Akışkan yatakta yanma - Fluidized bed combustion

FBC duman borulu kazan

Akışkan yataklı yanma ( FBC ), katı yakıtları yakmak için kullanılan bir yakma teknolojisidir .

En basit haliyle, yakıt parçacıkları, yanma veya gazlaştırma için gerekli oksijeni sağlamak için içinden hava jetlerinin üflendiği sıcak, köpüren akışkan bir kül yatağında ve diğer parçacıklı malzemelerde (kum, kireçtaşı vb.) Asılır. Sonuçta ortaya çıkan hızlı ve tam gaz ve katı karışımı, yatak içinde hızlı ısı transferini ve kimyasal reaksiyonları destekler. FBC tesisleri, çoğu kömür türü, kömür atığı ve odunsu biyokütle dahil olmak üzere çeşitli düşük dereceli katı yakıtları yüksek verimlilikte ve pahalı yakıt hazırlama (örneğin toz haline getirme ) gerekmeksizin yakabilir . Ek olarak, herhangi bir termal görev için FBC'ler eşdeğer geleneksel fırından daha küçüktür, bu nedenle maliyet ve esneklik açısından ikincisine göre önemli avantajlar sunabilir.

FBC , SO x emisyonları şeklinde salınan kükürt miktarını azaltır . Kireçtaşı , yanma sırasında sülfatı çökeltmek için kullanılır, bu da kazandan ısı enerjisini yakalamak için kullanılan aparata (genellikle su tüpleri) daha verimli ısı transferine izin verir. Tüplerle direk temasa geçen ısıtılmış çökelti (kondüksiyonla ısıtma) verimi artırır. Bu, kömür santrallerinin daha düşük sıcaklıklarda yanmasına izin verdiğinden, daha az NO x de yayılır. Bununla birlikte, düşük sıcaklıklarda yanma da polisiklik aromatik hidrokarbon emisyonlarının artmasına neden olur . FBC kazanları kömür dışındaki yakıtları da yakabilir ve daha düşük yanma sıcaklıklarının (800 ° C / 1500 ° F) başka ek faydaları da vardır.

Faydaları

Yakıcılarda FBC'nin hızlı artmasının iki nedeni vardır. Birincisi, sadece diğer teknolojileri kullanarak yakılması zor olan yakıtları kullanma olasılığı değil, genel olarak yakıtlar açısından seçim özgürlüğü, akışkan yatak yakmanın önemli bir avantajıdır. Giderek önem kazanan ikinci neden, yanma sırasında düşük bir nitrik oksit emisyonu elde etme olasılığı ve yatak malzemesi olarak kireçtaşı kullanarak basit bir şekilde kükürdün uzaklaştırılması olasılığıdır.

blob-bed yakma, harici emisyon kontrolleri (temizleyiciler-baca gazı kükürt giderme gibi) olmaksızın kirletici emisyonları kontrol edebilen bir yanma süreci bulma çabalarından gelişti. Teknoloji, yakıtı 1.400 ila 1.700 ° F (750-900 ° C) sıcaklıklarda, nitrojen oksitlerin oluştuğu eşiğin çok altında (yaklaşık 2.500 ° F / 1400 ° C'de, yanma havasındaki nitrojen ve oksijen atomlarının birleştiği yerde) yakar . bir şekilde , nitrojen oksit kirleticiler); aynı zamanda yüksek yanma sıcaklığından kaynaklanan kül eritme problemlerini de ortadan kaldırır. Akışkan yatağın karıştırma hareketi, baca gazlarını kireçtaşı veya dolomit gibi kükürt emici bir kimyasal ile temas ettirir . Kömürdeki kükürt kirleticilerinin% 95'inden fazlası, sorbent tarafından kazan içinde tutulabilir . Ancak, polisiklik aromatik hidrokarbonlardaki ve muhtemelen diğer karbon bileşiği emisyonlarındaki dramatik artışlarla çakıştıkları için, azalmalar göründüğünden daha az önemli olabilir.

Ticari FBC üniteleri rekabetçi verimliliklerde çalışır, günümüzün geleneksel kazan ünitelerinden daha ucuzdur ve Federal standartların zorunlu kıldığı seviyelerin altında SO 2 ve NO 2 emisyonlarına sahiptir. Ancak kazan içindeki borularda erozyon, yatağın hava girişindeki tıkanmalardan kaynaklanan dengesiz sıcaklık dağılımı, bazı durumlarda 48 saate varan uzun başlama süreleri gibi bazı dezavantajları vardır.

  1. FBC, 750 ° C'lik daha düşük bir yanma sıcaklığına sahipken sıradan bir kazan 850 ° C'de çalışır.
  2. FBC düşük sinterleme sürecine sahiptir (Külün erimesi).
  3. NO düşük üretim x sıcaklık düşmesi nedeniyle.
  4. SO düşük üretim x kireçtaşı tarafından yakalanması nedeniyle.
  5. Diğer yanma işlemlerine göre 10 kat daha fazla ısı transferi sayesinde daha yüksek yanma verimi.
  6. Yüksek konvektif ısı transferi katsayısı nedeniyle FBC için daha az alan gerekir.
  7. Serbest kayış ve aktif kayıştaki sıcaklık sabit kaldığından izotermik yatak yanması.

Türler

FBC sistemleri temelde iki ana gruba, atmosferik sistemlere (FBC) ve basınçlı sistemlere (PFBC) ve iki küçük alt gruba, köpürme (BFB) ve sirkülasyonlu akışkan yatak ( CFB ) ile uyum sağlar .

Akışkan Yatak Yanması

Atmosferik akışkan yataklar, kömürün yanmasıyla açığa çıkan sülfürü yakalamak için kireçtaşı veya dolomit kullanır. Hava jetleri, yanma sırasında sorbent ve yanan kömür karışımını süspanse ederek, karışımı bir sıvı gibi akan kırmızı-sıcak parçacıkların bir süspansiyonuna dönüştürür. Bu kazanlar atmosferik basınçta çalışır.

Basınçlı Akışkan Yatak Yanması

Birinci nesil PFBC sistemi ayrıca yanma sırasında sorbent ve yanan kömür karışımını askıya almak için bir sorbent ve hava jetleri kullanır. Bununla birlikte, bu sistemler yüksek basınçlarda çalışır ve bir gaz türbinini çalıştırabilen sıcaklıklarda yüksek basınçlı bir gaz akışı üretir . Akışkan yataktaki ısıdan üretilen buhar , bir buhar türbinine gönderilir ve yüksek verimli bir kombine çevrim sistemi oluşturur.

Gelişmiş PFBC

  • 1½ nesil PFBC sistemi, PFB yakıcıdan gelen bozulmuş havaya ek olarak doğal gaz kullanarak gaz türbini ateşleme sıcaklığını artırır. Bu karışım, daha yüksek bir kombine çevrim verimliliği için daha yüksek giriş sıcaklıkları sağlamak üzere bir tepeleme yakıcıda yakılır. Ancak bu , genellikle kömürden daha yüksek fiyatlı bir yakıt olan doğal gaz kullanır .
  • APFBC. Daha gelişmiş ikinci nesil PFBC sistemlerinde, besleme kömürünü yakıt gazı ve kömüre dönüştürmek için basınçlı bir karbonlaştırıcı dahil edilmiştir. PFBC, buhar üretmek ve gaz türbini için yanma havasını ısıtmak için kömürü yakar. Karbonlaştırıcıdan gelen yakıt gazı, bir gaz türbinine bağlı bir üst yanma odasında yanar ve gazları yanma türbininin nominal ateşleme sıcaklığına kadar ısıtır. Geleneksel bir buhar türbinini çalıştırmak için kullanılan buharı üretmek için gaz türbini egzozundan ısı geri kazanılır ve bu da kombine çevrim güç çıkışı için daha yüksek bir genel verimlilik ile sonuçlanır . Bu sistemler aynı zamanda APFBC veya gelişmiş sirkülasyonlu basınçlı akışkan yataklı yanma kombine çevrim sistemleri olarak da adlandırılır. APFBC sistemi tamamen kömür yakıtlıdır.
  • GFBCC. Gazlaştırma akışkan yataklı yakma kombine çevrim sistemleri, GFBCC, gaz türbini üst yanma odasına yakıt sentez gazını besleyen basınçlı bir sirkülasyonlu akışkan yatak (PCFB) kısmi gazlaştırıcıya sahiptir . Gaz türbini egzozu, PCFB kısmi gazlaştırıcıdan gelen kömürü yakan atmosferik sirkülasyonlu akışkan yataklı yanma odası için yanma havası sağlar.
  • CIPPS. Bir CHIPPS sistemi benzerdir, ancak atmosferik akışkan yataklı yakıcı yerine bir fırın kullanır. Ayrıca, gaz türbini çevrim verimliliğini artırmak için gaz türbini hava ön ısıtıcı tüplerine sahiptir. CHIPPS, yanmaya dayalı yüksek performanslı güç sistemi anlamına gelir.

Ayrıca bakınız

Referanslar (Bağlantılarda güncelleme gerektirir)