Indirect co-firing coal with wood biomass syngas - numerical simulations

• Autorzy: Motyl P. , Łach J.

Warianty tytułu

PL

Pośrednie współspalanie węgla i syngazu z biomasy drzewnej - symulacje numeryczne

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The co-firing of biomass with fossil fuels is an attractive near-term option to increase the biomass use in electricity production. One of the advantageous methods of biomass utilizing is its gasification in a gas generator working as a pre-furnace for pulverized-coal boilers (e.g. OP-type). This technology is still rarely used, but has a lot of advantages, including e.g.: (i).reduction of influence of co-burning on properties of ashes; (ii).elimination of problems on the stage of grinding of biomass and coal; (iii).possibility of utilization for gasification process of any composed fuel mixtures, i.e. wood biomass, agricultural biomass containing alkali metals, industrial waste and fuel formed from waste; (iv).reduction of influence of high-temperature corrosion on steel structural elements of boilers; and (v).reduction of emission not only of CO2, but also another acid compounds as NOx. The paper includes results of test numerical calculations using FLUENT for co-burning of coal dust and post-process gas produced in gas generator as a result of gasification and degasification of bio-fuels in the furnace chamber of an OP-type wall fired pulverized-coal boiler of medium-power.

PL

Współspalanie biomasy z paliwami kopalnymi jest interesującą opcją zwiększenia jej wykorzystania w produkcji energii elektrycznej. Jedną z perspektywicznych metod wykorzystania biomasy jest jej zgazowanie w gazogeneratorze pracującym jako przedpalenisko kotłów opalanych pyłem węglowym (np. typu OP). Technologia ta jest jeszcze mało popularna, ale posiada wiele zalet, wśród których można wymienić takie, jak np.: (i).ograniczenie wpływu współspalania na właściwości popiołów; (ii).wyeliminowanie kłopotów na etapie przemiału biomasy i węgla; (iii).możliwość wykorzystania w procesie zgazowania dowolnie komponowanych mieszanek paliwowych, tj. biomasy drzewnej, biomasy pochodzenia rolniczego z wysokim udziałem metali alkalicznych, odpadów przemysłowych i paliw formowanych z odpadów; (iv).ograniczenie oddziaływania korozji wysokotemperaturowej na stalowe elementy konstrukcyjne kotłów; (v).zmniejszenie emisji nie tylko CO2, ale i innych składników kwaśnych, jak NOx. Wykorzystując pakiet Fluent, w niniejszej pracy przedstawiono wyniki testowych obliczeń numerycznych współspalania gazu poprocesowego, otrzymanego w procesach zgazowania i odgazowania paliw w gazogeneratorze, z pyłem węglowym w komorze paleniska kotła energetycznego typu OP średniej mocy z czołowym układem palników.

Słowa kluczowe

EN

co-firing of biomass; fossil fuel; biomass syngas; gasification process

PL

współspalanie węgla; współspalanie syngazu biomasy drzewnej; proces zgazowania

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 6
• Strony: 7640--7649
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., rys., tab., pełny tekst na CD3

Twórcy

autor

Motyl P.

• Kazimierz Pułaski University of Technology and Humanities in Radom, ul Malczewskiego 29, PL-26-600 Radom, Poland

autor

Łach J.

• Kazimierz Pułaski University of Technology and Humanities in Radom, ul Malczewskiego 29, PL-26-600 Radom, Poland

Bibliografia

• 1. Minchener A. J., Coal gasification for advanced power generation. Fuel 2005, vol. 84(17), 2222-2235.
• 2. Breault R. W., Gasification Processes Old and New: A Basic Review of the Major Technologies. Energies 2010, vol.3(2), 216-240.
• 3. Smoot L.D., Hill S.C., Xu H., NOx control through reburning. Progress in Energy and Combustion Science 1998, vol.24(5), 385-408.
• 4. Quaak P., Knoef H., Stassen H., Energy from biomass: a review of combustion and gasification technologies. World Bank technical paper 1999, 422, Energy series.
• 5. McKenry P., Energy production from biomass (part 3): Gasification technologies. Bioresource Technology 2002, vol.83(1), 55-63.
• 6. Wu K. T. and al.: Study of syngas co-firing and reburning in a coal fired boiler. Fuel 2004, vol. 83(14-15), 1991-2000.
• 7. Kalisz S., Pronobis M., Baxter D., Co-firing of biomass waste-derived syngas in coal power boiler. Energy 2008, Vol.33(12), 1770-1778.
• 8. Sami M., Annamalai K., Wooldridge M., Co-firing of coal and biomass fuel blends. Progress in Energy and Combustion Science 2001, vol.27(2), 171-214.
• 9. Fujima Y., Takahashi Y., Kunimoto T., Kaneko S., Field Application of MACT. Reburning Workshop, Örenäs Slott 26-27 November 1990 Sweden, Nordie Gas Technology Centre 1991, 7-27.
• 10. Sato S., Kobayashi Y., Hashimoto T., Hokano M., Ichinose T., Retrofitting of Mitsubishi Low NOx System. Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Technical Review 2001, Vol.38(3), 111-115.
• 11. U.S. Environmental Protection Agency, Center for Environmental Research Information, National Risk Management Research Laboratory, Office of Research and Development, Summary Report: Control of NOx emissions by reburning, EPA/625/R-96/001, Cincinnati 1996.
• 12. Holland C.D., A Summary of NOX Reduction Technologies, Texas Institute for Advancement of Chemical Technology, 2002.
• 13. Watts J.U., Mann A.N., Russel, D.L. Sr., An Overview of NOx Control Technologies Demonstrated under the Department of Energy’s Clean Coal Technology Program, http://www.alrc.doe.gov.pdf
• 14. Golland E., Macphail J., Mainini F.G., Longannet demonstates gas reburn performance, VGB 1998, nr 5, 79-83.
• 15. Leckner B., Co-combustion: A summary of technology. Thermal Science 2007, Vol.11(4), 5-40.
• 16. ANSYS Fluent Users Guide, November 2013.
• 17. Granatstein D.,L., Case study on Lahden Lampovoima gasification project Kymijärvi Power Station. IEA Bioenergy - Task 36 Report 2002, Lahti, Finland.
• 18. Fernando R., Cofiring high ratios of biomass with coal. IEA Clean Coal Centre 2012, CCC 194, CCC_194.pdf – Adobe Reader.
• 19. Kurkela E., Biomass gasification technologies for advanced power systems and synfuels. Finnish – Swedish Flame Day 2009, Naantali, Technical Research Centre of Finland, VTT, gasification_activites_in_finland_2009.pdf, http://www.vtt.fi
• 20. Jouret N., Helsen L., Van den Bulck E., Study of the wood gasifier at the power plant of Electrabel-Ruien. Proceedings of the European Combustion Meeting, European Combustion Meeting 2005, Louvain-la-Neuve.
• 21. Granatstein D.L., Case study on BioCoComb biomass gasification project, Zeltweg Power Station, Austria, IEA Bioenergy - Task 36 Report 2002.
• 22. Mory A., T. Zotter T., Eu-demonstration project BioCoComb for biomass gasification and co-combustion of the product-gas in a coal-fired power plant in Austria, Biomass & Bioenergy 1998, 15(3), 239-244.
• 23. Adams B.R., Shim H.-S., Wu K.-T., Lee H.-T., Wan H.-P., Chen S.-L., Evaluation of Co-firing Biomass Syngas in a Coal-Fired Boiler. http://www.reaction-eng.com/downloads/PGI_Syngas_paper.pdf.
• 24. Fernando R., Co-gasification and indirect cofiring of coal and biomass. IEA Clean Coal Centre 2009, CCC 158, CCC_158.pdf – Adobe Reader.
• 25. Wang X.B., Zhao Q.X., Tan H.Z., Xu T.M., Hui S.E., Kinetic analysis of nitric oxide reduction using biogas as reburning fuel. African Journal of Biotechnology 2009, 8(10), 2251-2257.
• 26. Patsias A.A., Nimmo W., Gibbs B.M., Williams P.T., Calcium-based sorbents for simultaneous NOx/SOx reduction in a down-fired furnace. Fuel 2005, 84, 1864-1873.
• 27. Su S., Xiang J., Sun L., Zhang Z., Sun X., Zheng Ch., Numerical simulation of nitric oxide destruction by gaseous fuel reburning in a single-burner furnace. Proceedings of the Combustion Institute 2007, 31(2), 2795-2803.
• 28. Dong C., Yang Y., Yang R., Zhang J., Numerical modeling of the gasification based biomass co-firing in a 600 MW pulverized coal boiler. Applied Energy 2010, 87, 2834–2838.
• 29. Yang W., Yang D.J., Choi S.Y., Kim J.S., Experimental study on co-firing of syngas as a reburn/alternative fuel in a commercial water-tube boiler and a pilot-scale vertical furnace. Energy & Fuels 2011, 25(6), 2460–2468.
• 30. Technical documentation of the boiler OP230 nr 7 with low NOx emissions Ecoenergia burners at the Białystok Thermal-Electric Power Station S.A, ECOENERGIA, Warsaw 2001.
• 31. ANSYS Fluent Users Guide, November 2013.
• 32. Poskrobko S.: The concept of co-combustion of both biomass and waste-derived fuels with coal in PCC boilers. The First Science & Technology Conference „Modern technologies and power engineering equipment” 2007, Cracow, 503-517.