Name: operation of a 25 kwth calcium looping pilot-plant with high oxygen concentrations in the calciner
Uploaded: 2017-10-25T13:00:00
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Die Forschung führt zu diesen Ergebnissen wird finanziell von der Europäischen Gemeinschaft Forschungsfonds für Kohle und Stahl (RFCS) unter Vereinbarung n ° RFCR-CT-2014-00007 gewähren. Diese Arbeit wurde von der UK Carbon Capture and Storage Research Centre (UKCCSRC) im Rahmen des Call 2 Projekte finanziert. UKCCSRC wird unterstützt von der Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) als Bestandteil des Research Council UK Energieprogramm, mit zusätzlichen Mitteln aus der Fachbereich Wirtschaft, Energie- und industriepolitische Strategie (BEIS - ehemals DECC). Die Autoren möchten auch Herr Martin Roskilly für seine enorme Hilfe im Laufe dieser Arbeit danken.

1. Material Vorbereitung <ol><li>Sieb der Kalkstein (~ 50 kg Rohstoff) die gewünschte Korngrößenverteilung (300-400 µm oder eine andere Distribution abhängig von dem Experiment) mit einem mechanischen Schüttler. Setzen Sie das gesiebte Material in Töpfen neben den Calcinator für die Fütterung während dem Test</li>
	<li>Bereiten das Material in Chargen in den Reaktor eingebracht werden. Die Stapel sind in der Regel 0,5 L oder 1 L (1 L aus Kalkstein ist etwa 1,5 kg), aber dies hängt von den Betriebsparametern...

<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. 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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. 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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. 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Der Betrieb von den Calcinator mit einer Bucht des 100 % Vol Sauerstoff ist erreichbar, basierend auf der Nutzung der endothermen Natur der Kalzinierung Reaktion, sowie die Tatsache, die die Feststoffe zwischen den beiden Reaktoren bei unterschiedlichen Temperaturen zu zirkulieren. Diese Betriebsart zielt darauf ab, die CaL-Prozess wirtschaftlich aussichtsreiche durch Reduktion von Kapital und Betriebskosten. Als das Recycling des Rauchabzugs Gas (vor allem CO2, Wasserdampf und nicht umgesetztes O2)...

CO2 -Emissionen und die daraus resultierende globale Erwärmung sind kritische Umweltprobleme, die eine große Menge an Forschung in den letzten Jahren angezogen haben. Kohlenstoffabscheidung und-Speicherung (CCS) als eine mögliche Technologie zur Verringerung der CO2 -Emissionen in die Atmosphäre1,2anerkannt. Der schwierigste Teil der CCS-Kette ist die Erfassung von CO2, das ist auch der teuerste Stufe3. In der Folge gab es ein Schwerpunkt auf die Entwicklung neuer Technologien für CO2 -Abscheidung aus Kraftwerken und anderen Industrieanlagen.
CaL als eine Nachverbrennung CO2 Capture-Technologie wurde zuerst von Shimizu Et Al. vorgeschlagen 4 CO2 wird durch eine CaO-basierte erfasst Sorbens auf 600-700 ° C in einem Reaktor eine Karbonator genannt, und veröffentlicht durch nachfolgende Kalzinierung bei 850-950 ° C (in einem Calcinator) gemäß GL. (1), einen hochreinen CO2 Strom produzieren geeignet für Sequestrierung5,6. Die CaL-Zyklus nutzt fluidisierte Betten, die eine optimale Konfiguration für diesen Prozess darstellen, da sie große Mengen an Feststoffen ermöglichen leicht aus einem Reaktor verbreitet werden, die anderen4,5,6 , 7 , 8.
CaO (s) + CO2 (g) ⇔ CaCO3 (s) ΔH25 ° C =-178.2 kJ/Mol (1)
Dieses Konzept wurde im Pilotmaßstab von verschiedenen Gruppen und mit unterschiedlichen Konfigurationen und Skalen, wie z. B. 0,2 MWth -Pilot in Stuttgart, der 1 MW-th -Pilot in Darmstadt, der 1,7 MW-th -Pilot in La Pereda nachgewiesen und dem 1,9 MWth Gerät in Taiwan9,10,11,12,13,14,15,16. Obwohl dieser Prozess erwiesen hat, gibt es noch Möglichkeiten zur Steigerung ihrer thermischen Wirkungsgrad, wie z. B. durch Ändern der standard Betriebsbedingungen und Änderungen in der Gestaltung der Reaktor-Konfiguration.
Die Verwendung von Heatpipes zwischen Brennkammer und Calcinator wurde anstelle von Sauerstoff verbrennen Kraftstoff in den Calcinator untersucht. Die Ergebnisse für die CO2 Capture Performance sind vergleichbar mit denen einer herkömmlichen CaL Pilot-Anlage, jedoch dabei hat höhere Pflanze Wirkungsgrade und niedrigere CO2 Vermeidung kostet17. Martínez Et al. 18 untersucht die Integrationsmöglichkeiten von Wärme, um das feste Material in den Calcinator vorheizen und reduzieren Sie die Hitze in den Calcinator benötigt. Die Ergebnisse zeigten 9 % Reduktion der Kohleverbrauch verglichen mit derjenigen der Standardfall. Weitere untersuchten Möglichkeiten Wärmeintegration haben auch interne und externe Integration Optionen19berücksichtigt.
Eines der Hauptprobleme des Kreislaufs CaL aus wirtschaftlicher Sicht ist die Energieversorgung in den Calcinator mittels Kraftstoff Verbrennung20benötigt. Erhöhung der Sauerstoffkonzentration in den Calcinator Bucht wird vorgeschlagen, um zu verringern oder sogar zu vermeiden die Notwendigkeit der CO2 -Recycling zu den Calcinator. Diese Alternative reduziert die Investitionskosten (reduzierte Größe der Calcinator und Trennung Lufteinheiten (ASU)), die die Wettbewerbsfähigkeit dieses Prozesses deutlich verbessern können. Die drastische Veränderungen in die Verbrennungsbedingungen durch Nutzung der endothermen Kalzinierung Reaktion und den großen CaO/CaCO3 Fluss im Umlauf aus dem Karbonator Betrieb bei niedrigeren Temperaturen erreicht werden kann (weder Vorteil gibt es mit der Oxy-Verbrennungstechnik).
Diese Arbeit soll eine Betriebsanweisung für den Betrieb einer Pilotanlage CaL mit einer zirkulierenden fluidisiert Bett (CFB) Karbonator und einem sprudelnden fluidisiert Bett (BFB) Calcinator mit 100 % O2 -Konzentration in den Calcinator Einlass zu entwickeln. Verschiedene experimentelle Aktionen ausgeführt wurden während der Inbetriebnahme der Pilotanlage zur ordnungsgemäßen Betrieb als der Sauerstoff Konzentration erhöht. Auch wurden drei Kalkstein Partikelgrößenverteilungen (100-200 µm, 200-300 µm, 300-400 µm) untersucht, um zu untersuchen, wie dieser Parameter wirkt sich auf die Sammelnetzwerk von Partikeln und Effizienz in dieser Betriebsart zu erfassen.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Longcal limestone</td>
			<td>Loncliffe</td>
			<td>Longcal SP52</td>
			<td>n/a</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mechanical Shacker</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

Calcium looping (CaL) ist eine Nachverbrennung CO2 -Capture-Technologie, die für die Nachrüstung bestehenden Anlagen geeignet ist. Der CaL-Prozess nutzt Kalkstein als billig und überall verfügbar CO2 Sorbens. Während die Technologie umfassend untersucht worden, gibt es ein paar Möglichkeiten, die angewendet werden könnte, um wirtschaftlich rentabel zu machen. Dazu gehört, erhöhen die Sauerstoffkonzentration in den Calcinator zur Verminderung oder Beseitigung der recycelten Gasmenge (CO-2, H2O und Verunreinigungen); Daher verringern oder entfernen die notwendige Energie, um die recycelten Gasstrom zu erhitzen. Darüber hinaus gibt es eine daraus resultierende Zunahme der Energieeintrag durch die Änderung in der Intensität der Verbrennung; Diese Energie wird verwendet, um die endothermen Kalzinierung Reaktion in der Abwesenheit von recycelten Rauchgase auftreten zu ermöglichen. Dieser Beitrag stellt den Betrieb und die ersten Ergebnisse einer CaL-Pilotanlage mit 100 % Sauerstoff Verbrennung von Erdgas in den Calcinator. Das Gas kommt in der Karbonator war ein simulierter Rauchgas aus einem Kohle-Kraftwerk oder Zementindustrie. Mehreren Kalkstein Partikelgrößenverteilungen sind auch getestet, um die Wirkung dieses Parameters auf die Gesamtleistung dieser Betriebsart weiter zu erforschen. Die Konfiguration das Reaktorsystem, die Betriebsabläufe und die Ergebnisse sind in diesem Dokument ausführlich beschrieben. Der Reaktor zeigte gute hydrodynamische Stabilität und stabile CO2 -Abscheidung mit Capture Wirkungsgrade von bis zu 70 % mit einem Gasgemisch, das Rauchgas von einem Kohlekraftwerk zu simulieren.

Die Versuchsanordnung ist in Abbildung 3dargestellt. Die Anlage besteht aus zwei miteinander verbundenen fluidisiert Betten. Es ist nämlich der Karbonator CFB mit 4,3 m Höhe und 0,1 m Innendurchmesser (ID); während die Calcinator BFB mit 1,2 m Höhe und 0,165 m-ID. Der solide Transport aus einem Reaktor zum anderen wird durch zwei Loop-Dichtungen mit Stickstoff fluidisiert gesteuert. Beide Reaktoren sind eine Mischung von Gas durch eine Vorwärmzeit Linie ...

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

Betrieb einer 25 KWth Calcium Looping Pilot-Anlage mit hohen Sauerstoffkonzentrationen in der Calcinator

Dieses Manuskript beschreibt ein Verfahren zum Betrieb eine Pilotanlage für post-Combustion-CO2-Abscheidung mit hohen Sauerstoffkonzentrationen in der Calcinator zur Verringerung oder Beseitigung der Rauchfang Gas Recycling Schleife Kalzium.

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

Research

JoVE Journal

Environment

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

Determination of Microbial Extracellular Enzyme Activity in Waters, Soils, and Sediments using High Throughput Microplate Assays

Bestimmung mikrobieller extrazelluläre Enzymaktivität in Wasser, Böden und Sedimente mit hohem Durchsatz Mikrotiterplatten-Assays

Much of the nutrient cycling and carbon  processing in natural environments occurs through the activity of extracellular  enzymes released by ...

Forschung

Umwelt

Optimized Negative Staining: a High-throughput Protocol for Examining Small and Asymmetric Protein Structure by Electron Microscopy

Optimierte negative Färbung: ein Hochdurchsatz-Protokoll für die Prüfung kleiner und asymmetrische Proteinstruktur durch Elektronenmikroskopie

Structural determination of proteins is rather challenging for proteins with molecular masses between 40 - 200 kDa. Considering that more than half of ...

A Simple Approach to Manipulate Dissolved Oxygen for Animal Behavior Observations

Ein einfacher Ansatz zur Manipulation von gelöstem Sauerstoff für Tierverhaltensbeobachtungen

The ability to manipulate dissolved oxygen (DO) in a laboratory setting has significant application to investigate a number of ecological and organismal ...

Methods of Soil Resampling to Monitor Changes in the Chemical Concentrations of Forest Soils

Methoden der Boden Resampling zur Überwachung von Veränderungen in der chemischen Konzentrationen von Waldböden

Recent soils research has shown that important chemical soil characteristics can change in less than a decade, often the result of broad environmental ...

Measuring and Mapping Patterns of Soil Erosion and Deposition Related to Soil Carbonate Concentrations Under Agricultural Management

Messung und Mapping-Muster von Erosion und Ablagerung im Zusammenhang mit Boden-Karbonat-Konzentrationen unter Landbewirtschaftung

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes ...

The Plant Infection Test: Spray and Wound-Mediated Inoculation with the Plant Pathogen Magnaporthe Grisea

The Plant Infection Test: Spray and Wound-Mediated Inoculation with the Plant Pathogen Magnaporthe Grisea

Die Pflanze-Infektion-Test: Spray und Wunde-vermittelten Inokulation mit Pflanzen Pathogen Magnaporthe Grisea

Plants possess a powerful system to defend themselves against potential threats by pathogenic fungi. For agriculturally important plants, however, current ...

High-throughput, Microscale Protocol for the Analysis of Processing Parameters and Nutritional Qualities in Maize (Zea mays L.)

High-throughput, Microscale Protocol for the Analysis of Processing Parameters and Nutritional Qualities in Maize Zea mays L.

Hochdurchsatz-Microscale Protokoll für die Analyse der Verarbeitungsparameter und ernährungsphysiologischen Eigenschaften in Mais (Zea Mays L.)

Maize is an important grain crop in the United States and worldwide. However, maize grain must be processed prior to human consumption. Furthermore, whole ...

Sampling, Sorting, and Characterizing Microplastics in Aquatic Environments with High Suspended Sediment Loads and Large Floating Debris

Probenahme, Sortieren und Charakterisierung Mikroplastik in aquatischen Umgebungen mit hohen abgehängte Sedimentfracht und große schwimmende Trümmer

The ubiquitous presence of plastic debris in the ocean is widely recognized by the public, scientific communities, and government agencies. However, only ...

Preparation of Biomass-based Mesoporous Carbon with Higher Nitrogen-/Oxygen-chelating Adsorption for Cu(II) Through Microwave Pre-Pyrolysis

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Vorbereitung von biomassebasierten mesoporösen Carbon mit höheren Stickstoff-/ Sauerstoff chelatisierenden Adsorption für die 600-fache durch Mikrowelle Pre-Pyrolyse

An environment-friendly technique for synthesizing biomass-based mesoporous activated carbon with high nitrogen-/oxygen-chelating adsorption for Cu(II) is ...

Composition and Distribution Analysis of Bioaerosols Under Different Environmental Conditions

Zusammensetzung und Verteilungsanalyse Bioaerosole unter verschiedenen Umweltbedingungen

Variable microorganisms in particulate matter (PM) under different environmental conditions may have significant impacts on human health. In this study, ...