Review Oxy-co-gasification of coal a

Review Oxy-co-gasification of coal and biomass in an integrated gasification combined cycle (IGCC) power plant
Antonio Valero, Sergio Uso ´n *
Centre for Research of Energy Resources and Consumptions (CIRCE), University of Zaragoza, Marı ´a de Luna 3, 50018 Zaragoza, Spain
Received 1 April 2005
Abstract
Oxy-gasification, or oxygen-blown gasification, enables a clean and efficient use of coal and opens a promising way to CO2 capture. Moreover, oxy-co-gasification with biomass implies the use of a renewable resource and additional CO2 reduction. Proper gasifier operation is a key issue in both techniques. A model of an entrained flow gasifier, validated with nearby 3000 actual steady- state operation data (4800 h), is used to study co-gasification of coal, petroleum coke and up to 10% of several types of biomass. As a result, influence of fuel variation in gasifier efficiency and modifications in operation that should be made in oxy-co-gasification are obtained. The model is also used to build reference operation maps (graphs where the main gasification parameters are related to the degrees of freedom that the operator has). A general method for building experimental operation maps only from plant data has also been applied to the gasifier. Tendencies of the maps are the same of those of the model-made maps. In conclusion, oxy-co-gasification is possible providing that operation is adapted. A validated model can be very useful to predict operation points for new fuel mixtures. Operation maps are practical tools that help to operate and diagnose a system (e.g. a gasifier). They allow to understand how it works, to optimise its operation and to avoid wrong operation that may cause plant shut off. q 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.
Keywords: Oxy-gasification; Oxy-co-gasification; Biomass; IGCC; Operation map; Optimisation
1. Introduction
Concerning CO2 capture, gasification will play a key role in the future. Within this context, we mean oxy- gasification as the gasification of coal by using oxygen and steam as gasifying agents. Since nitrogen has been previously removed, oxy-gasification, and subsequent gas cleaning processes, produce a gas stream mainly composed of CO and H2, which opens a promising way to CO2 capture. Moreover, when biomass is gasified with coal, and then CO2 is captured, the emission balance of this component can reduce substantially and even could become negative. Thus, we define oxy-co-gasification as the gasification of coal and biomass by using oxygen and steam as gasifying agents. This technique appears as a very promising way not only to reduce CO2 emissions but also to increase the biomass contribution to electricity generation.
Energy 31 (2006) 1643–1655
www.elsevier.com/locate/energy
0360-5442/$ - see front matter q 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved. doi:10.1016/j.energy.2006.01.005
* Corresponding author. Tel.: C34 976 76 25 82; fax: C34 976 73 20 78. E-mail address: [e-mail] (S. Uso ´n).
1.1. From gasification to oxy-co-gasification
Gasification (with air) is usually used in small plants of several megawatts. These plants are suitable for using biomass because this is usually a disperse resource and transport can increase its cost. They are composed of a gasifier, a quite simple gas cleaning system and an internal combustion engine [1,2]. Another interesting option that can achieve higher efficiency is the use of biomass-fired air blown gasification combined cycle (ABGCC) power plants like the Va ¨rnamo, Arable Biomass Renewable Energy (ARBRE) and Thermie Energy Farm demonstration projects [1,3–5]. The first plant provided 6 and 9 MW to a district heating system, while the others generate 8 and 14 MW, respectively. Due to the complexity and cost of an air separation unit, oxy-gasification is used in large coal-fired IGCC power plants, and for the production of H2 and chemicals [6–8]. The composition of the cleaned gas (mainly CO and H2) opens the way to CO2 capture by using several techniques (although this possibility is not yet used). For example, a
Nomenclature
ac O2 coefficient in combustion equation bc CO coefficient in combustion equation cc CO2 coefficient in combustion equation CGE cold gas efficiency d distance daf dry and ash free d.b. dry basis dc H2O coefficient in combustion equation ec H2S coefficient in combustion equation fc N2 coefficient in combustion equation h hydrogen subscript in char formula hf hydrogen subscript in fuel formula HRSG heat recovery steam generator i real operation point j point in an iso-line k point in a four-point group LHV low heating value max maximum min minimum n nitrogen subscript in char formula nf nitrogen subscript in fuel formula o oxygen subscript in char formula of oxygen subscript in fuel formula p parameter s sulphur subscript in char formula sf sulphur subscript in fuel formula w moisture subscript in fuel formula w.b. wet basis wt weight x independent variable y independent variable z dependent variable 0 coordinate of point in a iso-line d increment
A. Valero, S. Uso ´n / Energy 31 (2006) 1643–16551644
shift reactor can displace the equilibrium to produce CO2 and H2, and then chemical absorption or membranes [9] can be used to separate the CO2. Another option consists on burning separately H2 and CO by using oxygen [10]. Finally, the gas could be burnt with O2 plus CO2 recycled from the same combustion process in the gas turbine. Oxy-co-gasification is similar to oxy-gasification but replacing part of the coal by biomass, which implies an additional CO2 emissions reduction. Oxy-co-gasification of coal with straw or sewage sludge in an IGCC has been studied by British Coal. The University of Essen researched the use of coal/biomass combinations for IGCC applications, concluding that up to 10% biomass in an oxygen-blown entrained blown gasifier is technically feasible although net electrical efficiencies would be slightly lower due to energy needed for biomass pre-treatment [11]. Oxy-co-gasification of coal and biomass in Buggenum IGCC Power Plant has also been proposed in a study that consists of two parts: preliminary desk study [12] and exploratory experimental work [13]. It should be noted that the combined use of biomass and coal in the same power plant allows to use biomass without the main problems of small biomass-fired power plants (high specific cost, low efficiency and shut-off risk if there is a biomass shortage). One way to do this is by burning coal and biomass (co-firing) [14]. Another option consists on gasifying biomass and burning the gaseous fuel in a coal boiler [2]. Finally, co-gasification, mainly oxy- co-gasification, allows increased efficiency and reduced environmental impact.
1.2. Gasifier operation in oxy-gasification and oxy-co-gasification
A key issue in oxy-gasification and oxy-co-gasification is the operation of an oxygen-blown gasifier. Proper gasifier operation is more critical than boiler operation, because it does not consist in just maximising efficiency but other issues, that in turn requires keeping several output variables (gas composition and gasification temperature) in correct ranges and maximising fuel/gas conversion by adjusting two input variables (oxygen and steam that are introduced in the gasifier). Gasification temperature is a variable that cannot be measured but has to be kept in a right range because it determines not only efficiency but also safe operation. An error in oxygen measurement could cause either very high temperatures that can damage the equipment or (in slagging gasifiers) low temperatures that can stop slag flow and blocking. Besides, although output variables could be considered separately, a modification in an input variable implies changes in all output variables, so that all dependencies should be understood and integrated. In oxy-co-gasification, fuel modification is an additional difficulty. In this work, the problem of gasifier operation in oxy-gasification and oxy-co-gasification is tackled. First, a validated model of the gasifier of an IGCC power plant is applied to simulate the oxy-co-gasification of coal, coke and up to 10% of several types of biomass, in order to obtain the operation strategies depending on the fuel mixture. Second, the operation maps are applied as a tool for improving gasifier operation. These maps constitute a graphic tool that helps to operate the gasifier in a safe and efficient way. They can be built by using a model or directly from plant data. The case of study is Elcogas IGCC Power Plant in Puertollano (Spain). This is a demonstration project where several European companies have worked together (it was selected as a target project of the THERMIE program of the European Union).
2. The model of the gasifier
2.1. Description of the gasifier
Puertollano IGCC power plant furnishes an efficient pressurised entrained flow (PRENFLO) gasifier built by Krupp-Koppers. The fuel is a mixture of high-ash local coal and high-sulphur petroleum coke at 50% in weight. A small amount of limestone (2%) is added to favour ash fluidisation. The gasifying agents are oxygen (85% purity) and steam. Fuel, oxygen and steam are introduced in the reaction chamber by using four burners. They react very quickly (residence time around few seconds) at high temperatures generating a combustible gas mainly composed of CO and H2 that leaves the reaction chamber by its upper part. Due to the high temperatures, the ash of the fuel becomes slag that flows to the bottom. Walls of the reaction chamber are cooled by boiling water (Fig. 1). Gas leaving the reaction chamber is quenched with a cold gas stream in order to stop gas phase reactions and enter the evaporators with adequate operation conditions.
A. Valero, S. Uso ´n / Energy 31 (2006) 1643–1655 1645
The gas is then cooled in a heat recovery steam generator (HRSG) to produce a temperature at which it can be cleaned. The HRSG consists of two boilers. The first one generates high-press

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ตรวจทาน Oxy-co-gasification ของถ่านหินและชีวมวลในการ gasification รวมรวม (IGCC) โรงไฟฟ้าพลังงานวาเลโร Antonio, Sergio Uso ´n *ศูนย์วิจัยทรัพยากรพลังงานและปริมาณการใช้ (CIRCE), มหาวิทยาลัยของซาราโกซา Marı ´a เดอลูนา 3, 50018 ซาราโกซา สเปนได้รับ 1 2548 เมษายนบทคัดย่อเชื้อ gasification หรือ gasification เป่าออกซิเจนช่วยให้ถ่านหินใช้สะอาดและ efficient และเปิดสัญญาวิธีการจับ CO2 นอกจากนี้ เชื้อ-co-gasification กับชีวมวลหมายถึงการใช้ทรัพยากรหมุนเวียนและลด CO2 เพิ่มเติม Gasifier ที่เหมาะสมในการดำเนินการเป็นเรื่องสำคัญในทั้งสองเทคนิค แบบจำลองของการ gasifier flow ฟอง ตรวจด้วยใกล้เคียงกับข้อมูลจริงท่อนดำเนินการ 3000 (4800 h), ใช้ศึกษาโค-gasification ถ่าน หิน ปิโตรเลียม และถึง 10% ของชีวมวลชนิดต่าง ๆ ดัง influence เปลี่ยนแปลงเชื้อเพลิงใน gasifier efficiency และ modifications ในการดำเนินงานที่ควรทำในเชื้อ-co-gasification จะได้รับ ยังมีใช้รูปแบบการสร้างการอ้างอิงแผนผังการดำเนินงาน (กราฟที่พารามิเตอร์ gasification หลักเกี่ยวข้องกับองศาความเป็นอิสระที่ดำเนินการ) วิธีการทั่วไปสำหรับการสร้างการดำเนินการทดลองแผนผังเฉพาะจากโรงงานยังมีการใช้ข้อมูลไป gasifier แนวโน้มของแผนที่เหมือนกันของบรรดาแผนที่ทำแบบจำลอง เบียดเบียน เชื้อ-co-gasification เป็นไปได้ว่าการดำเนินการดัดแปลงให้ แบบตรวจได้ประโยชน์มากในการทำนายจุดดำเนินการส่วนผสมเชื้อเพลิงใหม่ แผนผังการดำเนินงานเป็นเครื่องมือปฏิบัติซึ่งช่วยให้การทำงาน และวิเคราะห์ระบบ (เช่น gasifier) จะช่วยให้เข้าใจวิธีการทำงาน การเพิ่มประสิทธิภาพของการดำเนินการ และ เพื่อหลีกเลี่ยงการดำเนินการไม่ถูกต้องซึ่งอาจทำให้โรงงานที่ปิด q 2006 Elsevier จำกัด สงวนลิขสิทธิ์ทั้งหมดคำสำคัญ: เชื้อ-gasification เชื้อ-co-gasification ชีวมวล IGCC แผนการดำเนินงาน การเพิ่มประสิทธิภาพ1. บทนำเกี่ยวกับการจับ CO2, gasification จะมีบทบาทสำคัญในอนาคต ภายในบริบทนี้ เราหมายถึง เชื้อ gasification เป็น gasification ของถ่านหิน โดยใช้ออกซิเจนและไอน้ำเป็นตัวแทน gasifying เนื่องจากไนโตรเจนก่อนหน้านี้ออกไป เชื้อ gasification และก๊าซต่อกระบวนการ การทำความสะอาดผลิตกระแสก๊าซส่วนใหญ่ประกอบด้วย CO และ H2 ที่เปิดแบบสัญญาการจับ CO2 นอกจากนี้ เมื่อชีวมวลถูก gasified กับถ่านหิน แล้ว จับ CO2 ดุลมลพิษของคอมโพเนนต์นี้สามารถลดมาก และแม้อาจกลายเป็นค่าลบ ดังนั้น เรา define เชื้อ-co-gasification เป็น gasification ของถ่านหินและชีวมวล โดยใช้ออกซิเจนและไอน้ำเป็น gasifying ตัวแทน เทคนิคนี้เป็นวิธีแนวโน้มมากไม่เพียง เพื่อลดการปล่อย CO2 แต่เพิ่มสัดส่วนของชีวมวลเพื่อผลิตไฟฟ้าแล้วพลังงาน 31 (2006) 1643-1655www.elsevier.com/locate/energy0360-5442 / $ - ดูหน้าเรื่อง q 2006 Elsevier จำกัด สงวนลิขสิทธิ์ทั้งหมด doi:10.1016/j.energy.2006.01.005* ผู้สอดคล้องกัน โทรศัพท์: C34 976 76 25 82 โทรสาร: C34 976 73 20 78 ที่อยู่อีเมล: (S. Uso ´n) ใน [e-mail]1.1 จาก gasification การเชื้อ-co-gasificationGasification (มีแอร์) มักจะใช้ในพืชขนาดเล็กของหลายเมกะวัตต์ พืชเหล่านี้เหมาะสำหรับการใช้ชีวมวลเนื่องจากโดยปกติทรัพยากร disperse และขนส่งสามารถเพิ่มต้นทุน จะประกอบด้วย gasifier แก๊สค่อนข้างง่ายที่ทำความสะอาดระบบและเครื่องยนต์สันดาปภายใน [1, 2] อีกตัวเลือกที่น่าสนใจที่สามารถบรรลุสูง efficiency คือ การใช้ชีวมวล fired อากาศเป่าไฟฟ้าวงจร (ABGCC) gasification รวม Va ¨rnamo เพาะปลูกชีวมวลทดแทนพลังงาน (ARBRE) และโครงการสาธิตฟาร์มพลังงาน Thermie [1,3-5] โรงงาน first ให้ 6 และ 9 MW เป็นอำเภอ ระบบทำความร้อนในขณะที่คนอื่น ๆ สร้าง 8 และ 14 MW ตามลำดับ ความซับซ้อนและต้นทุนของหน่วยแยกอากาศ เชื้อ gasification จะใช้ ในโรงไฟฟ้า IGCC fired ถ่านหินขนาดใหญ่ และการผลิต H2 และเคมี [6-8] องค์ประกอบของก๊าซสะอาด (ส่วนใหญ่เป็น CO และ H2) เปิดตามการจับ CO2 โดยการใช้เทคนิคต่าง ๆ (แม้ว่าโอกาสนี้ไม่ได้ใช้) ตัวอย่าง การระบบการตั้งชื่อcoefficient ac O2 ในสมการการเผาไหม้ bc CO coefficient ในเผาไหม้สมการ coefficient cc CO2 ในเผาไหม้สมการ d efficiency ก๊าซเย็น CGE เวย์ระยะทางเยอรมันแห้งและเถ้าฟรี d.b. แห้ง coefficient dc H2O พื้นฐานใน coefficient ec ไข่เน่าสมการการเผาไหม้ใน coefficient fc N2 สมการการเผาไหม้ในสมการการเผาไหม้ไฮโดรเจน h ตัวห้อยในตัวห้อยไฮโดรเจน hf สูตรอักขระในสูตรน้ำมันเครื่องกำเนิดไอน้ำการกู้คืนความร้อน HRSG ฉันชี้เจจุดดำเนินการจริงในจุดใช้งาน iso สาย k ในการ กลุ่ม 4 ระดับต่ำความร้อนค่าต่ำสุดสูงสุดสูงสุดต่ำสุด n ไนโตรเจนตัวห้อยในอักขระสูตร nf ไนโตรเจนตัวห้อยในตัวห้อยออกซิเจน o สูตรน้ำมันในสูตรอักขระของตัวห้อยของออกซิเจนในน้ำมันเชื้อเพลิงสูตร p พารามิเตอร์ s ซัลเฟอร์ตัวห้อยในอักขระตัวห้อยซัลเฟอร์สูตร sf ในตัวห้อยความชื้น w สูตรน้ำมันเชื้อเพลิงในน้ำมันเชื้อเพลิงสูตรเปียก w.b. wt น้ำหนัก x ตัวแปรอิสระ y ตัวแปรอิสระ z ขึ้นอยู่กับการผันแปร 0 พิกัดของจุดใน iso สาย LHV เพิ่ม dอ.วาเลโร S. Uso ´n / พลังงาน 31 (2006) 1643 – 16551644กะเครื่องปฏิกรณ์สามารถเลื่อนสมดุลการผลิต CO2 และ H2 แล้ว ดูดซึมสารเคมีหรือสาร [9] สามารถใช้ CO2 ที่แยก ตัวเลือกอื่นประกอบด้วยในการเขียนแยก CO และ H2 โดยใช้ออกซิเจน [10] สุดท้าย ก๊าซที่สามารถไหม้กับ O2 และ CO2 รีไซเคิลจากการเผาไหม้เหมือนในกังหันก๊าซ เชื้อ-co-gasification คล้ายกับเชื้อ gasification แต่ส่วนการเปลี่ยนถ่านหินโดยชีวมวล ซึ่งหมายถึงการลดการปล่อยก๊าซ CO2 เพิ่มเติมได้ มีการศึกษาเชื้อ-co-gasification ถ่านหินกับฟางหรือกากตะกอนในการ IGCC โดยถ่านหินอังกฤษ มหาวิทยาลัยเอสเซนทำวิจัยการใช้ชุดถ่านหิน/ชีวมวลสำหรับโปรแกรมประยุกต์ IGCC สรุปที่ถึงชีวมวล 10% ในการเป่าออกซิเจนฟองเป่า gasifier จะเป็นไปได้ทางเทคนิคแต่ efficiencies สุทธิไฟฟ้าจะต่ำกว่าเล็กน้อยเนื่องจากพลังงานที่จำเป็นสำหรับการรักษาก่อนชีวมวล [11] เชื้อ-co-gasification ของถ่านหินและชีวมวลในโรงไฟฟ้า Buggenum IGCC ได้ถูกเสนอในการศึกษาที่ประกอบด้วยสองส่วน: ศึกษาโต๊ะเบื้องต้น [12] และงานทดลองเชิงบุกเบิก [13] ก็ควรจดบันทึกว่า ใช้รวมของชีวมวลและถ่านหินในโรงไฟฟ้าเดียวกันช่วยให้การใช้ชีวมวล โดยปัญหาหลักของโรงไฟฟ้าชีวมวลขนาดเล็ก-fired (ต้นทุนสูง specific, efficiency ต่ำสุด และปิดความเสี่ยงถ้ามีขาดชีวมวล) วิธีหนึ่งคือการเผาถ่านหินและชีวมวล (co-firing) [14] อีกทางเลือกประกอบด้วย gasifying ชีวมวล และการเผาไหม้เชื้อเพลิงในบอยเลอร์ถ่านหิน [2] เป็นต้น ในที่สุด บริษัท gasification ส่วนใหญ่เชื้อ-co-gasification ช่วยให้ efficiency เพิ่มขึ้น และลดผลกระทบสิ่งแวดล้อม1.2. การดำเนินงาน Gasifier gasification เชื้อและเชื้อ-co-gasificationA key issue in oxy-gasification and oxy-co-gasification is the operation of an oxygen-blown gasifier. Proper gasifier operation is more critical than boiler operation, because it does not consist in just maximising efficiency but other issues, that in turn requires keeping several output variables (gas composition and gasification temperature) in correct ranges and maximising fuel/gas conversion by adjusting two input variables (oxygen and steam that are introduced in the gasifier). Gasification temperature is a variable that cannot be measured but has to be kept in a right range because it determines not only efficiency but also safe operation. An error in oxygen measurement could cause either very high temperatures that can damage the equipment or (in slagging gasifiers) low temperatures that can stop slag flow and blocking. Besides, although output variables could be considered separately, a modification in an input variable implies changes in all output variables, so that all dependencies should be understood and integrated. In oxy-co-gasification, fuel modification is an additional difficulty. In this work, the problem of gasifier operation in oxy-gasification and oxy-co-gasification is tackled. First, a validated model of the gasifier of an IGCC power plant is applied to simulate the oxy-co-gasification of coal, coke and up to 10% of several types of biomass, in order to obtain the operation strategies depending on the fuel mixture. Second, the operation maps are applied as a tool for improving gasifier operation. These maps constitute a graphic tool that helps to operate the gasifier in a safe and efficient way. They can be built by using a model or directly from plant data. The case of study is Elcogas IGCC Power Plant in Puertollano (Spain). This is a demonstration project where several European companies have worked together (it was selected as a target project of the THERMIE program of the European Union).2.รูปแบบของ gasifier2.1. คำอธิบายของ gasifierโรงไฟฟ้า Puertollano IGCC furnishes efficient การ pressurised gasifier flow ฟอง (PRENFLO) ที่สร้างขึ้น โดย Krupp-Koppers เชื้อเพลิงมีส่วนผสมของเถ้าสูงเฉพาะถ่านหินและปิโตรเลียมซัลเฟอร์สูงโค้ก 50% น้ำหนัก หินปูน (2%) จำนวนเพิ่มโปรดปรานเถ้า fluidisation ตัวแทน gasifying มีออกซิเจน (ความบริสุทธิ์ 85%) และไอน้ำ เชื้อเพลิง ออกซิเจน และไอน้ำแนะนำในห้องปฏิกิริยาโดยเขียน 4 พวกเขาตอบสนองอย่างรวดเร็ว (เรสซิเดนซ์ครั้งไม่กี่วินาที) ที่อุณหภูมิสูง สร้างก๊าซเผาไหม้ส่วนใหญ่ประกอบด้วย CO และ H2 ที่ออกจากห้องปฏิกิริยา โดยส่วนบน เนื่องจากอุณหภูมิสูง เถ้าของเชื้อเพลิงกลายเป็น slag ที่ flows ที่ด้านล่าง ผนังของห้องปฏิกิริยาจะระบายความร้อนด้วย โดยต้มน้ำ (Fig. 1) ก๊าซที่ออกจากห้องปฏิกิริยาเป็น quenched กับกระแสก๊าซเย็นเพื่อหยุดปฏิกิริยาระยะก๊าซ และป้อน evaporators กับเงื่อนไขการดำเนินงานอย่างเพียงพออ.วาเลโร S. Uso ´n / พลังงาน 31 (2006) 1643 – 1655 1645ก๊าซเป็นแล้วระบายความร้อนด้วยความร้อนกู้เครื่องกำเนิดไอน้ำ (HRSG) ผลิตไข้ในที่ซึ่งมันสามารถทำความสะอาด HRSG ประกอบด้วยหม้อไอน้ำที่สอง first หนึ่งสร้างสูงกด

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ทบทวน Oxy-ร่วม gasi ไอออนไฟถ่านหินและชีวมวลในไอออนบวก gasi ไฟแบบบูรณาการรวมวงจร (IGCC)
โรงไฟฟ้าอันโตนิโอValero เซอร์จิโอยูเอส'n *
ศูนย์วิจัยทรัพยากรพลังงานและการบริโภค (ไซซี) มหาวิทยาลัยซาราโกซามารี'a เดอลูน่า 3 50018 ซาราโกซา,
สเปนได้รับ1 เมษายน 2005
บทคัดย่อ
Oxy-gasi ไอออนบวก fi, ออกซิเจนหรือเป่าไอออนบวก gasi fi, ช่วยให้การใช้ไฟเพียงพอที่สะอาดและ EF ถ่านหินและเปิดเป็นวิธีที่มีแนวโน้มที่จะจับ CO2 นอกจากนี้ออกซิเจนร่วม gasi ไอออนบวกกับไฟชีวมวลหมายถึงการใช้ทรัพยากรหมุนเวียนและลด CO2 เพิ่มเติม gasi การดำเนินงานเอ้อสายที่เหมาะสมเป็นปัญหาสำคัญในทั้งสองเทคนิค รูปแบบของฟองชั้นโอ๊ย gasi ไฟเอ้อ A, การตรวจสอบสถานที่ใกล้เคียงกับที่เกิดขึ้นจริง 3000 ข้อมูลการดำเนินงานของรัฐ steady- (4800 เอช) ถูกนำมาใช้เพื่อการศึกษาร่วม gasi ไอออนไฟถ่านหินผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมและได้ถึง 10% ของหลายประเภทชีวมวล เป็นผลให้ใน uence ชั้นของการเปลี่ยนแปลงเชื้อเพลิงใน gasi ไฟเอ้อประสิทธิภาพการ fi และ modi ไพเพอร์ไฟในการดำเนินงานที่ควรจะทำในออกซิเจนร่วม gasi ไฟประจุบวกจะได้รับ รูปแบบที่ใช้ในการสร้างแผนที่การดำเนินการอ้างอิง (กราฟที่พารามิเตอร์ไอออนบวก gasi สายหลักที่เกี่ยวข้องกับองศาอิสระที่มีผู้ประกอบการ) วิธีการทั่วไปสำหรับการสร้างแผนที่การดำเนินการทดลองเพียง แต่จากข้อมูลที่โรงงานยังได้รับนำไปใช้กับ gasi เอ้อไฟ แนวโน้มของแผนที่จะเหมือนกันของคนในรูปแบบแผนที่ทำ โดยสรุปออกซิเจนร่วม gasi ไอออนไฟเป็นไปได้ให้ดำเนินการที่จะปรับ รูปแบบการตรวจสอบจะมีประโยชน์มากที่จะคาดการณ์จุดการดำเนินงานผสมเชื้อเพลิงใหม่ แผนที่การดำเนินงานเป็นเครื่องมือในทางปฏิบัติที่จะช่วยให้การใช้งานและการวินิจฉัยระบบ (เช่นไฟ gasi เอ้อ) พวกเขาอนุญาตให้มีการเข้าใจวิธีการทำงานเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการดำเนินงานและเพื่อหลีกเลี่ยงการดำเนินการที่ไม่ถูกต้องที่อาจทำให้โรงงานปิด คิวเอลส์ 2006 จำกัด สงวนลิขสิทธิ์.
คำสำคัญ: Oxy-gasi ไอออนไฟ; Oxy-ร่วม gasi ไอออนไฟ; ชีวมวล IGCC; แผนที่การดำเนินงาน Optimisation
1 ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับการจับ CO2, ไอออนบวก gasi สายจะมีบทบาทที่สำคัญในอนาคต
ในบริบทนี้เราหมายถึง oxy- gasi สายไอออนบวกเป็นประจุบวก gasi ไฟถ่านหินโดยใช้ออกซิเจนและไอน้ำเป็นสารช่วยเปลี่ยนเป็นก๊าซ ตั้งแต่ไนโตรเจนได้ถูกลบออกก่อนหน้านี้ออกซิเจนไอออนบวก gasi fi, และกระบวนการทำความสะอาดก๊าซที่ตามมาผลิตกระแสก๊าซส่วนประกอบของ CO และ H2 ซึ่งเปิดเป็นวิธีที่มีแนวโน้มที่จะจับ CO2 นอกจากนี้เมื่อชีวมวลคือเอ็ดสาย gasi กับถ่านหินและจากนั้น CO2 ถูกจับสมดุลการปล่อยส่วนนี้สามารถลดอย่างมีนัยสำคัญและแม้กระทั่งอาจจะกลายเป็นเชิงลบ ดังนั้นเราจึง de สายตะวันออกเฉียงเหนือออกซิเจนร่วม gasi ไอออนไฟเป็นไอออนบวก gasi ไฟถ่านหินและชีวมวลโดยใช้ออกซิเจนและไอน้ำเป็นสารช่วยเปลี่ยนเป็นก๊าซ เทคนิคนี้จะปรากฏขึ้นเป็นวิธีที่มีแนวโน้มมากไม่เพียง แต่จะลดการปล่อย CO2 แต่ยังเพิ่มการมีส่วนร่วมของชีวมวลเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า.
พลังงานวันที่ 31 (2006) 1643-1655
www.elsevier.com/locate/energy
0360-5442 / $ - เห็นหน้า เรื่องคิวเอลส์ 2006 จำกัด สงวนลิขสิทธิ์ ดอย: 10.1016 / j.energy.2006.01.005
* ผู้รับผิดชอบ Tel .: C34 976 76 25 82; แฟ็กซ์: 73 976 C34 20 78 ที่อยู่ E-mail: [e-mail] (เอสยูเอส'n).
1.1 ไอออนบวกจากสายการ gasi ออกซิเจนร่วม gasi สายไอออนบวก
Gasi ไอออนบวกสาย (มีอากาศ) มักจะถูกนำมาใช้ในโรงงานขนาดเล็กหลายเมกะวัตต์ พืชเหล่านี้มีความเหมาะสมสำหรับการใช้ชีวมวลเพราะมักจะเป็นทรัพยากรกระจายและการขนส่งสามารถเพิ่มค่าใช้จ่ายของ พวกเขาจะประกอบด้วยเอ้อ gasi fi, ก๊าซค่อนข้างง่ายระบบการทำความสะอาดและเครื่องยนต์สันดาปภายใน [1,2] อีกตัวเลือกที่น่าสนใจที่สามารถบรรลุ ciency EF ไฟที่สูงขึ้นคือการใช้อากาศ biomass- สายสีแดงเป่าไอออนบวกสาย gasi วงจรรวม (ABGCC) โรงไฟฟ้าเช่นเวอร์จิเนีย¨rnamo, เพาะปลูกชีวมวลพลังงานทดแทน (ARBRE) และ Thermie ฟาร์มพลังงานโครงการสาธิต [1,3-5 ] ไฟโรงงานแรกที่ให้ 6 และ 9 เมกะวัตต์กับระบบเขตร้อนในขณะที่คนอื่น ๆ สร้าง 8 และ 14 เมกะวัตต์ตามลำดับ เนื่องจากความซับซ้อนและค่าใช้จ่ายของหน่วยแยกอากาศ, ไอออนบวกสายออกซิเจน gasi ใช้ในขนาดใหญ่สายสีแดงถ่านหินโรงไฟฟ้า IGCC และการผลิต H2 และสารเคมี [6-8] องค์ประกอบของก๊าซทำความสะอาด (ส่วนใหญ่ CO และ H2) จะเปิดทางไปสู่การจับกุม CO2 โดยใช้เทคนิคหลายอย่าง (แม้ว่าความเป็นไปได้นี้จะยังไม่ได้ใช้)
ยกตัวอย่างเช่นการตั้งชื่อ
ac O2 COEF ไฟเพียงพอในสมการเผาไหม้ พ.ศ. CO COEF ไฟเพียงพอในการเผาไหม้สมซีซี CO2 COEF ไฟเพียงพอในการเผาไหม้สม CGE ก๊าซเย็น EF ไฟขาดเพียงระยะทาง d DAF แห้งและเถ้าฟรีฐานข้อมูลพื้นฐาน dc แห้ง H2O COEF ไฟเพียงพอในการเผาไหม้สม ec H2S COEF ไฟเพียงพอในการเผาไหม้สม fc N2 COEF เพียงพอไฟในการเผาไหม้สมชั่วโมงห้อยไฮโดรเจนถ่านสูตรห้อย HF ไฮโดรเจนในน้ำมันเชื้อเพลิงสูตร HRSG เครื่องกำเนิดไอน้ำกู้คืนความร้อนฉันจุดจุดญการดำเนินการจริงในจุด k มาตรฐาน ISO บรรทัดในกลุ่มสี่จุด LHV ค่าความร้อนต่ำสูงสุดสูงสุดนาทีขั้นต่ำ n ห้อยไนโตรเจนในถ่านสูตรห้อยไนโตรเจน NF ในน้ำมันเชื้อเพลิงสูตรห้อยออกซิเจน o ในสูตรถ่านออกซิเจนห้อยในน้ำมันเชื้อเพลิงสูตรพีพารามิเตอร์ s ห้อยกำมะถันในถ่านสูตรเอสเอฟห้อยกำมะถันในน้ำมันเชื้อเพลิงสูตรน้ำหนักห้อยความชื้นในน้ำมันเชื้อเพลิงสูตรปอนด์น้ำหนักน้ำหนักพื้นฐานเปียก x อิสระ ตัวแปรอิสระตัวแปร Y Z 0 ตัวแปรตามพิกัดของจุดในมาตรฐาน ISO บรรทัด d
เพิ่มเอ Valero เอสยูเอส'n / พลังงานวันที่ 31 (2006) 1643-16551644
กะปฏิกรณ์สามารถแทนที่ความสมดุลในการผลิต CO2 และ H2 และจากนั้นการดูดซึมสารเคมีหรือเยื่อ [9] สามารถใช้ในการแยกก๊าซ CO2 อีกตัวเลือกหนึ่งประกอบด้วยเผาแยก H2 และ CO โดยใช้ออกซิเจน [10] สุดท้ายก๊าซอาจจะถูกเผาด้วย O2 CO2 บวกรีไซเคิลจากกระบวนการเผาไหม้เดียวกันในกังหันก๊าซ Oxy-ร่วม gasi ไอออนไฟคล้ายกับไอออนบวกสายออกซิเจน gasi แต่เป็นส่วนหนึ่งของการเปลี่ยนถ่านหินจากชีวมวลซึ่งนัยปล่อย CO2 ลดลงเพิ่มเติม Oxy-ร่วม gasi ไอออนไฟถ่านหินด้วยฟางหรือกากตะกอนน้ำเสียใน IGCC ได้รับการศึกษาจากถ่านหินอังกฤษ มหาวิทยาลัยเอสเซนวิจัยใช้ถ่านหิน / รวมกันชีวมวลสำหรับการใช้งาน IGCC ที่สรุปว่าถึงชีวมวล 10% ในออกซิเจนเป่าฟองเป่า gasi เอ้อไฟเป็นไปได้ในทางเทคนิคแม้ว่าสุทธิ ciencies ไฟ EF ไฟฟ้าจะลดลงเล็กน้อยเนื่องจากพลังงานที่จำเป็นสำหรับพลังงานชีวมวลก่อน การรักษา [11] Oxy-ร่วม gasi ไอออนไฟถ่านหินและชีวมวลใน Buggenum IGCC โรงไฟฟ้ายังได้รับการเสนอในการศึกษาที่ประกอบด้วยสองส่วน: การศึกษาเบื้องต้นโต๊ะ [12] และการสำรวจการทดลอง [13] มันควรจะตั้งข้อสังเกตว่าการใช้งานร่วมกันของชีวมวลและถ่านหินในโรงไฟฟ้าเดียวกันช่วยให้การใช้ชีวมวลโดยไม่มีปัญหาหลักของเล็ก ๆ biomass- สายโรงไฟสีแดง (speci ไฟค่าใช้จ่ายคสูง ciency ไฟ EF ต่ำและความเสี่ยงปิดถ้ามีปัญหาการขาดแคลนชีวมวล ) วิธีหนึ่งที่จะทำเช่นนี้คือโดยการเผาไหม้ถ่านหินและชีวมวล (แหวนไฟร่วม) [14] อีกตัวเลือกหนึ่งในการประกอบช่วยเปลี่ยนเป็นก๊าซชีวมวลและการเผาไหม้ก๊าซเชื้อเพลิงในหม้อไอน้ำถ่านหิน [2] สุดท้ายร่วม gasi ไอออนบวก fi, ส่วนใหญ่ oxy- ร่วม gasi ไอออนบวก fi, ที่เพิ่มขึ้นช่วยให้การขาดไฟ EF และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่ลดลง.
1.2 การดำเนินการ Gasi ไฟเอ้อในออกซิเจนไอออนบวก gasi fi และออกซิเจนร่วม gasi
ไอออนไฟปัญหาสำคัญในออกซิเจนไอออนบวกgasi fi และออกซิเจนร่วม gasi สายไอออนบวกคือการดำเนินการของ gasi ออกซิเจนเป่าเอ้อ Fi จะ gasi การดำเนินงานเอ้อสายที่เหมาะสมเป็นสิ่งที่สำคัญมากกว่าการดำเนินงานของบอยเลอร์เพราะมันไม่ได้ประกอบด้วยเพียงการเพิ่มการขาดไฟ EF แต่ปัญหาอื่น ๆ ที่ในการเปิดต้องพยายามรักษาตัวแปรที่ส่งออกหลายคน (องค์ประกอบก๊าซและ gasi อุณหภูมิไอออนบวก FI) ในช่วงที่ถูกต้องและการเพิ่มประสิทธิภาพการแปลงเชื้อเพลิง / ก๊าซโดยการปรับสอง ตัวแปร (ออกซิเจนและไอน้ำที่จะนำมาใช้ในสาย gasi เอ้อ) Gasi อุณหภูมิไอออนไฟเป็นตัวแปรที่ไม่สามารถวัดได้ แต่ต้องเก็บไว้ในช่วงที่เหมาะสมเพราะกำหนด ciency ไฟ EF ไม่เพียง แต่ยังทำงานที่ปลอดภัย เกิดข้อผิดพลาดในการวัดค่าออกซิเจนอาจก่อให้เกิดทั้งอุณหภูมิที่สูงมากที่สามารถทำให้อุปกรณ์เสียหายหรือ (ใน slagging gasi ERS FI) อุณหภูมิต่ำที่สามารถหยุดตะกรันชั้นโอ๊ยและการปิดกั้น นอกจากนี้แม้จะมีตัวแปรที่ส่งออกจะได้รับการพิจารณาแยกเป็นไอออนบวก Modi ไฟในตัวแปรหมายถึงการเปลี่ยนแปลงในตัวแปรที่ส่งออกทั้งหมดเพื่อให้การอ้างอิงทุกคนควรจะเข้าใจและบูรณาการ ในออกซิเจนร่วม gasi ไอออนบวก fi, ไอออนบวกเชื้อเพลิง Modi ไฟเป็น culty แตกไฟเพิ่มเติม ในงานนี้ปัญหาของการดำเนินงาน gasi ไฟเอ้อในออกซิเจนไอออนบวก gasi fi และออกซิเจนร่วม gasi ไอออนไฟเป็นความท้าทาย ครั้งแรกที่เป็นรูปแบบการตรวจสอบของเอ้อ gasi ไฟของโรงไฟฟ้า IGCC ถูกนำไปใช้เพื่อจำลองออกซิเจนร่วม gasi สายไอออนบวกถ่านหินโค้กและได้ถึง 10% ของหลายประเภทของชีวมวลเพื่อให้ได้กลยุทธ์การดำเนินงานขึ้นอยู่กับส่วนผสมน้ำมันเชื้อเพลิง . ประการที่สองการดำเนินการแผนที่จะนำไปใช้เป็นเครื่องมือในการดำเนินการในการปรับปรุงสายเอ้อ gasi แผนที่เหล่านี้เป็นเครื่องมือที่มีกราฟิกที่ช่วยในการดำเนินการเอ้อ gasi สายในสายที่ปลอดภัยและ EF วิธีที่เพียงพอ พวกเขาสามารถที่จะสร้างขึ้นโดยใช้รูปแบบหรือโดยตรงจากข้อมูลโรงงาน กรณีของการศึกษาคือ Elcogas IGCC โรงไฟฟ้า Puertollano (สเปน) นี้เป็นโครงการสาธิตที่ บริษัท ยุโรปหลายแห่งมีการทำงานร่วมกัน (มันได้รับเลือกเป็นโครงการเป้าหมายของโปรแกรม THERMIE ของสหภาพยุโรป).
2 รูปแบบของไฟ gasi เอ้อ
2.1 คำอธิบายของ gasi ไฟเอ้อ
Puertollano โรงไฟฟ้า IGCC furnishes เพียงพอ EF ไฟแรงดันฟองชั้นโอ๊ย (PRENFLO) gasi ไฟเอ้อสร้างขึ้นโดย Krupp-Koppers น้ำมันเชื้อเพลิงที่มีส่วนผสมของเถ้าถ่านหินสูงท้องถิ่นและผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมกำมะถันสูงที่ 50% ในปีน้ำหนัก จำนวนเงินที่เล็ก ๆ ของหินปูน (2%) มีการเพิ่มเพื่อให้ประโยชน์แก่เถ้าชั้น uidisation ตัวแทนช่วยเปลี่ยนเป็นก๊าซที่มีออกซิเจน (ความบริสุทธิ์ 85%) และไอน้ำ เชื้อเพลิงออกซิเจนและไอน้ำจะถูกนำมาใช้ในห้องปฏิกิริยาโดยใช้สี่เตา พวกเขาตอบสนองได้อย่างรวดเร็ว (เวลาที่อยู่อาศัยรอบไม่กี่วินาที) ที่อุณหภูมิสูงการสร้างก๊าซที่ติดไฟได้ส่วนประกอบของ CO และ H2 ที่ใบห้องปฏิกิริยาโดยส่วนบนของ เนื่องจากอุณหภูมิที่สูงเถ้าของน้ำมันเชื้อเพลิงที่จะกลายเป็นตะกรันที่ชั้นกระแสไปที่ด้านล่าง ผนังของห้องปฏิกิริยาที่มีการระบายความร้อนด้วยน้ำเดือด (รูปที่ 1). แก๊สออกจากห้องปฏิกิริยาจะดับด้วยแก๊สเย็นเพื่อหยุดปฏิกิริยาก๊าซและป้อนระเหยที่มีสภาพการดำเนินงานอย่างเพียงพอ.
เอ Valero เอสยูเอส'n / พลังงาน 31 (2006) 1643-1655 1645
ก๊าซจะเย็นแล้วในเครื่องกำเนิดไอน้ำกู้คืนความร้อน (HRSG) ในการผลิตอุณหภูมิที่จะสามารถทำความสะอาด HRSG ประกอบด้วยสองหม้อไอน้ำ สายแรกหนึ่งสร้างกดสูง

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

รีวิวยา Co gasi จึงไอออนบวกของถ่านหินและชีวมวลในการบูรณาการการถ่ายทอด gasi วงจรรวม ( igcc ) โรงไฟฟ้า
อันโตนิโอ Valero เซอร์จิโอใช้ใหม่ N *
ศูนย์วิจัยพลังงานทรัพยากรและการบริโภค ( Circe ) มหาวิทยาลัย Zaragoza , มาร์ıใหม่ de Luna 3
ได้รับ 1 50018 Zaragoza , สเปน เมษายน 2005

Oxy gasi จึงบวกบทคัดย่อ หรือเป่า gasi จึงบวกออกซิเจน ,ช่วยให้ทำความสะอาดและ EF จึงใช้ cient ของถ่านหินและเปิดวิธีมีแนวโน้มในการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ . นอกจากนี้ ยา Co gasi จึงบวกกับชีวมวล หมายถึง การใช้ทรัพยากรพลังงานหมุนเวียนและการลด CO2 เพิ่มเติม จึง gasi เหมาะสมปฏิบัติการแปลง ER เป็นปัญหาสำคัญในทั้ง 2 วิธี รูปแบบของ entrained flโอ๊ย gasi จึงเอ่อขึ้นใกล้เคียงกับ 3000 จริงมั่นคง - การดำเนินการข้อมูล ( 4 ชั่วโมง )ถูกใช้เพื่อศึกษาการถ่ายทอด Co gasi ถ่านหินโค้ก และถึง 10% ของหลายประเภทของชีวมวล ปิโตรเลียม ผลของการเปลี่ยนแปลงในfl uence เชื้อเพลิงใน gasi จึงเอ้อ EF และถ่ายทอดประสิทธิภาพในการถ่ายทอดสาร Modi ที่ควรจะทำในการ gasi Oxy Co จึงจะรับรูปแบบ นอกจากนี้ยังใช้ในการสร้างแผนที่อ้างอิงการดําเนินงาน ( กราฟที่หลัก gasi จึงบวกค่าพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับองศาของเสรีภาพที่ผู้ประกอบการได้ ) วิธีการทั่วไปสำหรับการสร้างแผนที่ทดลองเท่านั้น จากข้อมูลพืชยังได้รับการใช้ใน gasi จึงเอ้อ แนวโน้มของแผนที่จะเหมือนกันที่แบบสร้างแผนที่ สรุปยาประจุ Co gasi จึงเป็นไปได้ให้ดำเนินการคือ การปรับ ผ่านรูปแบบจะมีประโยชน์มากเพื่อทำนายการดำเนินงานจุดของผสมเชื้อเพลิงใหม่ แผนที่การดำเนินงานเป็นเครื่องมือในทางปฏิบัติที่ช่วยให้การใช้งานและวิเคราะห์ระบบ ( เช่น gasi จึงเอ้อ ) จะช่วยให้เข้าใจวิธีการทำงานเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการดำเนินงาน และเพื่อหลีกเลี่ยงการผิดพลาดอาจทำให้โรงงานปิดQ 2006 เอลส์ จำกัด .
คำสำคัญ : Oxy gasi จึงบวก ; ยา Co gasi จึงบวกมวลชีวภาพ การเพิ่มประสิทธิภาพ igcc ; แผนที่ ;
1 ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับ CO2
gasi จึงจับไอออนบวกจะมีบทบาทสำคัญในอนาคต ในบริบทนี้เราหมายถึง Oxy - gasi ประจุบวกจึงเป็น gasi จึงถ่านหินโดยใช้ออกซิเจนและไอน้ำเป็น gasifying ตัวแทน เนื่องจากไนโตรเจนที่ได้รับก่อนหน้านี้ออกซี จึง gasi ไอออนบวก และกระบวนการต่อมาก๊าซซักแห้ง , ผลิตก๊าซกระแสส่วนใหญ่ประกอบด้วยโคบอลต์และ H2 ซึ่งเปิดวิธีมีแนวโน้มในการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ . นอกจากนี้ เมื่อชีวมวลเป็น gasi จึงเอ็ดกับถ่านหิน และการปล่อย CO2 จะถูกจับ ปรับสมดุลขององค์ประกอบนี้สามารถลดอย่างมาก และแม้อาจกลายเป็นลบ ดังนั้นเราจึงต้อง Oxy Co gasi จึงเป็น gasi ประจุไอออนบวกจึงของถ่านหินและชีวมวลโดยใช้ออกซิเจนและไอน้ำเป็น gasifying ตัวแทน เทคนิคนี้จะปรากฏเป็นวิธีที่มีแนวโน้มมากไม่เพียง แต่จะช่วยลดการปล่อย CO2 แต่ยังเพิ่มระบบสนับสนุนการผลิตไฟฟ้าพลังงาน 31 .
( 2006 ) 1643 – 1655
www.elsevier . com / ค้นหา / พลังงาน
0360-5442 / $ - เห็นหน้าเรื่อง Q 2006 บริษัทจำกัดสงวนลิขสิทธิ์ ดอย : 10.1016 / j.energy ผู้เขียนที่ 2006.01.005
* โทร . c34 1 76 25 82 ; โทรสาร : c34 976 73 20 78 อีเมล : [e-mail] ( S . ใช้ใหม่ ) .
1.1 . จาก gasi จึงไอออนบวก Oxy Co gasi จึงบวก
gasi จึงบวก ( กับอากาศ ) มักจะใช้ในโรงงานขนาดเล็กหลายเมกะวัตต์