ATAC i system - Energimyndigheten

More documents

Recommendations

Info

Kraftprocess med avskiljning av CO 2 genom förbränning i ett tvåstegsförfarande - chemical looping combustion Projekt nr: P11902-2 Projektledare: Bitr. prof. Anders Lyngfelt Projektdeltagare: Paul Cho, doktorand, Seniora forskare (till viss del finansierade genom projektet): dr. Britt-Marie Steenari, doc. Vratislav Langer, doc. Sten Eriksson, Seniora forskare (annan finansiering): dr. Tobias Mattisson, bitr. prof. Anders Lyngfelt Projektets varaktighet: 2000-09-01 till 2002-03-31 Beviljade medel: 1 170 000 kr Referensgrupp: Sven Jansson (fadder, Svenergy Consultants), Lars Strömberg (Vattenfall) Sven-Olov Ericsson/(Clas Ekström) (Vattenfall, IEA Greenhouse gas R&D Executive Committe), Karl-Johan Nilsson/ (Torsten Strand) (Alstom Power) ___________________________________________________________________________ Projektbeskrivning (Project description): Avsikten med projektet är att utveckla en termisk process för elproduktion vid vilken CO 2 avskiljs i samband med förbränningen. Den föreslagna processen bygger på att förbränningen utförs i två separerade steg med en syrebärare i form av metall-/metalloxidpartiklar som överför syret från förbränningsluften till bränslet. I det ena steget, i "luftreaktorn", upptas syre av syrebäraren och i det andra steget, i "bränslereaktorn", avges syret till bränslet, se figur 1. Som reaktorer används ihopkopplade fluidiserade bäddar och <strong>system</strong>et har likheter med en vanlig cirkulerande fluidiserade bädd, se figur 2. Genom att de två stegen sker i två olika reaktorer får man två utgående gasflöden. Flödet från luftreaktorn innehåller kvävgas och oreagerat syre, medan flödet från bränslereaktorn innehåller vattenånga och koldioxid. Vattnet kan enkelt kondenseras bort och på så sätt fås koldioxiden i ren form. Det kan alltså ske utan att någon egentlig energi har uppoffrats. Detta skiljer denna processlösning från kända processer för avskiljning av koldioxid, vilka medför så stora energiförluster att verkningsgraden för ett kraftverk med CO 2-rening skulle minska med uppemot 10 procentenheter. Denna nya förbränningsteknik ger förutsättningar för en kraftprocess med mycket högre verkningsgrad och därigenom väsentligt lägre kostnad, jämfört med andra processer med avskiljning av CO 2. En ytterligare fördel med processen är att den inte ger några andra gasformiga emissioner, såsom t.ex. kväveoxider. Projektets mål (Project goal): Ett långsiktigt mål är att ta fram det underlag som behövs för att förverkliga ett kraftverk som är baserat på denna process. Detta kraftverk skall ha en hög avskiljning av koldioxid, inga andra emissioner, hög verkningsgrad och konkurrenskraftig kostnad. I ett första steg är naturgas ett lämpligt bränsle, men processen bör också utvecklas för användning med icke gasformiga bränslen, t.ex. biobränsle, genom att en förgasningsdel infogas i processen. Det långsiktiga målet är självfallet inte möjligt att nå inom ramen för detta projekt. Målsättningen med arbetet vid Chalmers och samarbetet med KTH är att demonstrera tekniken och dess möjligheter på ett sådant sätt att det finns underlag för en mera omfattande industriell satsning på att utveckla processen i full skala.
Nedan anges viktiga delmål, dvs den kunskap som skall genereras, för den del av projektet som omfattas av energimyndighetens anslag: 1) Kinetiska data för reduktion och oxidation av syrebärare samt reaktionsprodukter från oxidation av bränsle skall finnas tillgängligt för bedömning av hur en process kan utformas. 2) Kunskap om hur man tillverkar syntetiska syrebärare med goda egenskaper. En målsättning är att få fram syrebärare med egenskaper som i alla avseenden uppfyller de krav som kan ställas för att de skall kunna användas i en fungerande kraftprocess. 3) Fysikaliska data för syrebärare, såsom sintringsbenägenhet och nötningsegenskaper, skall vara bestämda för att kunna verifiera ovanstående. Lic-examen är planerad under slutet av våren och skall omfatta hittillsvarande publikationer samt en kommande publikation avseende den försöksserie som är påbörjad. Uppnådda resultat (Results): Som en bakgrund sammanfattas kort tidigare uppnådda resultat i etapp 1, 99-09 till 00-08. Försöksutrustning byggdes upp och försök gjordes med naturlig hematit. Fortsatta försök gjordes med syntetiska syrebärare av hematit och aluminiumoxid som tillverkats i samarbete med Svenska keraminstitutet. Etapp 2, del A, första halvåret (2000-09-01 till 2001-03-01): Försöksutrustningen har gjorts om så att det skall vara möjligt att göra försök under fluidiserade förhållanden. (Tidigare försök är utförda i stationär bädd.) Vidare har reaktorn utrustats med ytterligare termoelement för mätning direkt i partikelbädden. Nya försök under fluidiserade förhållanden och med minskad halt av syre, 5%, under oxidationsfasen har utförts. (Det senare i syfte att minska temperaturökning under oxidationsfasen.) Dessa försök har utförts med samma partiklar som användes i det gamla <strong>system</strong>et och tidigare tendenser till agglomerering av partiklarna har försvunnit. Vidare är det klart att under de fluidiseringsförhållanden som råder i reaktorn med fluidiseringshastigheter av i storleksordningen 10 cm/s, så är fragmentering/nötning av partiklar liten vid de försök som körts. En mindre förlust av bäddmaterial har noterats, i storleksordningen några procent, men detta kan även vara mindre partiklar som inte avskiljts i siktningen utan genom vidhäftning följd med de större partiklarna. Utrustning för att mäta partiklarnas hårdhet har införskaffats, testats och använts för att bestämma partiklarnas hårdhet. Detta görs genom mätning på individuella partiklar av den tryckkraft vid vilken de går sönder vid successivt ökande belastning. På så sätt har hårdheten hos olika tillverkade partiklar kunnat rangordnas. De partiklar som har haft högst reaktivitet har visat sig vara mindre hårda. Nya syntetiska partiklar med varierande halt aluminiumoxid har tillverkats. Tester och utvärdering påbörjades och preliminära resultat redovisades vid programkonferens i mars 2001. Dessa avslutades under nästa del av etappen, se nedan. Utrustning för att tillsätta vattenånga tillsammans med bränslet har byggts upp. Syftet är att kunna köra reaktorn med låga mängder prov så att reaktionshastigheten under oxidationsfasen kan bestämmas. (Detta är endast möjligt om bränslet späds med exempelvis vattenånga då låg omvandling under reduktionsfasen annars leder till omfattande koksbildning. Tidigare försök att bestämma oxidationshastigheten har därför inte kunnat göras under cykliska förhållanden.)
Page 1 and 2:
ATAC i system Projekt nr: P10025 -
Page 3 and 4:
I Figur 2 visas ett exempel där 10
Page 5 and 6:
Termodynamiska data för luft-vatte
Page 7 and 8: 2002-02-22 liquid components were a
Page 9 and 10: Dimensionering av befuktare för ev
Page 11 and 12: Slutsatser. Utfall i relation till
Page 13 and 14: Rekuperatorer för Gasturbinanlägg
Page 15 and 16: Blomgren) har skett här och viss a
Page 17 and 18: Expertsystem baserat på ANN: Metod
Page 19 and 20: Slutsatser. Utfall i relation till
Page 21 and 22: med en vanlig luftpump (cykel, bil)
Page 23 and 24: Biobränslebaserad småskalig kraft
Page 25 and 26: These findings together with the di
Page 27 and 28: stirlingmotorer för andra ändamå
Page 29 and 30: Projektets mål (Project goal): Fö
Page 31 and 32: Analys och optimering av avancerade
Page 33 and 34: Biomass and Natural Gas. Increased
Page 35 and 36: cycles, repowering of old steam uni
Page 37 and 38: Systemstudier av kraftcykler med Ch
Page 39 and 40: compensated by the steam cycle. The
Page 41 and 42: Development of tools for the design
Page 43 and 44: High Pressure Catalytic Combustion
Page 45 and 46: combustion catalysts. The incipient
Page 47 and 48: Project goal: The overall objective
Page 49 and 50: pressure ratio of 2.7. Above a pres
Page 51 and 52: Förbränning för koldioxidfria pr
Page 53 and 54: 3 candidate, the measurement strate
Page 55 and 56: Dynamisk processimulering för opti
Page 57: Slutsatser. Utfall i relation till
Page 61 and 62: Behov av fortsatta forskningsarbete
Page 63 and 64: Katalytisk förbränning av förgas
show all

ATAC i system - Energimyndigheten

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?