Akışkan yatakta yanma - Fluidized bed combustion

FBC duman borulu kazan

Akışkan yatakta yanma (FBC) bir yanma yakmak için kullanılan teknoloji katı yakıtlar.

En basit haliyle, yakıt parçacıkları, yanma veya gazlaştırma için gerekli oksijeni sağlamak için içinden hava jetlerinin üflendiği sıcak, köpüren akışkan bir kül yatağı ve diğer parçacık malzemeler (kum, kireçtaşı vb.) Sonuçta ortaya çıkan gaz ve katıların hızlı ve tam olarak karıştırılması, yatak içindeki hızlı ısı transferini ve kimyasal reaksiyonları destekler. FBC tesisleri, çoğu kömür türü de dahil olmak üzere çeşitli düşük kaliteli katı yakıtları yakabilir, kömür atığı ve odunsu biyokütle, yüksek verimlilikte ve pahalı yakıt hazırlığı gerektirmeden (örn. ufalama ). 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 miktarını azaltır kükürt şeklinde yayılır YANİx emisyonlar. 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 arttırır. Bu, kömür santrallerinin daha düşük sıcaklıklarda yanmasına izin verdiği için HAYIRx ayrıca yayınlanır. Ancak düşük sıcaklıklarda yanma da artmasına neden olur. polisiklik aromatik hidrokarbon emisyonlar. FBC kazanları kömür dışındaki yakıtları 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 kireçtaşı yatak malzemesi olarak kullanarak basit bir şekilde kükürdün uzaklaştırılması olasılığıdır.

blob-bed yakma, harici emisyon kontrolleri olmadan (temizleyiciler-baca gazı kükürt giderme gibi) 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) yakar. azot ve oksijen atomlar yanma havasında birleşerek nitrojen oksit kirleticiler); aynı zamanda yüksek yanma sıcaklığı ile ilgili kül eritme problemlerini de ortadan kaldırır. Akışkan yatağın karıştırma hareketi, baca gazlarını bir kükürt emici kimyasallar, örneğin kireçtaşı veya dolomit. Kömürdeki kükürt kirleticilerinin% 95'inden fazlası, buhar kazanı tarafından kazan içinde tutulabilir. sorbent. Ancak, polisiklik aromatik hidrokarbonlardaki ve muhtemelen diğer karbon bileşiği emisyonlarındaki dramatik artışlarla çakıştıkları için, azalmalar göründüğünden daha az önemli olabilir.[kaynak belirtilmeli ]

Ticari FBC üniteleri rekabetçi verimliliklerde çalışır, günümüzün geleneksel kazan ünitelerinden daha düşük maliyetlidir ve SO2 ve hayır2 Federal standartlar tarafından zorunlu kılınan seviyelerin altındaki emisyonlar. Ancak kazan içindeki borularda erozyon, yatağın hava girişindeki tıkanmalardan kaynaklanan dengesiz sıcaklık dağılımı, bazı durumlarda 48 saate varan uzun başlama süreleri gibi dezavantajları vardır.

  1. FBC, 750 ° C gibi daha düşük bir yanma sıcaklığına sahipken sıradan bir kazan 850 ° C'de çalışır.
  2. FBC, düşük sinterleme sürecine sahiptir (Külün erimesi).
  3. Daha düşük NO üretimix düşük sıcaklık nedeniyle.
  4. Daha düşük SO üretimix 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 ).

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 askıya alır ve 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 yüksek basınçlı gaz akışı üretir. gaz türbini. Akışkan yataktaki ısıdan üretilen buhar, bir buhar türbünü, son derece verimli kombine döngü sistemi.

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, doğal gaz, genellikle kömürden daha yüksek fiyatlı bir yakıttır.
  • 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. Konvansiyonel bir sürücüyü çalıştırmak için kullanılan buhar üretmek için gaz türbini egzozundan ısı geri kazanılır buhar türbünü daha yüksek bir genel verimlilikle sonuçlanır. kombine döngü güç çıkışı. Bu sistemlere APFBC veya gelişmiş sirkülasyonlu basınçlı akışkan yataklı yanma kombine çevrim sistemleri de denir. APFBC sistemi tamamen kömür yakıtlıdır.
  • GFBCC. Gazlaştırma akışkan yataklı yakma kombine çevrim sistemleri, GFBCC, yakıt besleyen basınçlı bir sirkülasyonlu akışkan yatak (PCFB) kısmi gazlaştırıcıya sahiptir. syngas gaz türbini üst yanma odasına. Gaz türbini egzozu, PCFB kısmi gazlaştırıcıdan gelen kömürü yakan atmosferik sirkülasyonlu akışkan yataklı yakıcı 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)