 라인을 통해 가스의 혼합물을 먹이 하 고 둘 다 전기가 열; 또한, 연소에 의해 열 발열 calcination에 필요한 생산 순환 매 열 하 고는 calciner 천연 가스와 함께 먹이입니다. Carbonator 배포자 접시는 calciner는 20 노즐 6 1 m m 구멍 8 노즐, 20 2mm 구멍, 그들 각각의 있다.
3 다른 실험에서 결과이 섹션에서 설명 합니다. 이러한 테스트는 calciner 입구에서 100% 집 O2 공기 (~ 20% vol O2)에서 파일럿 플랜트를 실행에 관하여 개요를 제공 합니다. 이 작품 또한이 작동 모드에서 다른 입자 크기 분포를 사용 하 여이 매개 변수는 시스템의 전반적인 성능에 영향을가지고 있는지의 결과를 탐구 한다. 이 연구에 사용 된 석회암 98.25% CaCO3의 최소 콘텐츠를 하고있다.
실험 1: 석회석 (200-300 µ m) 30% vol O2 와 굴뚝 가스 (15% vol CO2)
200-300 µ m 성능 최적화에 대 한 시작 지점으로 장비 내에서 두 개의 원자로 사이의 순환 석회암으로 장비 테스트를 수행한 석회암 분수와 함께이 첫 번째 테스트 합니다. 이 테스트 동안 45%의 캡처 효율을 달성 했다 (그림 4). 이 캡처 효율, E수화물, 다음 공식23을 사용 하 여 계산 했다: Fc o 2 는 CO2 는 carbonator 입력의 어 금 니 흐름 율 및 F수화물 은 떠나 CO2 의 어 금 니 흐름 율은 carbonator입니다.
(2)
그림 4: 30% O2와 carbonator 입구와 출구와 200-300 µ m 석회암에 대 한 캡처 효율 (Ecarb)에서 CO2 농도. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
이 실험 실행 중 열 등 한 캡처 효율 calcine BFB는에 있는 모든 석회암을 열의 부족 한 공급에 의해 주로 발생 했다. 이 carbonator 피드에 카오/CaCO3 비율의 감소를 발생합니다. 또 다른 가능한 이유는 비활성화 하 고 시스템에서 총 침대 재고 및 매 현재 양을 감소 calciner에서 석 회 입자의 이성 이었다. 실험 후 원자로의 재고의 소재 균형 수행 되었다 (표 1). 모두 유동층된 침대에서 재료의 마찰 때문에 볼 수 있듯이 작은 분수 쪽으로 변화를 관찰할 수 있습니다.
| 분수 | 석회암에 | Calciner + Carbonator | 사이 클론 Calciner | 사이 클론 Carbonator |
| 총 질량 (g) | 9100 | 5000 | 500 | 20 |
| 250-300 µ m | 22% | 24% | 2% | 0% |
| 212-250 µ m | 47% | 41% | 6% | 18% |
| 150-212 µ m | 28% | 34% | 24% | 18% |
| 0-150 µ m | 3% | 1% | 69% | 65% |
표 1: 200-300 µ m 석회암 30% O2에 대 한 자료 입력 및 출력의 균형 무게.
실험 2: 석회석 (100-200 µ m) 100% O2 와 굴뚝 가스 (15% CO2)
이 테스트에서 주요 목표는 시스템 성능에 그들의 가능한 유리한 효력을 조사 하기 위하여 작은 석회암 입자의 사용 했다. 보조 목표는 제공 하기 BFB calciner에서 calcination 프로세스에 더 많은 열 combusting에서 천연 가스 높은 산소, 이상적으로 100%까지 입구에 집중 했다.
이 실험에서 우리는 성공적으로 순수 O2 를 사용 하 여 완전히 제거 하는 표준 옥 시-연료 프로세스에 필요한 가스에서의 재활용의 가능성을 제공 calciner의 입구에서의 가능성을 테스트 했습니다. 이것은 순환 유동층 소재와 연속 calcination 반응의 형태로 열 소비에 의해 이루어집니다.
작은 입자를 사용 하 여 탄 화 과정, 입자와 가스 사이 높은 접촉 지역 때문에 대부분에 유익한 효과가 없 었 어 요. 그러나, 몇 가지 논쟁이 있다이 문제에 작은 입자는 불순물24의 높은 콘텐츠로 인해 감소 반응 같이. 그건 거의 모든 추가 석회암 < 다운스트림 사이 클론에는 calciner에서 150 µ m elutriated 매우 신속 하 게 했다. 따라서, 그것은 매우 라임 캡처 더 높은 효율을 달성 하는 데 필요한 장비에 필요한 재고를 유지 하기 어려웠다. 캡처 효율의 결과 그림 5에.
그림 5: carbonator 입구와 출구와 100% O2100-200 µ m 석회암에 대 한 해당 캡처 효율 (E수화물) CO2 농도. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
입력의 균형 및 고체의 출력 시험 (표 2), 후 수행 하 고 발견 했다 t의 대부분그 자료는 실험 동안에 장비 도입 calciner 사이 클론에서 했다. 이것은 아마이 테스트 기간 동안 낮은 측정된 캡처 효율의 주요 원인 이었다.
| 분수 | 석회암 | Carbonator | Calciner | 사이 클론 calciner | 사이 클론 carbonator |
| 총 질량 (g) | 19000 | 1200 | 2700 | 8700 | 360 |
| > µ m 212-212 | 0% | 21% | 2% | 0% | 39% |
| 212-150 µ m | 18% | 39% | 73% | 5% | 42% |
| 150-125 µ m | 40% | 22% | 13% | 32% | 10% |
| 125-63 µ m | 41% | 18% | 12% | 60% | 9% |
| µ m 0-63 | 2% | 0% | 0% | 3% | 1% |
표 2: 100-200 µ m 석회암 100% O2에 대 한 복구 된 자료 및 체 분석의 균형.
결론, 우리는 성공적으로 오프-가스의 표준 옥 시-연료 프로세스에 필요한 재활용을 완전히 제거 하려면 순수 O2 는 calciner의 입구를 사용 하 여 테스트 했습니다. 이것은 순환 유동층 자료 및 연속 calcination 반응의 형태로 제공 하는 방열판 때문에 가능입니다. 그러나, 작은 입자 크기 분포 (100-200 µ m) 때문에 입자의 elutriation 캡처 프로세스에 대 한 도움이 되지 않았습니다. 캡처 능률을 얻는 데 필요한 침대 재고를 유지 하는 것이 매우 어려웠다. 따라서, 우리는 다음 실험 캠페인에서 더 큰 입자의 사용을 조사 하기로 결정 했다.
실험 3: 석회석 (300-400 µ m) 100% O2 와 굴뚝 가스 (15% CO2)
이 시험 기간 동안 분수 300-400 µ m의 성능은 이전 실행에서 보듯이 calciner의 유동층에서 높은 소재 손실을 감소 시키기 위하여 시험 되었다. 이 효율적인 순환 및 탄소 캡처에 필요한 필요한 라임/석회암 재고의 보유를 사용으로 예상 되었다. 장비 및 충분 한 열을 제공 하는 순수 산소에서 천연 가스의 연소에 의해 매 순환의 적절 한 금액의 사용 (발표 18 kW)의 안정적인 캡처 효율 ~ 70% 이상 3 h;에 대 한 달성 했다 이것은 매우 좋은 결과 비교적 짧은 carbonator 반응 기 튜브는 매와 CO2사이의 필연적인 짧은 접촉 시간을 고려 하 고. carbonator의 콘센트에서 CO2 의 농도 5 %vol, 아래 유지 되었다 그리고는 carbonator의 콘센트에서 CO2 의 농도이 가치를 초과 하는 경우 (0.5 L 배치)에서 신선한 석회석은 calciner에 추가 되었습니다. 안정적인 실험 실행 최적화 된 조건으로 달성 되었다.
표준 절차; 시작 프로세스 즉, 첫 번째 반응 기는 700 ° C, 그리고 석회암의 2.9 L까지가 열 되었다는 calciner에 추가 되었고가 열. 온도 가스 농도 calciner에서 그림 6에 나와 있습니다. 참고 아래 번호 그림6에서 단계에 해당 합니다. 1) 기류 40% O2 와 60% N2 의 흐름의 혼합물에 의해 대체 되었다와 천연 가스는 유동층에서 연소가 시작 되었다 (9.1 kW). 유동층된 침대에 석회석은 800 ° C 이상가 열 하 고 석회암 (1 L)의 3 더 많은 배치는 calciner에 추가 되었습니다. 2) 동안 석회암 유동층된 침대에서 calcining은, 라임/석회암의 순환 흐르는 따뜻한 N2 -carbonator (650 ° C에서 2.5 m/s의 속도)에 의해 시작 되었다. L 석회석 추가 되었습니다 추가 0.9와 3) 신선한 O2 실린더는 calciner의 입구에 연결 되었다. 4) 후 다시 산소 연소 다시 시작 되었다,이 이번에는 입구 O2 농도의 70% (30% N2), 14의 소비 주도 O2 농도의 출구에 도달 하는 천연 가스의 kW ~ 5% ( 젖은 가스). 5) 순수 O2 18의 열 방출에 지도 calciner 입구에서 소개 되었다 calciner, 및 6 kW)는 탄의 CO2주입 15%는 carbonator에서 시작 되었다. (그림 7) 탄의 효율성은 가장 높은 아직이 반응 기 디자인에 (~ 70%). 7)는 calciner BFB 통과 가스 속도의 온도 유지 하기 위해 0.30 m/s (원하는 온도에 필요한) 낮춰야 했다 약 930 ℃ (5 %vol 아래 산업으로 수락 가능한 수준에 오프 가스에 O2 농도 하면서) 순수 O2 에서 천연 가스의 연소에 의해 생성 된.
그림 6: BFB는 calciner와 온도의 출구에서 가스의 구성의 온도. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
온도 유동층에서 천연 가스의 유량을 조절 하 고 연속적으로 ~0.30 m/s의 calciner 속도 달성 하기 위해 O2 의 유량을 조정 하 여 테스트 하는 동안 일정 유지 되었다. 일정 작업 중 다음 에너지 균형 관찰 되었다: calciner, 산소는 안전 상의 이유로; 300 ° C에 미리 데워 0.5를 제공 따라서, 잠 열 kw 급. 약 15.5 kW 유동층, 하지만 유일한 5.3에서 천연 가스의 연소에 의해 발표 되었다 kW 연속 calcination (아무 신선한 소재 추가) 될 때에 대 한 필요 했다 3.6 오프 가스와 ~ 7의 잠 열을 충당 하기 위해 kW 난방 순환 흡착 제 및 t에 대 한 o 열 손실을 커버. Carbonator, 3.2에서에서 kW (가스를 예 열에 의해 제공 되었다350 ° C), 그리고 5.4 kw 급 탄 과정에 의해 발표 되었다. 거의 5 kW는 carbonator 실행 되었다 오프 가스와 3.6 kW의 잠 열 열 650 ° c.에 온도 유지 하면서 발열 반응에 의해 발표 커버 열 손실에 의해 방출 하는 데 필요한 때 탄 과정 시작 (효과적인), 온도 carbonator에 출구 가스의 달성 열역학 평형 농도 높은 값에 이동 하는 700 ° C에 접근 한다. 이 이론적인 최소 농도, carbonator 온도에 따라 그림 7에서 테스트 하는 동안 측정 농도 함께 그려져 있습니다.
탄 화 과정은 장비에 석회암의 ~6.7 L와 함께 시작 되었다. ( 그림 7에 13:45) 탄의 시작 부분에 추가 0.54 L 5 %vol, 아래 가스에서 잔류 CO2 의 감소 귀착되 고이 레벨 테스트를 통해 0.5 L 석회암 배치의 추가 의해 유지 되었다 (때는 carbonator의 출구에서 CO2 의 농도 5% 초과). calciner에 신선한 석회석의 추가 사이 시간 간격 15, 20, 50, 45, 50 분 이었다. 따라서, 우리는 안정적인 동작 신선한 매 0.5 l (750 g)의 해당 석회석 약 매 50 분, 화장 비율에를 추가 해야 결론 (F0/FCO2) 6%, 다른25에 설명 된 대로의 . 이 실험에서 화장 비율 주로 석회석 (반응성 감퇴와 elutriation)에 의해 영향을 받았습니다. 값이이 매개 변수의 carbonator 콘센트, 즉, CO2 농도에 따라 선정 때 추가 했다 더 많은 석회암 vol 5% CO2에 도달.
우리는 원래 석회석 분수 장비 순환 동안 입자에 주로 주로 유지 되었다 결론 체질 하 분석을 바탕으로, < 250 µ m calciner 사이 클론을 실시 했다. 이 입자는 큰 입자의 파손/교육 생에서 주로 결과.
| 분수 | 석회암에 | Carbonator | Calciner | 사이 클론 calciner | 사이 클론 Carbonator |
| 총 질량 (g) | 14000 | 1900 | 4200 | 2000 | 120 |
| > 355 µ m | 21% | 16% | 4% | 0% | 0% |
| 300-350 µ m | 43% | 45% | 38% | 1% | 1% |
| 250-300 µ m | 33% | 26% | 48% | 3% | 0% |
| 212-250 µ m | 2% | 4% | 9% | 7% | 1% |
| 150-212 µ m | 0% | 3% | 1% | 35% | 14% |
| 63-150 µ m | 0% | 5% | 0% | 41% | 46% |
| µ m 0-63 | 0% | 0% | 0% | 12% | 38% |
표 3: 대량 고체의 균형 및 입력 (석회암)과 출력 (다른) 300-400 µ m 석회암 100% O2에 대 한 분석 체.
| 분수 | 석회암에 | Carbonator | Calciner | 사이 클론 calciner | 사이 클론 Carbonator | 차이 () |
| 총 mol | 130 | 31 | 66 | 32 | 2 | 0 |
| > 355 µ m | 27 | 5 | 2 | 0 | 0 | -20 |
| 300-350 µ m | 56 | 14 | 25 | 0 | 0 | -17 |
| 250-300 µ m | 4 | 8 | 32 | 1 | 0 | -2.6 |
| 212-250 µ m | 2 | 1 | 6 | 2 | 0 | 6.9 |
| 150-212 µ m | 0 | 1 | 1 | 11 | 0 | 13 |
| 63-150 µ m | 0 | 2 | 0 | 13 | 1 | 16 |
| µ m 0-63 | 1 | 0 | 0 | 4 | 1 | 4.1 |
표 4: 100% O2와 300-400 µ m 석회암에 대 한 어 금 니 균형 견적 (원시 석회암의 10% 습도, 소성된 상태에서 출력의 75 %wt).
그림 7: carbonator 입구와 출구와 300-400 µ m 석회암 100% O2에 대 한 해당 캡처 효율 (E수화물) CO2 농도. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
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Discussion
100% 집 산소의 입력부와는 calciner의 작업은 다른 온도에 두 개의 원자로 사이의 고체 순환 사실은 calcination 반응의 발열 특성을 이용에 따라 달성. 이 운영 모드는 자본 감소 및 운영 비용에 의해 칼 과정을 경제적으로 유망 하 게를 목표로 합니다. 독감의 재활용으로 (주로 CO2, 수증기 및 unreacted O2) 가스 줄어들거나 심지어,이 스트림 예 열을 소비 하는 열은 낮은. 따라서, 더 적은 산소가 필요 하 고 작은 애리조나 주립대 해야 할 것 이다. 가스 흐름은이 구성에서 낮은 될 것 이라고, 크기는 calciner의 동일한 fluidization 속도 대 한 작은 것입니다.
표준 방법론은 calciner에서 높은 산소 농도의 안전 작동을 지키기 위하여 개발 되었다. 결과 수행된 실험의 일부에서 최대 70%의 효율을 캡처를 보여주었다. 또한, 다른 입자 크기 분포는이 원자로 구성 (carbonator는 CFB로;는 BFB로 calciner)에 사용 되었다. 배포판 했다: 100-200 µ m; 200-300 µ m; 300-400 µ m입니다. 그러나 가장 작은 배포 (100-200 µ m),, elutriation 문제 있었고 침대 재고의 대부분 calciner의 사이 클론 캐치-냄비에 발견 됐다. 최상의 결과 얻으려면 가장 큰 입자 크기 분포 (300-400 µ m)을 달성 했다: E수화물 ~ 70%의 약 6%의 화장 비율 실험을 통해 유지 되었다.
이 프로토콜은 천연 가스에서가 열 요소에 의해 발생 하는 전기 방전 튜브를 보호 하기 위하여 combusted, 되는 때 가스와 calciner에 제공 하는 전기 난방을 최소화 하 여 향상 되었습니다. 또한, 주의 되었다 O2 농도 증가 보다 더 빠르게 얻을 수 있습니다 초기 60% 집 및 100% 집에 20% 집에서 실험 캠페인 이 과정에서 가장 중요 한 단계는 연소의 시작 이며 온도 보다 높은 경우 증가 온도 일으킬 수 있는 산소 농도의 증가 천연 가스 소스 끌 것 이다을 강조 하는 것이 중요 하다 980 ° C. 또한, 소재 메이크업 반응 기의 온도 낮출 수 있고, 연소 프로세스를 중지 하 고 따라서, 작은 일괄 처리에 추가 되어야 합니다 관심사 이다.
이 실험 장비에 적용이 방법론, 그것은 새로운 합성 물질, 뿐만 아니라 테스트 가능 자료도 핑, 사전 열 처리, 화학 사전 처리, 등26 통해이 프로토콜 향상으로 수 있습니다 이러한 새로운 흡수 하 매 비교에 대 한 표준 방법론을 제공 하는 현실적인 조건에서 테스트 합니다. 그러나, 이러한 작동 조건 calciner에서 석탄의 사용과 같은 더 큰 규모에서이 개념을 적용할 때 몇 가지 문제가 있다. 고체 연료를 사용 하 여 calciner 작업 화산재 덩어리 고 결국 현상27defluidizing으로 이어질 수 있는 높은 온도 때문에 어려움을 증가 했다. 이이 프로토콜;의 타당성을 결정 하기 위해 추가 연구 필요 그러나, 개념 천연 가스를 사용 하 여이 작품에서 파일럿 규모에서 성공적 증명 했다.
이 연구에서 발생 하는 또 다른 한계는 안정 상태 작업 테스트; 당 ~ 3 h, 테스트 기간 이것은 느린 과정 이다 식물의 난방 과정입니다. 탄/calcination 사이클 원자로 사이 순환 때 입자에 의해 경험된의 평균 수는 알려져 있지 않다. 그것은 가능한 높은 산소 농도 석회암 입자의 더 많은 소를 일으키는 부정적인 영향을 미쳤다입니다. 이러한 과제의 추가 조사는 소설과 높은 규모에 칼 식물에 대 한 가능한 운영 모드 프로토콜의 적합성을 평가 하기 위해 도움이 될.
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Disclosures
저자는 공개 없다.
Acknowledgments
연구 이러한 결과 석탄에 대 한 유럽 공동체의 연구 기금에서 자금을 받은 고 강철 (RFC) 아래 부여 계약 n ° RFCR-CT-2014-00007. 이 작품은 전화 2 프로젝트의 일환으로 영국 탄소 캡처 및 스토리지 연구 센터 (UKCCSRC)에 의해 투자 되었다. UKCCSRC는 연구 위원회의 영국 에너지 프로그램, 추가 자금 경영, 에너지 및 산업 전략의 일환으로 공학 및 물리 과학 연구 위원회 (EPSRC)에 의해 지원 됩니다 (BEIS-이전 DECC). 저자 또한이 작품의 과정을 통해 그의 거 대 한 도움 씨 마틴 Roskilly를 감사 하 고 싶습니다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Longcal limestone | Loncliffe | Longcal SP52 | n/a |
| Mechanical Shaker | 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
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