Name: operation of a 25 kwth calcium looping pilot-plant with high oxygen concentrations in the calciner
Uploaded: 2017-10-25T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 34 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Operation of a 25 KWth Calcium Looping Pilot-plant with High Oxygen Concentrations in the Calciner at JoVE.com

המחקר שהוביל את התוצאות הללו קיבלה מימון מקרן המחקר של הקהילה האירופית פחם ולהעניק פלדה (RFC) תחת הסכם n ° RFCR-CT-2014-00007. עבודה זו מומן על ידי בריטניה פחמן לכידת ו מרכז מחקר אחסון (UKCCSRC) כחלק לקרוא 2 פרויקטים. UKCCSRC נתמכת ההנדסה של המועצה למחקר מדעי (EPSRC) במסגרת תוכנית האנרגיה של המועצה למחקר בבריטניה, עם מימון נוסף מן החוג למנהל עסקים, אנרגיה אסטרטגיה תעשייתי (לשעבר בית - DECC). המחברים גם רוצה להודות מר מרטין Roskilly לעזרתו עצום לאורך כל הקורס של עבודה זו.

1. הכנת חומר <ol><li>מסננת סלע הגיר (~ 50 ק ג של חומר גלם) להתפלגות גודל החלקיקים הרצוי (מיקרומטר 300-400 או הפצה אחרת בהתאם הניסוי) בעזרת מטרף מכני. להכניס את החומר sieved סירים ליד calciner האכלה במהלך בדיקה</li>
	<li>להכין את החומר בקבוצות להיות מוחדרים הכור. אצוות בדרך כלל 0.5 L או 1 L (1 ליטר של אבן גיר הוא בערך 1.5 ק ג), אבל זה יכול להשתנות בהתאם פרמטרי העבודה.</li>
</ol> 2. הליך סטארט-אפ זהירות: טמפרטורות גבוהות ביותר מושגות כאן. עיקרון השוויון הפוליטי מתאימים כגון כפפות, משקפיים, נעליים המעיל ובטיחות מעבדה נדרשים.
<ol><li>חום-up של כורים <ol><li>להתחיל את הזרימה נמוכה של N 2 carbonator (60 L/דקה), calciner (20 L/דקה) כמו גם לולאת-כלבי ים (10 L/דקה) ב- rotameters.</li>
		<li>הפעל את הרובוטריקים carbonator באופן ידני. השוכן הטמפרטורה של כל preheaters חשמלי של carbonator 600 מעלות צלזיוס</li>
		<li>להתחיל רכישת נתונים (עבור גז טמפרטורה ולחץ, להשתמש לחצן ההקלטה בתוכנה). הנתונים כוללים טמפרטורות, לחצים, גז בהרכב של שני כורים. איור 1, איור 2, מוצגים צילומי מסך של מערכת רכישת נתונים.</li>
		<li>הפעל calciner גז preheaters. את החימום סביב calciner עד 600 מעלות צלזיוס נמדד פנימה BFB דרך צמד תרמי. 
		הערה: נתונים כגון טמפרטורה, לחץ, וגז הרכב כבר להיות נרכשים כאמור בשלב 2.1.3.</li>
		<li>מכניסים 3 L של הגיר sieved BFB, calciner. קודם לפתוח את השסתום העליון, להציג את החומר בצינור למטה, סגור את השסתום העליון ולאחר מכן לפתוח את השסתום התחתון כך החומר זורם לתוך הכור.</li>
		<li>לחמם את החומר BFB אל מעל 650 ° C (על-ידי החימום החשמלי מסביב calciner). 
		הערה: זה בדרך כלל לוקח ~ 1 h, במהלך בדיקת זמן זה רכישת נתונים והלחץ על המיטות fluidized.</li>
	</ol></li></ol> <img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56112/56112fig1.jpg" /> איור 1: צילום מסך של טמפרטורה ולחץ קירור והקפאה עבור שני כורים. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56112/56112fig1large.jpg" target="_blank"> אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
 <img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56112/56112fig2.jpg" /> איור 2: צילום מסך של טמפרטורת קירור והקפאה עבור מערכת אחרים-מכשור לכוורות. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56112/56112fig2large.jpg" target="_blank"> אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
 <img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56112/56112fig3.jpg" /> איור 3: סכימטי של 25 kW th קאל (CFB carbonator ו- BFB calciner). 1: carbonator; 2: calciner; 3: להוריד את הלולאה-חותם; 4: לולאה-חותם העליון; 5: ציקלון carbonator; 6: calciner ציקלון. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56112/56112fig3large.jpg" target="_blank"> אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<ol start="2"> <li>להתחיל בעירה ב- calciner <ol><li>להעלות את ריכוז החמצן ב calciner מ- 0 עד 40% vol, מוודא כי הריכוז הוא יציב לפני שמתחילים הבעירה.</li>
		<li>להתחיל את זרימת הגז הטבעי באופן ידני באמצעות של רוטמטר מוודא כי הבעירה הוא יציב stoichiometric. 
		הערה: זרימת הגז צריך להיות מוגברת בקפידה. בדוק כי הנתונים מראים רמה מתאימה של תגובת הבעירה.</li>
		<li>להעלות את ריכוז החמצן ב calciner בדרגות vol 20% על-ידי התאמת את רוטמטר זרימת גז טבעי על מנת להבטיח בעירה stoichiometric. 
		הערה: תהליך זה צריך להתבצע בזהירות מרבית. אם כל חשד מתעוררת כי הבעירה אינה מתרחשת כצפוי מן החישובים ראשוני ואז להפסיק את זרימת הגז הטבעי, לעבור את זרימת החמצן חנקן לפעולה בטוחה. לזהות את מקור הפער הזה. משך הזמן הכולל של תהליך זה הוא בערך 1 ח'</li>
		<li>להשיג 100% חמצן ריכוז גז טבעי בעירה. 
		הערה: הנתונים קומפוזיציה טמפרטורה וגז בקפידה במשך ולאחר כל בדיקה, אך במיוחד כאשר הבעירה מתקיים ב- 100% חמצן.</li>
		<li>הוסף גיר במרווחים של חצי ליטר עד 7 L במיטה fluidized. Calcine את כל החומר במיטה fluidized של calciner (הטמפרטורה המשוערת calcination הוא 800-850 מעלות צלזיוס עבור אצוות נוכח את calciner ואת הטמפרטורה calciner אצוות הבאים).</li>
		<li>להגביר את הזרימה של N 2 carbonator כדי להפעיל את זרימת הדם. לבדוק את היציאה תצוגה מחזור באופן סדיר כדי להבטיח זרימת הדם תקין.</li>
		<li>Calcine כל הגיר זמינים במחזור המתקן לפני שמתחילים את הלכידה 2 CO.</li>
	</ol></li></ol> 3. יציבה מבצע <ol><li>להחליף באופן ידני את הגז carbonation N 2 vol 15% CO 2 באמצעות רוטמטר, אשר מאפשר את calcined גיר להתחיל בלכידת CO 2.</li>
	<li>להתאים את הזורם ב calciner באופן ידני באמצעות rotameters את להשגת טמפרטורה יציבה של 930-950 מעלות צלזיוס ב calciner על ידי ויסות זרימת גז טבעי (NG) וחמצן (בתוך המשטר fluidization אופטימלי). הזרם 2 O בדרך כלל 100% עם מספיק חומר למיטה, אבל התאמתו לאורך כל הניסוי.</li>
	<li>כאשר החומר מתחילה ירידה בפעילות (מעל 5% CO 2 ריכוז ביציאה carbonator, אשר נרכש באופן רציף על ידי תוכנת כפי שמתואר בשלב 2.1.3), להוסיף עוד אבן גיר.</li>
</ol> 4. הליך הכיבוי <ol><li>באופן ידני לבטל את זרימת הגז הטבעי באמצעות רוטמטר את להקטין את זרימת החמצן ואת מעבר הגזים בתוך שני כורים N 2. לבטל את כל גופי חימום (calciner ו- carbonator).</li>
	<li>לאפשר לטמפרטורה של המלאי של המתקן כדי להקטין (בדרך כלל בלילה), ולרוקן את הכורים כאשר הם בטמפרטורת החדר.</li>
	<li>שוקל מוצקים שחולצו ולבצע ניתוח סטנדרטי מסננת. לאפיין את החומר: porosimetry, קומפוזיציה (רנטגן פלורסצנטיות מסות, XRF) 21 , 22 ומבנה מיקרוסקופיים (סריקה מיקרוסקופ אלקטרונים, SEM).</li>
</ol>

<ol>
	<li>Bernstein, L., Lee, A., Crookshank, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+dioxide+capture+and+storage:+a+status+report.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+capture+and+storage+update.">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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scaling+up+carbon+dioxide+capture+and+storage:+from+megatons+to+gigatons.">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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+twin+fluid-bed+reactor+for+removal+of+CO2+from+combustion+processes.">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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+calcium+looping+cycle+for+large-scale+CO2+capture.">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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomass/coal+steam+co-gasification+integrated+with+in-situ+CO2+capture.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Capture+of+CO2+from+combustion+gases+in+a+fluidized+bed+of+CaO.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design,+process+simulation+and+construction+of+an+atmospheric+dual+fluidized+bed+combustion+system+for+in+situ+CO2+capture+using+high-temperature+sorbents.">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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ca-based+sorbent+looping+combustion+for+CO2+capture+in+pilot-scale+dual+fluidized+beds.">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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CO2+capture+with+CaO+in+a+200+kWth+dual+fluidized+bed+pilot+plant.">CO2 capture with CaO in a 200 kWth dual fluidized bed pilot plant.</a> Energy Procedia. 4, 441-448 (2011).</li><li>S&#225;nchez-Biezma, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Postcombustion+CO2+capture+with+CaO.+Status+of+the+technology+and+next+steps+towards+large+scale+demonstration.">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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Progress+in+calcium+looping+post+combustion+CO2+capture:+successful+pilot+scale+demonstration.">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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Demonstration+of+steady+state+CO2+capture+in+a+1.7+MWth+calcium+looping+pilot.">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>Str&#246;hle, J., Junk, M., Kremer, J., Galloy, A., Epple, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbonate+looping+experiments+in+a+1MWth+pilot+plant+and+model+validation.">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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cold+model+hydrodynamic+studies+of+a+200kWth+dual+fluidized+bed+pilot+plant+of+calcium+looping+process+for+CO2+Capture.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+experimental+testing+of+a+1.9+MWth+calcium+looping+pilot+plant.">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., Str&#246;hle, J., Epple, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+operation+of+a+300kWth+indirectly+heated+carbonate+looping+pilot+plant.">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>Mart&#237;nez, A., Lara, Y., Lisbona, P., Romeo, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Energy+penalty+reduction+in+the+calcium+looping+cycle.">Energy penalty reduction in the calcium looping cycle.</a> International Journal of Greenhouse Gas Control. 7, 74-81 (2012).</li><li>Perej&#243;n, A., Romeo, L. M., Lara, Y., Lisbona, P., Mart&#237;nez, A., Valverde, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+calcium-looping+technology+for+CO2+capture:+on+the+important+roles+of+energy+integration+and+sorbent+behavior.">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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calcium+looping+cycle+for+CO2+capture:+Performance,+cost+and+feasibility+analysis.">Calcium looping cycle for CO2 capture: Performance, cost and feasibility analysis.</a> Energy Procedia. 63, 2199-2206 (2014).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> ASTM C1271-99(2012), Standard Test Method for X-ray Spectrometric Analysis of Lime and Limestone. (2012), C1271-C1299 (2012).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> ASTM C25-11e2, Standard Test Methods for Chemical Analysis of Limestone, Quicklime, and Hydrated Lime. , C25-C11 (2011).</li><li>Alonso, M., Rodr&#237;guez, N., Grasa, G., Abanades, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modelling+of+a+fluidized+bed+carbonator+reactor+to+capture+CO2+from+a+combustion+flue+gas.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parametric+study+on+the+CO2+capture+capacity+of+CaO-based+sorbents+in+looping+cycles.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combined+Calcium+Looping+and+Chemical+Looping+Combustion+for+Post-Combustion+Carbon+Dioxide+Capture:+Process+Simulation+and+Sensitivity+Analysis.">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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calcium+looping+sorbents+for+CO2+capture.">Calcium looping sorbents for CO2 capture.</a> Appl Energy. 180, 722-742 (2016).</li><li>Basu, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+study+of+agglomeration+of+coal-ash+in+fluidized+beds.">A study of agglomeration of coal-ash in fluidized beds.</a> The Canadian Journal of Chemical Engineering. 60 (6), 791-795 (1982).</li></ol>

המחברים אין לחשוף.

הפעולה של calciner עם מעין שקע בחופו של 100% חמצן vol הוא בר השגה, מבוסס על ניצול הטבע תגובה אנדותרמית של התגובה calcination, כמו גם העובדה כי המוצקים הפיצו בין שני כורים בטמפרטורות שונות. מצב הפעולה הזה שואף להפוך את תהליך קאל מבטיח יותר מבחינה כלכלית על ידי הפחתת הון ואת עלויות התפעול. כמו מיחזור הארוב?...

CO2 פליטות של ההתחממות הגלובלית וכתוצאה מכך הם קריטיים נושאים סביבתיים שמשך כמות גדולה של מחקר בשנים האחרונות. כבר הודה כטכנולוגיה פוטנציאל להפחתת פליטת CO2 ל-1,האווירה2בפרשות ואחסון (מיליגרם). החלק המאתגר ביותר של הרשת CCS הוא התפיסה של CO2, שהוא גם יקר ביותר בשלב3. כתוצאה מכך, היה דגש על פיתוח טכנולוגיות חדשות עבור לכידת CO2 תחנות כוח ומתקני תעשייה אחרים.
קאל כטכנולוגיה בעירה שלאחר CO2 לכידת, הועלתה לראשונה על ידי שימיזו. et al. 4 CO2 הוא נלכד על ידי מבוסס-סאו sorbent-600-700 מעלות צלזיוס ב כור שנקרא carbonator ולאחר שפורסמו על ידי calcination הבאים ב 850-950 ° C (ב calciner) על פי הציוד (1), כדי לייצר זרם2 CO טוהר גבוהה מתאים במקרים בהם נדרשת פחמיות5,6. מחזור קאל מנצל מיטות fluidized, אשר מייצגים של תצורה מיטבית עבור תהליך זה, כיוון שהם מאפשרים כמויות גדולות של מוצקים כדי להיות שהופץ בקלות מן הכור אחד השני4,5,6 , 7 , 8.
סאו (s) + CO2 (g) ⇔ קאקו3 (s) ΔH25 ° C =-178.2 kJ/mol (1)
המושג הזה הוכח טייס סולם על ידי קבוצות שונות, עם תצורות שונות, סולמות, כגון הטייס MWth 0.2 ב שטוטגרט, הטייס MWth 1 בדרמשטדט, הטייס MWth 1.7 ב La Pereda ויחידת 1.9 מגוואטth טייוואן9,10,11,12,13,14,15,16. למרות תהליך זה מוכח, יש עדיין אפשרויות להגדלת ליעילות תרמית שלו, כגון על-ידי שינוי בתנאי עבודה סטנדרטיים של שינויים בעיצוב של תצורת הכור.
השימוש של חום צינורות בין combustor לבין calciner נחקרה במקום דלק אוקסי-להישרף calciner. התוצאות עבור ההופעה לכידה של2 CO דומות לאלו של קאל טייס-צמח קונבנציונאלי, אולם, תהליך זה יש יעילות צמח גבוה, הימנעות2 CO התחתון עולה17. מרטינס. et al. 18 חקר האפשרויות שילוב חום כדי מחממים החומר המוצק הזנת את calciner וכדי להפחית את החום הצורך ב- calciner. התוצאות הראו ירידה של 9% בצריכת הפחם בהשוואה לזה של המקרה הרגיל. אפשרויות אחרות למד לשילוב חום גם לשקול אפשרויות שילוב פנימיים וחיצוניים19.
אחת הבעיות העיקריות של מחזור קאל מנקודת מבט כלכלית היא לספק את האנרגיה הדרושה ב calciner באמצעות בעירה דלק20. הגדלת ריכוז חמצן כניסת של calciner מוצע על מנת להקטין או אפילו למנוע את הצורך של CO2 המיחזור כדי calciner. חלופה זו מפחיתה את עלויות ההון (גודל מופחתת של יחידות ההפרדה calciner ואוויר (אריזונה)), אשר יכול לשפר באופן משמעותי את התחרותיות של תהליך זה. השינוי הקיצוני בתנאי בעירה בר השגה על ידי ניצול התגובה calcination תגובה אנדותרמית והזרימה גדול סאו/קאקו3 מחזורי מ carbonator הפועלות בטמפרטורות נמוכות (גם יתרון זמין עם אוקסי-בעירה טכנולוגיה).
עבודה זו שואפת לפתח להפעלת מפעל פיילוט קאל עם carbonator במחזור Fluidized מיטה (CFB) ו- calciner מבעבעים Fluidized מיטה (BFB) עם 100% O2 ריכוז כניסת של calciner סטנדרטי. ניסיוני מספר קמפיינים שנוהלו במהלך הוראת רכישה של הצמח פיילוט כדי להבטיח פעולה תקינה כמו החמצן בריכוז מוגבר. בנוסף, שלושה גיר חלקיקים בגודל הפצות (100-200 מיקרומטר; 200-300 מיקרומטר 300-400 מיקרומטר) נחקרו לחקור איך פרמטר זה משפיע על elutriation של חלקיקים וללכוד יעילות במצב הפעלה זה.

<table><tbody><tr><td>Longcal limestone</td><td>Loncliffe</td><td>Longcal SP52</td><td>n/a</td></tr><tr><td>Mechanical Shaker</td><td>SWECO</td><td>LS24S544+C</td><td>Mechanical siever to separate particles</td></tr><tr><td>Oxygen</td><td>BOC</td><td>n/a</td><td>BOC cylinders</td></tr><tr><td>Nitrogen</td><td>BOC</td><td>n/a</td><td>BOC tank</td></tr><tr><td>Carbon dioxide</td><td>BOC</td><td>n/a</td><td>BOC tank</td></tr><tr><td>Natural gas</td><td>n/a</td><td>n/a</td><td>Taken from the line</td></tr></tbody></table>

operation of a 25 kwth calcium looping pilot-plant with high oxygen concentrations in the calciner

סידן לולאה (CaL) היא בעירה שלאחר CO2 לכידה טכנולוגיה המתאימה retrofitting קיימות תחנות כוח. תהליך קאל משתמש גיר זול וזמין CO2 sorbent. בעוד הטכנולוגיה נחקרה באופן נרחב, יש כמה אפשרויות זמינות שניתן ליישמם כדי להפוך אותו יותר כלכלית. אחד מהם הוא להגדיל את ריכוז החמצן ב calciner כדי להפחית או למנוע את כמות הגז ממוחזרים (CO2, H2O ו זיהומים); לכן, הפחתה או הסרת האנרגיה הנדרשת לחמם את זרם הגז ממוחזר. יתר על כן, יש עלייה וכתוצאה מכך האנרגיה המושקעת בגלל השינוי בעוצמת בעירה; אנרגיה זו משמשת כדי לאפשר את התגובה calcination תגובה אנדותרמית להתרחש בהיעדר קיטור ממוחזר. מאמר זה מציג את המבצע ואת התוצאות הראשון של מפעל פיילוט קאל עם 100% חמצן בעירה של גז טבעי ב- calciner. הגז נכנס carbonator היה גז הארובה מדומה תחנת כוח פחמית או מלט. מספר גיר חלקיקים בגודל הפצות נבחנים גם על מנת לחקור את ההשפעה של פרמטר זה על הביצועים של מצב הפעולה הזה. התצורה של מערכת הכור, ההליכים ההפעלה, והתוצאות מתוארים בפירוט במאמר זה. הכור הראה יציבות hydrodynamic טוב יציב לכידת2 CO, בעזרת לכידת יעילות של עד 70% עם תערובת גז המדמה את הגז הארובה של תחנת כוח פחמית.

הסידור ניסיוני מוצג באיור3. הצמח כוללת שתי מחוברים fluidized-מיטות. כלומר, carbonator זה CFB עם 4.3 מ' גובה, קוטר פנימי 0.1 m (ID); אמנם calciner של BFB עם 1.2 מ' גובה ומזהה 0.165 m התעבורה מוצק של כור אחד למשנהו נשלטת על ידי שני לולאה-חותמות fluidized עם חנקן. שני כורים ניזונים תערובת של גזים...

Watch this Scientific Journal Video about Operation of a 25 KWth Calcium Looping Pilot-plant with High Oxygen Concentrations in the Calciner at JoVE.com

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

הפעולה של 25 KWth סידן לולאה טייס-צמח עם ריכוז חמצן גבוהה ב- Calciner

כתב יד זה מתאר שגרה עבור הפעלה של סידן לולאה טייס-מפעל לייצור בעירה שלאחר פחמן לכידת עם ריכוז חמצן גבוהה ב- calciner על מנת לצמצם או למנוע את מיחזור גז הארובה.

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

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

Research

JoVE Journal

Environment

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

7.8K Views.  Cranfield University. כתב יד זה מתאר שגרה עבור הפעלה של סידן לולאה טייס-מפעל לייצור בעירה שלאחר פחמן לכידת עם ריכוז חמצן גבוהה ב- calciner על מנת לצמצם או למנוע את מיחזור גז הארובה.

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

Evaluation of Integrated Anaerobic Digestion and Hydrothermal Carbonization for Bioenergy Production

Lignocellulosic biomass is one of the most abundant yet underutilized renewable energy resources. Both anaerobic digestion (AD) and hydrothermal carbonization (HTC) are promising technologies for bioenergy production from biomass in terms of biogas and HTC biochar, respectively. In this study, the combination of AD and HTC is proposed to increase overall bioenergy production. Wheat straw was anaerobically digested in a novel upflow anaerobic solid state reactor (UASS) in both mesophilic (37 &#176;C) and thermophilic (55 &#176;C) conditions. Wet digested from thermophilic AD was hydrothermally carbonized at 230 &#176;C for 6 hr for HTC biochar production. At thermophilic temperature, the UASS system yields an average of 165 LCH4/kgVS&#160;(VS: volatile solids) and 121 L CH4/kgVS&#160;at mesophilic AD over the continuous operation of 200 days. Meanwhile, 43.4 g of HTC biochar with 29.6 MJ/kgdry_biochar was obtained from HTC of 1 kg digestate (dry basis) from mesophilic AD. The combination of AD and HTC, in this particular set of experiment yield 13.2 MJ of energy per 1 kg of dry wheat straw, which is at least 20% higher than HTC alone and 60.2% higher than AD only.

A novel Upflow Anaerobic Solid State (UASS) reactor was used for biogas production from fibrous feedstock. Digestate from UASS reactor was hydrothermally carbonized into HTC biochar in a pressurized batch reactor. The integration of the two bioenergy concepts was applied in this study to increase overall bioenergy production.

הערכה משולבת אנאירובי העיכול והידרותרמיים פחום ליואנרגיה הפקה

Lignocellulosic biomass is one of the most abundant yet underutilized renewable energy resources. Both anaerobic digestion (AD) and hydrothermal ...

A CO2 Concentration Gradient Facility for Testing CO2 Enrichment and Soil Effects on Grassland Ecosystem Function

Continuing increases in atmospheric carbon dioxide concentrations (CA) mandate techniques for examining impacts on terrestrial ecosystems. Most experiments examine only two or a few levels of CA concentration and a single soil type, but if CA can be varied as a gradient from subambient to superambient concentrations on multiple soils, we can discern whether past ecosystem responses may continue linearly in the future and whether responses may vary across the landscape. The Lysimeter Carbon Dioxide Gradient Facility applies a 250 to 500 &#181;l L-1 CA gradient to Blackland prairie plant communities established on lysimeters containing clay, silty clay, and sandy soils. The gradient is created as photosynthesis by vegetation enclosed in in temperature-controlled chambers progressively depletes carbon dioxide from air flowing directionally through the chambers. Maintaining proper air flow rate, adequate photosynthetic capacity, and temperature control are critical to overcome the main limitations of the system, which are declining photosynthetic rates and increased water stress during summer. The facility is an economical alternative to other techniques of CA enrichment, successfully discerns the shape of ecosystem responses to subambient to superambient CA enrichment, and can be adapted to test for interactions of carbon dioxide with other greenhouse gases such as methane or ozone.

A CO2 Concentration Gradient Facility for Testing CO2 Enrichment and Soil Effects on Grassland Ecosystem Function

The Lysimeter Carbon Dioxide Gradient Facility creates a 250 to 500 &#181;l L-1 linear carbon dioxide gradient in temperature-controlled chambers housing grassland plant communities on clay, silty clay, and sandy soil monoliths. The facility is used to determine how past and future carbon dioxide levels affect grassland carbon cycling.

CO<sub&gt; 2</sub&gt; מתקן מפל ריכוזים לבדיקה CO<sub&gt; 2</sub&gt; העשרה וקרקע השפעות על תפקוד המערכת האקולוגית גראסלאנד

Continuing increases in atmospheric carbon dioxide concentrations (CA) mandate techniques for examining impacts on terrestrial ecosystems. Most ...

Dynamic Pore-scale Reservoir-condition Imaging of Reaction in Carbonates Using Synchrotron Fast Tomography

Underground storage permanence is a major concern for carbon capture and storage. Pumping CO2 into carbonate reservoirs has the potential to dissolve geologic seals and allow CO2 to escape. However, the dissolution processes at reservoir conditions are poorly understood. Thus, time-resolved experiments are needed to observe and predict the nature and rate of dissolution at the pore scale. Synchrotron fast tomography is a method of taking high-resolution time-resolved images of complex pore structures much more quickly than traditional &#181;-CT. The Diamond Lightsource Pink Beam was used to dynamically image dissolution of limestone in the presence of CO2-saturated brine at reservoir conditions. 100 scans were taken at a 6.1 &#181;m resolution over a period of 2 hours. The images were segmented and the porosity and permeability were measured using image analysis and network extraction. Porosity increased uniformly along the length of the sample; however, the rate of increase of both porosity and permeability slowed at later times.

Synchrotron fast tomography was used to dynamically image dissolution of limestone in the presence of CO2-saturated brine at reservoir conditions. 100 scans were taken at a 6.1 &#181;m resolution over a period of 2 h.

Dynamic נקבובית בקנה מידה Reservoir-מצב הדמיה של ריאקציה קרבונטים שימוש טומוגרפיה Synchrotron מהיר

Underground storage permanence is a major concern for carbon capture and storage. Pumping CO2 into carbonate reservoirs has the potential to dissolve ...

Engineering

Temperature-programmed Deoxygenation of Acetic Acid on Molybdenum Carbide Catalysts

Temperature programmed reaction (TPRxn) is a simple yet powerful tool for screening solid catalyst performance at a variety of conditions. A TPRxn system includes a reactor, furnace, gas and vapor sources, flow control, instrumentation to quantify reaction products (e.g., gas chromatograph), and instrumentation to monitor the reaction in real time (e.g., mass spectrometer). Here, we apply the TPRxn methodology to study molybdenum carbide catalysts for the deoxygenation of acetic acid, an important reaction among many in the upgrading/stabilization of biomass pyrolysis vapors. TPRxn is used to evaluate catalyst activity and selectivity and to test hypothetical reaction pathways (e.g., decarbonylation, ketonization, and hydrogenation). The results of the TPRxn study of acetic acid deoxygenation show that molybdenum carbide is an active catalyst for this reaction at temperatures above ca. 300 &#176;C and that the reaction favors deoxygenation (i.e., C-O bond-breaking) products at temperatures below ca. 400 &#176;C and decarbonylation (i.e., C-C bond-breaking) products at temperatures above ca. 400 &#176;C.

Presented here is a protocol for the operation of a micro-scale temperature-programmed reactor for evaluating the catalytic performance of molybdenum carbide during acetic acid deoxygenation.

טמפרטורה מתוכנתת הרחקת חמצן של חומצה אצטית על זרזי קרביד מוליבדן

Temperature programmed reaction (TPRxn) is a simple yet powerful tool for screening solid catalyst performance at a variety of conditions. A TPRxn system ...

Chemistry

Two-way Valorization of Blast Furnace Slag: Synthesis of Precipitated Calcium Carbonate and Zeolitic Heavy Metal Adsorbent

The aim of this work is to present a zero-waste process for storing CO2 in a stable and benign mineral form while producing zeolitic minerals with sufficient heavy metal adsorption capacity. To this end, blast furnace slag, a residue from iron-making, is utilized as the starting material. Calcium is selectively extracted from the slag by leaching with acetic acid (2 M CH3COOH) as the extraction agent. The filtered leachate is subsequently physico-chemically purified and then carbonated to form precipitated calcium carbonate (PCC) of high purity (&lt;2 wt% non-calcium impurities, according to ICP-MS analysis). Sodium hydroxide is added to neutralize the regenerated acetate. The morphological properties of the resulting calcitic PCC are tuned for its potential application as a filler in papermaking. In parallel, the residual solids from the extraction stage are subjected to hydrothermal conversion in a caustic solution (2 M NaOH) that leads to the predominant formation of a particular zeolitic mineral phase (detected by XRD), namely analcime (NaAlSi2O6&#8729;H2O). Based on its ability to adsorb Ni2+, as reported from batch adsorption experiments and ICP-OES analysis, this product can potentially be used in wastewater treatment or for environmental remediation applications.

A protocol for the parallel production of precipitated calcium carbonate and zeolitic material from blast furnace slag via mineral carbonation and alkaline hydrothermal conversion, respectively, is presented. The performance of the zeolitic material towards nickel adsorption is tested.

דו כיווני יִצוּב מְחִיר של סיגי פיצוץ תנור: סינתזה של סידן זרז קרבונט ו התקנת זאוליט Heavy Metal סופח

The aim of this work is to present a zero-waste process for storing CO2 in a stable and benign mineral form while producing zeolitic minerals with ...

Microalgae Cultivation and Biomass Quantification in a Bench-Scale Photobioreactor with Corrosive Flue Gases

Photobioreactors are illuminated cultivation systems for experiments on phototrophic microorganisms. These systems provide a sterile environment for microalgal cultivation with temperature, pH, and gas composition and flow rate control. At bench-scale, photobioreactors are advantageous to researchers studying microalgal properties, productivity, and growth optimization. At industrial scales, photobioreactors can maintain product purity and improve production efficiency. The video describes the preparation and use of a bench-scale photobioreactor for microalgal cultivation, including the safe use of corrosive gas inputs, and details relevant biomass measurements and biomass productivity calculations. Specifically, the video illustrates microalgal culture storage and preparation for inoculation, photobioreactor assembly and sterilization, biomass concentration measurements, and a logistic model for microalgal biomass productivity with rate calculations including maximum and overall biomass productivities. Additionally, since there is growing interest in experiments to cultivate microalgae using simulated or real waste gas emissions, the video will cover the photobioreactor equipment adaptations necessary to work with corrosive gases and discuss safe sampling in such scenarios.

Bench-scale, axenic cultivation facilitates microalgal characterization and productivity optimization before subsequent process scale-up. Photobioreactors provide the necessary control for reliable and reproducible microalgal experiments and can be adapted to safely cultivate microalgae with the corrosive gases (CO2, SO2, NO2) from municipal or industrial combustion emissions.

מיקרואצות וטיפוח ביומסה ביופיקציה בפוטובילקטור הספסל עם גזים בארובה מאכל

Photobioreactors are illuminated cultivation systems for experiments on phototrophic microorganisms. These systems provide a sterile environment for ...

Fabrication and Testing of Catalytic Aerogels Prepared Via Rapid Supercritical Extraction

Protocols for preparing and testing catalytic aerogels by incorporating metal species into silica and alumina aerogel platforms are presented. Three preparation methods are described: (a) the incorporation of metal salts into silica or alumina wet gels using an impregnation method; (b) the incorporation of metal salts into alumina wet gels using a co-precursor method; and (c) the addition of metal nanoparticles directly into a silica aerogel precursor mixture. The methods utilize a hydraulic hot press, which allows for rapid (&#60;6 h) supercritical extraction and results in aerogels of low density (0.10 g/mL) and high surface area (200-800 m2/g). While the work presented here focuses on the use of copper salts and copper nanoparticles, the approach can be implemented using other metal salts and nanoparticles. A protocol for testing the three-way catalytic ability of these aerogels for automotive pollution mitigation is also presented. This technique uses custom-built equipment, the Union Catalytic Testbed (UCAT), in which a simulated exhaust mixture is passed over an aerogel sample at a controlled temperature and flow rate. The system is capable of measuring the ability of the catalytic aerogels, under both oxidizing and reducing conditions, to convert CO, NO and unburned hydrocarbons (HCs) to less harmful species (CO2, H2O and N2). Example catalytic results are presented for the aerogels described.

Here we present protocols for preparing and testing catalytic aerogels by incorporating metal species into silica and alumina aerogel platforms. Methods for preparing materials using copper salts and copper-containing nanoparticles are featured. Catalytic testing protocols demonstrate the effectiveness of these aerogels for three-way catalysis applications.

ייצור ובדיקה של Aerogels קטליטי להכין אותה באמצעות מיצוי דודי סופר מהיר

Protocols for preparing and testing catalytic aerogels by incorporating metal species into silica and alumina aerogel platforms are presented. Three ...

Coupling Carbon Capture from a Power Plant with Semi-automated Open Raceway Ponds for Microalgae Cultivation

In the United States, 35% of the total carbon dioxide (CO2) emissions come from the electrical power industry, of which 30% represent natural gas electricity generation. Microalgae can biofix CO2 10 to 15 times faster than plants and convert algal biomass to products of interest, such as biofuels. Thus, this study presents a protocol that demonstrates the potential synergies of microalgae cultivation with a natural gas power plant situated in the southwestern United States in a hot semi-arid climate. State-of-the-art technologies are used to enhance carbon capture and utilization via the green algal species Chlorella sorokiniana, which can be further processed into biofuel. We describe a protocol involving a semi-automated open raceway pond and discuss the results of its performance when it was tested at the Tucson Electric Power plant, in Tucson, Arizona. Flue gas was used as the main carbon source to control pH, and Chlorella sorokiniana was cultivated. An optimized medium was used to grow the algae. The amount of CO2 added to the system as a function of time was closely monitored. Additionally, other physicochemical factors affecting algal growth rate, biomass productivity, and carbon fixation were monitored, including optical density, dissolved oxygen (DO), electroconductivity (EC), and air and pond temperatures. The results indicate that a microalgae yield of up to 0.385 g/L ash-free dry weight is attainable, with a lipid content of 24%. Leveraging synergistic opportunities between CO2 emitters and algal farmers can provide the resources required to increase carbon capture while supporting the sustainable production of algal biofuels and bioproducts.

A protocol is described to utilize the carbon dioxide in natural gas power plant flue gas to cultivate microalgae in open raceway ponds. Flue gas injection is controlled with a pH sensor, and microalgae growth is monitored with real time measurements of optical density.

צימוד לכידת פחמן מתחנת כוח עם בריכות מסלול מרוץ פתוחות אוטומטיות למחצה לגידול מיקרו-אצות

In the United States, 35% of the total carbon dioxide (CO2) emissions come from the electrical power industry, of which 30% represent natural gas ...

CO2 Photoreduction to CH4 Performance Under Concentrating Solar Light

We demonstrate a method for the enhancement of CO2 photoreduction. As the driving force of a photocatalytic reaction is from solar light, the basic idea is to use concentration technology to raise the incident solar light intensity. Concentrating a large-area light onto a small area cannot only increase light intensity, but also reduce the catalyst amount, as well as the reactor volume, and increase the surface temperature. The concentration of light can be realized by different devices. In this manuscript, it is realized by a Fresnel lens. The light penetrates the lens and is concentrated on a disc-shaped catalyst. The results show that both the reaction rate and the total yield are efficiently increased. The method can be applied to most CO2 photoreduction catalysts, as well as to similar reactions with a low reaction rate at natural light.

CO2 Photoreduction to CH4 Performance Under Concentrating Solar Light

We present a protocol for improving the performance of CO2 photoreduction to CH4 by heightening the incident light intensity via concentrating solar energy technology.

CO2 פוטותורזציה ל-CH4 ביצועים תחת ריכוז אור סולארי

We demonstrate a method for the enhancement of CO2 photoreduction. As the driving force of a photocatalytic reaction is from solar light, the basic idea ...

Development and Validation of Chromium Getters for Solid Oxide Fuel Cell Power Systems

Degradation of cathode in solid oxide fuel cells (SOFC) remains a major concern for the long-term performance stability and operational reliability. The presence of gas phase chromium species in air has demonstrated significant cathode performance degradation during long-term exposure due to unwanted compound formation at the cathode and electrolyte interface which retards the oxygen reduction reaction (ORR). We have demonstrated a novel method to mitigate the cathode degradation using chromium getters which capture the gas phase chromium species before it is ingested in the cathode chamber. Low-cost getter materials, synthesized from alkaline earth and transition metal oxides, are coated on the cordierite honeycomb substrate for application in the SOFC power systems. As-fabricated getters have been screened by chromium transpiration tests for 500 h in humidified air atmosphere in presence of chromium vapor. Selected getters have been further validated utilizing electrochemical tests. Typically, electrochemical performance of SOFCs (lanthanum strontium manganite (LSM) &#449; yttria stabilized zirconia (YSZ) &#449; Pt) was measured at 850 &#176;C in the presence and absence of Cr getter. For the 100 h cell tests containing getters, stable electrochemical performance was maintained, whereas the cell performance in the absence of Cr getters rapidly decreased in 10 h. Analyses of Nyquist plots indicated significant increase in the polarization resistance within the first 10 h of the cell operation. Characterization results from posttest SOFCs and getters have demonstrated the high efficiency of chromium capture for the mitigation of cell degradation.

Cathode poisoning from airborne contaminants in trace levels remains a major concern for long-term stability of high-temperature electrochemical systems. We provide a novel method to mitigate the cathode degradations using getters, which capture airborne contaminants at high temperature before entering electrochemically active stack area.

פיתוח ותיקוף של כרום הגטרס עבור מערכות חשמל של תחמוצת הדלק מוצק

Degradation of cathode in solid oxide fuel cells (SOFC) remains a major concern for the long-term performance stability and operational reliability. The ...

הפעולה של 25 KW_th סידן לולאה טייס-צמח עם ריכוז חמצן גבוהה ב- Calciner

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video