Wpływ mechanicznej aktywacji na proces jednoczesnej kalcynacji i zasiarczania sorbentów wapniowych w paleniskach fluidalnych

• Autorzy: Olas M. , Kobyłecki R. , Bis Z.

Warianty tytułu

EN

Simultaneous calcination and sulfation of limestone-based sorbents in CFBCs - effect of mechanical activation

• Konferencja: 8 Konferencja. Problemy Badawcze Energetyki Cieplnej. PBEC/sympozjum (VIII ; 11-14.12.2007 ; Warszawa, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł prezentuje wyniki badań kalcynacji i siarczanowania sorbentów wapniowych w warunkach zbliżonych do rzeczywiście występujących w kotłach fluidalnych. Zbadano wpływ koncentracji CO2 w otoczeniu ziarna sorbentu na kinetykę jego kalcynacji i siarczanowania oraz przedstawiono stopień siarczanowania dwu rodzajów próbek: 1/ kalcynowanych przed adaniami, a następnie siarczanowanych oraz 2/ poddanych jednoczesnemu procesowi kalcynacji i siarczanowania. Wykazano, że stopień siarczanowania jest znacznie niższy jeśli sorbent podlega jednoczesnemu procesowi kalcynacji i siarczanowania. Sorbenty poddano także procesowi aktywacji mechanicznej uzyskując wyraźną poprawę stopnia ich siarczanowania.

EN

The paper presents detailed results of simultaneous calcination and sulfation of limesone-based sorbents under conditions similar to those in CFBC systems. During the experiments, the effect of CO2 concentration and the composition of the flue gas in the vicinity of sorbent particles were studied with particular attention put to the kinetics of calcinations and sulfation processes. It was found that after feeding into the furnace a CaSO4 layer was immediately formed at the surface of partially-calcined sorbent particle. The formation of calcium sulfate prohibited the diffusion of CO2 through the particle and, accordingly, its further calcination due to increased concentration of CO2 'captured' inside the core of the sorbent particle. During the experiments it was also confirmed that the sulfation ratio, calculated for samples that were calcinated before the sulfation, is signiflcantly higher than the sulfation ratio of a sample subjected to simultaneous calcination and sulfation. In order to provide a comprehensive understanding of the phenomenon, a mathematical model of simultaneous limestone calcination and sulfation was proposed and very well conflrmed with the experimental data. In order to increase the sulfur capture efficiency the sorbent particle was mechanically-treated and 'activated' in order to break the CaSO4 layer on particle surface and enable its further sulfation. It was found that by mechanical treatment of the sorbent one may signiflcantly increase its degree of calcination and the ability for capturing sulfur, particularly in cases where the sorbent particle is subjected to the flue gas of high CO2 concentration.

Słowa kluczowe

PL

kalcynacja; kotły fluidalne; zasiarczanie sorbentów wapniowych

EN

calcination; sulfation of limenstone-based sorbents

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Konferencje
• Rocznik: 2007
• Tom: T. 2, z. 25
• Strony: 403--412
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Olas M.

autor

Kobyłecki R.

autor

Bis Z.

• Politechnika Częstochowska

Bibliografia

• [1] Anthony E.J., Granatstein D.L., Sulfation phenomena in fluidized bed combustion systems. Progress in Energy and Combustion Science, 27, 2001, 215-236.
• [2] Anthony E.J., Jia L., Wu Y., CFBC ash hydration studies. Fuel, 84, 2005, 1393-1397.
• [3] Anthony E.J., McCleave R., Gandolfi E., Wang J., Industrial-scale demonstration of a new sorbent reactivation technology for fluidized bed combustors. Journal of Environmental Management, 69, 2003, 177-185.
• [4] Armesto L., Merino J.L., Characterization of some coal combustion solid residues. Fuel, 78, 1999, 613-618.
• [5] Bigham J.M., Kost D.A., Stehouwer R.C., Beeghly J.H., Fowler R., Traina S.J., Wolfe W.E., Dick W.A., Mineralogical and engineering characteristics of dry flue gas desulfurization products. Fuel 84, 2005, 1839-1848.
• [6] Bis Z., Nowak W., Szymanek A., Radecki M., Modified sorbents for flue gas desulphurization. CFB Technology VII. Proceedings of the 7th International Conference on Circulating Fluidized Beds, Ottawa, Canada 2002.
• [7] Fan L.-S., Jiang P., Agnihotri R., Mahuli S.K., Zhang J., Chauk S., Ghosh-Dastidar A., Dispersion and ultra- fast reaction of calcium-based sorbent powders for SO2 and air toxics removal in coal combustion. Chemical Engineering Science, 54, 1999, 5585-5597.
• [8] García-Labiano F., Abad A., de Diego L.F., Gayán P., Adánez J., Calcination of calcium-based sorbents at pressure in a broad range of CO2 concentrations. Chemical Engineering Science, 57, 2002, 2381-2393.
• [9] Mattisson T., Lyngfelt A., A sulphur capture model for circulating fluidized-bed boilers. Chemical Engineering Science, 53, 1998, 1163-1173.
• [10] Olas M., Reaktywność sorbentów wapniowych poddanych mechanicznej aktywacji. Rozprawa doktorska, Czestochowa, 2006.
• [11] Suyadal Y., Erol M., Oğuz H., Deactivation model for dry desulphurization of simulated flue gas with calcined limestone in a fluidized-bed reactor. Fuel, 84, 2005, 1705-1712.
• [12] Szymanek A, Nowak W., Mechanical activation of sorbents for desulphurisation in CFB boilers. CFB Technology 8, 2005, 455-460.
• [13] Wang W., Bjerle I., Modeling of high-temperature desulfurization by Ca-based sorbents. Chemical Engineering Science, 53(11), 1998, 1973-1989.