Boudouard) C + CO 2 2CO Η = 173 kj/mol. C + H 2 O CO + H 2 Η = 136 kj/mol. CO + H 2 O CO 2 + H 2 Η = -41 kj/mol

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Boudouard) C + CO 2 2CO Η = 173 kj/mol. C + H 2 O CO + H 2 Η = 136 kj/mol. CO + H 2 O CO 2 + H 2 Η = -41 kj/mol"

Ίρις Ζερβός
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Αεριοποίηση Εισαγωγή Ιστορική Ανασκόπηση Φωταέριο 2 ος ΠαγκόσµιοςΠόλεµος Πετρελαϊκή Κρίση Γαιάνθρακας Προστασία Περιβάλλοντος Βιόµαζα Σηµασία Αεριοποίησης Αεριοποίηση: ο δρόµος προς καθαρή ενέργεια από βρώµικο καύσιµο

θερµοκρασιακές ζώνες ξηραίνεται, αντιδρά,

2 Κατανοµή Πρώτων Υλών Η χηµεία της Αεριοποίησης Η Πορεία των δράσεων Το στερεό σωµατίδιο βαίνοντας σε διαφορετικές θερµοκρασιακές ζώνες ξηραίνεται, αντιδρά, διασπάταικαιαεριοποιείται. Οιζώνεςαυτέςέχουνκαθορισµένηαρχήόχιόµωςτέλος. Εξαίρεση η ξήρανση

3 Η χηµεία της Αεριοποίησης Οι Αντιδράσεις 1. Αεριοποίηση µε διοξείδιο του άνθρακα (αντίδραση Boudouard) C + CO 2 2CO Η = 173 kj/mol 2. Αεριοποίηση µε υδρατµό (αντίδραση υδραερίου) C + H 2 O CO + H 2 Η = 136 kj/mol 3. Αεριοποίηση µε υδρογόνο (αναγωγική αεριοποίηση) C + 2Η 2 CΗ 4 Η = -87kJ/mol Αντίδρασηµετάπτωσης (Water Gas Shift) CO + H 2 O CO 2 + H 2 Η = -41 kj/mol Η χηµεία της Αεριοποίησης Σχηµατική Απεικόνιση

4 Πρώτες Ύλές Μέθοδοι Ενδιάµεσα Στάδια Παραγωγικής ιαδικασίας Εφαρµογές Οξυγόνο Αέρας Καύσιµο Αέριο Μέσης Θερµογόνου ύναµης Αιωρούµενο Στρώµα H 2 Συνδυασµένος Κύκλος Ηλεκτρική Ενέργεια Σταθερό Στρώµα Εµφυσώµενο Νέφος CO Παραγωγή Μεθανίου Άµεση Αναγωγή Υποκατάστατο Φυσικού Αερίου (SNG) Μεταλλουργί α Βιόµαζα Αναγωγική Αεριοποίηση Υδρογόνο Αµµωνία Λιπάσµατα Ενόλες Χηµικές Ουσίες Υπολείµµατα Μεθανόλη Καταλυτική Αφυδάτωση Καύσιµα Υγροποίηση Ενζυµατική Αφυδάτωση Πρωτεΐνες Σύνθεση Τεχνολογία Αεριοποίησης Ταξινόµηση Τεχνολογιών 1. Τρόπος Μεταφοράς Θερµότητας Αυτόθερµη Αλλόθερµη 2. Τρόπος Μεταφοράς Βιόµαζας Ρευστοστερεά Κλίνη Σταθερή Κλίνη Παρασυρόµενη Κλίνη 3. Φυσική Κατάσταση Αποµάκρυνση Στερεού Υπολείµµατος Ρευστή Σκωρία (άνω του σηµείου τήξεως τέφρας) Μη Ρευστή Σκωρία (κάτω του σηµείου τήξεως τέφρας)

Τεχνολογία Αεριοποίησης Αυτόθερµη Αεριοποίηση Τεχνολογία Αεριοποίησης Αλλόθερµη Μεταφορά θερµότητας µέσο θερµού ρεύµατος ρευστού (στερεό ή αέριο) Πολύπλοκα συστήµατα Θερµικές απώλειες Παραγωγή αερίου

5 Τεχνολογία Αεριοποίησης Αυτόθερµη Αεριοποίηση Τεχνολογία Αεριοποίησης Αλλόθερµη Μεταφορά θερµότητας µέσο θερµού ρεύµατος ρευστού (στερεό ή αέριο) Πολύπλοκα συστήµατα Θερµικές απώλειες Παραγωγή αερίου µέσης θερµογόνου δύναµης VS Αυτόθερµη Τροφοδοσία συστήµατος µε αέρα ή Ο 2, καύσηµέροςτου υλικού για κάλυψη θερµικών αναγκών Βέλτιστη µεταφορά θερµότητας Απλή κατασκευή αντιδραστήρα Παραγωγή αερίου κατώτερης θερµογόνου δύναµης

Χρήση Αερίου Επιλογή Κατάλληλου Αεριοποιητή Η επιλογή του αεριοποιητή εξαρτάται γενικά από: Τις απαιτήσεις προεπεξεργασίας πρώτης ύλης Τον ρυθµό παραγωγής ενέργειας Τις απαιτήσεις για χρόνο εκτός

6 Χρήση Αερίου Επιλογή Κατάλληλου Αεριοποιητή Η επιλογή του αεριοποιητή εξαρτάται γενικά από: Τις απαιτήσεις προεπεξεργασίας πρώτης ύλης Τον ρυθµό παραγωγής ενέργειας Τις απαιτήσεις για χρόνο εκτός λειτουργίας Τη θερµογόνο δύναµη του αερίου (αέριο µικρής, µέσης και µεγάλης θερµαντικήςαξίας) Την θερµοκρασία και την πίεση Τηνεπιτρεπόµενηκαθαρότητατουαερίουόσοαφοράτοθείο, διοξείδιο του άνθρακα κ.α. Στην επιτρεπόµενη καθαρότητα του αερίου (πίσσα, τέφρα, κ.α.) Την διαθεσιµότητα, τον τύπο και το κόστος της βιόµαζας Τις τοποθεσίες εγκατάστασης του αεριοποιητή και της τελικής χρήσης των προϊόντων και των επιδράσεών τους Τους περιορισµούς µεγέθους.

Τυπικοί Βιοµηχανικοί Αεριοποιητές Τυπικοί Βιοµηχανικοί Αεριοποιητές Co current or Downdraft Απλός στον σχεδιασµό του Αέριο µε λίγα συµπυκνώσιµα οργανικά < 1 g/nm 3 Υγρασία

7 Τυπικοί Βιοµηχανικοί Αεριοποιητές Τυπικοί Βιοµηχανικοί Αεριοποιητές Co current or Downdraft Απλός στον σχεδιασµό του Αέριο µε λίγα συµπυκνώσιµα οργανικά < 1 g/nm 3 Υγρασία τροφοδοσίας w/w Βαθµόςαπόδοσης 50 ~ 80% Μόνο για µικρές εφαρµογές 3MW th 1MW e Απαιτείται οµοιοµορφία πρώτης ύλης και µικρό ποσοστό υγρασίας Κίνδυνος συσσωµατωµάτων - φραγή

Βιοµηχανικοί Αεριοποιητές Ρευστοστερεά κλίνη Μεγάλη εµπειρία από τα διυλιστήρια έχεται πληθώρα πρώτων υλών Εκµηδένιση φαινοµένων

8 Τυπικοί Βιοµηχανικοί Αεριοποιητές Cοunter current or Updraft Απλή και αξιόπιστη τεχνολογία Υψηλή απόδοση Βαθµός απόδοσης 85% Μέγιστο µέγεθος µονάδας 30MW th Τροφοδοσία µε µέγιστη υγρασία 50% Αέριο µε µεγάλη περιεκτικότητα σε πίσσες 100 g/nm 3 Τυπικοί Βιοµηχανικοί Αεριοποιητές Ρευστοστερεά κλίνη Μεγάλη εµπειρία από τα διυλιστήρια έχεται πληθώρα πρώτων υλών Εκµηδένιση φαινοµένων µεταφοράς Μεγάλα µεγέθη -50 MW Προσοχή στην επιλογή µέσου ρευστοαιώρησης Ανάγκη µελέτης τέφρας πρώτων υλών για αποφυγή συσσωµατώµατος

Τεχνολογία Αεριοποίησης Entrained flow Απαιτείται µεγάλη προκατεργασία πρώτης ύλης για µικρή κοκκοµετρία Πολύ υψηλή θερµοκρασία >1000 o Cµεκίνδυνο συσσωµατώµατος Παραγωγή αερίου µε

9 Τεχνολογία Αεριοποίησης Entrained flow Απαιτείται µεγάλη προκατεργασία πρώτης ύλης για µικρή κοκκοµετρία Πολύ υψηλή θερµοκρασία >1000 o Cµεκίνδυνο συσσωµατώµατος Παραγωγή αερίου µε µικρή περιεκτικότητα σε συµπυκνώµατα Εγκαταστάσεις µεγάλου µεγέθους 300MW th Τεχνολογία Αεριοποίησης BGL: British Gas Lurgy HTW: High Temperature Winkler KRW:Kellog Rust Westinghouse

10 TEXACO E GAS

11 Σχηµατική Απεικόνιση Κλιµάκωσης Μεγέθους Εµπορικότητα Αεριοποιητών 75% Downdraft 20% Fluidized Bed 2.5% Updraft 2.5% Άλλα

12 Αποτελείται από: H 2 CH 4 CO CO 2 Υδρατµό Πίσσες Ιπτάµενα σωµατίδια Αέριο Προϊόν ιάφορουςρυπαντές (H 2 S, NH 3, HCl κ.α.) Τυπική Σύσταση Αερίου προϊόντος από Βιοµηχανικούς Αντιδραστήρες

13 Καθαρισµός Αερίου Συστήµατα Συγκράτησης Σωµατιδίων Κυκλώνες Απλόσύστηµα d > 5 µm, 450<T<1000 o C Φίλτρα Σακκόφιλτρα: d> 0.05 µm, T = 250 o C Κεραµικά cantle like Ηλεκτροστατικά Καθαρισµός Αερίου Χαρακτηριστικά Πισσών Χαρακτηριστικά πισσών Οργανικέςενώσειςµεπολλάάτοµαάνθρακα. ιακρίνονται σε πίσσες µε: Χαµηλόµοριακόβάρος (B.P. < 300 o C ) Υψηλό µοριακού βάρος Αρωµατικές ενώσεις ή ενώσεις µε µόρια ΟΗ Ηαφαίρεσήτουςαπαιτείταιγιατην περαιτέρω χρήση του αερίου

14 Καθαρισµός Αερίου Τεχνολογίες Αποµάκρυνσης Πισσών Τεχνικές απορρόφησης (π.χ. ενεργός άνθρακας) Πλυντρίδες µε νερό ή οργανικούς διαλύτες Πρόβληµα διαχείρισης απόνερων Χρήση οργανικών διαλυτών ύσκολη ανάκτηση Καταλυτική διάσπαση Σε αντιδραστήρες σταθερής κλίνης µε χρήση δολοµίτη ή ασβέστη σε υψηλές θερµοκρασίες Χρήση των παραπάνω υλικών ως µέσω ρευστοαιώρησης Συνδυασµός φυσικών και χηµικών διεργασιών (OLGA TM ) έσµευση και χρήση των πισσών Εν θερµό Επιλογή Μεθόδου Καθαρισµού Αερίου +Υψηλήαπόδοσησε συστήµατα µετατροπής βιόµαζας σε ενέργεια + εν παράγονται απόνερα + Οι βαριές πίσσες µετατρέπονται σε ελαφριές Ακριβότερη Σε ερευνητικό στάδιο Με ψύξη του αερίου + Μείωση προβληµάτων συµπύκνωσης πισσών + Εφαρµοσµένη τεχνολογία Προβλήµατα απόνερων Μειωµένη θερµική εκµετάλλευση

15 Χρήση Αερίου Για παραγωγή Ηλεκτρικής Ενέργειας Αεριοστρόβιλοι Χρήση Αερίου Για παραγωγή Ηλεκτρικής Ενέργειας µε Στοιχεία Καυσίµου

16 ιάγραµµα Ροής Εγκαταστάσεις BIGCC Τα κύρια τµήµατα µιας µονάδας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας ΙGCC είναι: Μονάδα αεριοποίησης συµπεριλαµβανοµένης και επεξεργασίας τροφοδοσίας Σύστηµα ανάκτησης θερµότητας του αργού αερίου Επεξεργασία καθαρισµού του αργού αερίου Αεριοστρόβιλος Ατµοπαραγωγός Ατµοστρόβιλος

17 Αεριοποιητής και Συνδιασµένος Κύκλος (IGCC BIGCC) BIO REGINERY

18 The Värnamo Plant 6 MW e 18 MW θερµική Τροφοδοσία: ασικά Υπολείµµατα RDF Ξύλο Ενεργειακά φυτά Άχυρο Αέριο : MJ/Nm 3 Αποφυγή σχηµατισµού πισσών The ARBRE Plant 8 MWe n = 30.6% Τροφοδοσία: ασικά Υπολείµµατα Ιλύς

19 Συστήµατα ΜCFC Texaco KRW O 2 O 2 IGCC Μικτή Ισχής (Kw) Ωφέλιµη Ισχής (Kw) Ρυθµός Θερµότητας (Btu/kWh) Κεφαλαιουχικό $/kw Συντελεστής Απόδοσης (%) COE Mills/kWh 46,5 49,7 47,4 Εκποµπές: SO X (lb/mwh) (% αποµάκρυνση) ΝO X (lb/mwh) (lb/mmbtu) 0,05 99,9 Trace Trace 0, ,09 0,01 0,08 99,8 1,0 0,12 CO 2 (ton/mwh) 0,79 0,80 0,93 Απαιτήσεις σε ύδωρ συµπλήρωσης(gpm) Απλοποιηµένο ιάγραµµα Ροής Παραγωγής Η2 Για Σύνθεση Αµµωνίας µε τη Χρήση Ελληνικού Λιγνίτη (Α.Ε.Β.Α.Λ.)

20 Νέα Τεχνολογία Αλλόθερµης Αεριοποίησης µε Ανακυκλοφορία Σκωρίας Αλλόθερµη Αεριοποίηση µε Αντιδραστήρες Τύπου Περιστροφικού Κλιβάνου

Σχετικά έγγραφα

Σταθµοί ηλεκτροπαραγωγής συνδυασµένου κύκλου µε ενσωµατωµένη αεριοποίηση άνθρακα (IGCC) ρ. Αντώνιος Τουρλιδάκης Καθηγητής Τµ. Μηχανολόγων Μηχανικών, Πανεπιστήµιο υτικής Μακεδονίας 1 ιαδικασίες, σχήµατα