Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Chemical looping combustion related processes using solid oxygen carriers oxidized in CO2 atmosphere

Psiuk Bronisław, Wojsa Józef, Gerle Anna, Pochwała Tamara, Szade Jacek, Podwórny Jacek

Ecological Chemistry and Engineering. S

|

2020

|

Vol. 27, nr 4

579--589

EN

Chemical-looping combustion (CLC) is an attractive process in CO2 capture, especially when solid oxygen carriers are used in it. The main requirements for oxygen-transporting materials include appropriate oxidation (in air) and reduction (in the presence of fuel) ability. In the paper a conceptual proposition for CLC-related processes with the application of solid oxygen carriers oxidized in both air and CO2 atmosphere has been presented. The possibility of the “looping” process on the same carriers using both CO2 and air atmosphere as an oxidizing agent allows us to enrich the concept of CLC and related processes by proposing a cyclic recirculation of the produced CO2 back to the installation. The oxidizing of solid oxygen carrier in a CO2 atmosphere is accompanied by CO emission from the plant. This toxic gas could be transformed into a useful product in any chemical process. It is possible to combine the looping processes with manufacturing of any appropriate morphological form of carbon in the cyclic CO disproportionation process. The combined process could lead to a lower CO2 emissions to the environment. SrTiO3 doped by Cr (STO:Cr) and a mixture of TiO2- and Ni-based compounds (TiO2-Ni) were investigated as oxygen transporting materials. The experiment methodology based on thermogravimetric, diffraction and spectroscopic studies was shown. Thermogravimetric (TGA) and Powder Diffraction (XRD) measurements were provided in-situ during a few cycles in a reducing (Ar+3 % H2) and oxidizing environment. Moreover, the STO:Cr powders were characterized ex-situ by the X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) method. It was found that in tested conditions the cyclic process of the investigated powders’ oxidation and reduction is possible. Satisfactory results considering the oxygen transport capacity was obtained for the TiO2-Ni sample.

2

Emisje zanieczyszczeń ze spalania biomasy w chemicznej pętli tlenkowej przy użyciu ilmenitu jako nośnika tlenu

Idziak Kamil, Czakiert Tomasz, Żyłka Anna, Krzywański Jarosław, Nowak Wojciech

Rynek Energii

|

2019

|

Nr 1

82--86

PL

W pracy zaprezentowano emisje wybranych zanieczyszczeń gazowych pochodzących z fluidalnego spalania biomasy w chemicznej pętli tlenkowej. Do pomiaru stężenia zanieczyszczeń w gazach spalinowych użyto analizatora Gasmet DX-4000, który wykorzystuje Transformatę Fouriera w podczerwieni (FTIR). Analizator sprzężony jest z programem CALCMET, który posłużył do akwizycji danych. Technologia spalania w pętli chemicznej (Chemical Looping Combustion) charakteryzuje się użyciem stałych nośników tlenu, które cyklicznie poddawane są reakcjom utleniania w reaktorze powietrznym oraz redukcji w reaktorze paliwowym. W przedstawionych badaniach nośnikiem tlenu był ilmenit, który składa się głównie z FeTiO3, TiO2 oraz Fe2O3. Otrzymane wyniki pochodzą z eksperymentu przeprowadzonego na stanowisku badawczym do fluidalnego spalania paliw stałych w pętli chemicznej (FB-CLC-SF) o mocy ok. 5 kW. Eksperyment prowadzony był z użyciem biomasy- zrębków drewnianych jako paliwa.

EN

The paper presents the emission of selected gaseous pollutants from fluidized biomaas in the Chemical Looping Combustion. To measure the concentration of flue gas, the Gasmet DX-4000 analazer used the Infrared Fourier Transform (FTIR). The analyser is linked to CALCMET, which is used for data acquisition. Chemical Looping Combustion is charac-terized by the use of solid oxygen carrier that are cyclically subjected to oxidation reactions in the Air Reactor and reduction in the Fuel Reactor. In the presented studies, the oxygen carrier was ilmenite, which consists mainly of FeTiO3, TiO2 and Fe2O3. The results are based on an experiment conducted on a fluidized bed Chemical Looping Combustion (FB-CLC- SF) test rig with a power rating of about 5 kW. The experiment was conducted using biomass- wood chips as fuel.

3

Symulacje numeryczne spalania biomasy w pętli chemicznej

Żyłka A., Krzywański J., Czakiert T., Idziak K., Sosnowski M., Grabowska K., Nowak W.

Rynek Energii

|

2017

|

Nr 6

65--72

PL

W pracy zaprezentowano model procesu fluidalnego spalania biomasy w pętli chemicznej. Symulacje wykonano za pomocą symulatora CeSFaMB umożliwiającego modelowanie procesu konwersji paliw w pęcherzowej i cyrkulacyjnej warstwie fluidalnej. Cechą charakterystyczną technologii spalania w pętli chemicznej (CLC) jest zastosowanie stałych nośników tlenu, które poddawane są naprzemiennym procesom utleniania w reaktorze powietrznym i redukcji w reaktorze paliwowym. W omawianej pracy nośnikiem tlenu jest ilmenit. W artykule zaprezentowano badania modelowe wpływu prędkości gazu w reaktorze paliwowym na podstawowe parametry pracy analizowanego układu CLC podczas spalania biomasy (zrębki drzewne). Opracowany 1.5D model zwalidowano w oparciu o wyniki z eksperymentu przeprowadzonego na stanowisku badawczym do fluidalnego spalania paliw stałych w pętli chemicznej (FB-CLC-SF), znajdującego się w Instytucie Zaawansowanych Technologii Energetycznych Politechniki Częstochowskiej.

EN

This paper presents a model of fluidized bed combustion process of biomass in chemical looping system. The simulations were made using the CeSFaMB simulator which allows modeling of the conversion process in the bubbling and circulating fluidized bed. The use of oxygen carriers is a characteristic feature of CLC technology. The oxygen carriers are subjected to oxidation and reduction processes in the air reactor and fuel reactor, respectively. In this work the ilmenite is used as oxygen carrier. The 1.5D CLC model was validated on results from an experiment carried out at the Fluidized Bed - Chemical Looping Combustion of Solid Fuel (FB-CLC-SF) unit. The FB-CLC-SF unit is located in Institute of Advanced Energy Technologies at the Czestochowa University of Technology, Poland.

4

Modelowanie procesu fluidalnego spalania paliw stałych w pętli chemicznej

Żyłka A., Krzywański J., Czakiert T., Kulicki K., Jankowska S., Nowak W.

Rynek Energii

|

2016

|

Nr 1

75--79

PL

Praca dotyczy modelowania procesu fluidalnego spalania paliw stałych w pętli chemicznej z zastosowaniem specjalistycznego kodu komputerowego CeSFaMB. Zaprezentowane w artykule symulacje numeryczne ograniczono wy-łącznie do oceny pracy układu fluidalnego. Ponadto wyniki symulacji numerycznych porównano z wynikami uzyskanymi na drodze eksperymentu przeprowadzonego na zimnym modelu FB-CLC-SF, znajdującym się w Instytucie Zaawansowanych Technologii Energetycznych Politechniki Częstochowskiej. Badania zrealizowano w ramach Polsko - Norweskiego projektu badawczego NewLoop „Innowacyjna metoda spalania paliw stałych wykorzystująca tlenkowe pętle chemiczne”. Ze względu na początkowy etap modelowania z wykorzystaniem kodu komputerowego CeSFaMB artykuł przedstawia wyniki symulacji wyłącznie dla komory powietrznej.

EN

This paper presents a Computational Fluid Dynamics model for Chemical Looping Combustion process of solid fuels in fluidized test rig by using specialized commercial software CeSFaMB - Comprehensive Simulator of Fluidized and Moving Bed equipment. The numerical simulations focused on the evaluation of operation the fluidized bed system. The results of simulation model were compared with the measurements obtained on the cold model of FB-CLC-SF unit, which is located in Institute of Advanced Energy Technologies, Czestochowa University of Technology, Poland. The study are implemented within the framework of the Polish-Norwegian Research Programme NewLoop: „Innovative Idea for Combustion of Solid Fuels via Chemical Looping Technology”. The modeling stage by using CeSFaMB software has started recently. Due to the short duration of new stage the full simulation is not over yet. Therefore, this work contains only the results of simulation for the air chamber.

5

Charakterystyka pracy zimnego modelu układu fluidalnego spalania w pętli chemicznej

Kulicki K., Czakiert T., Żyłka A., Jankowska S., Krzywański J., Nowakowski W.

Rynek Energii

|

2015

|

Nr 6

35--40

PL

Technologia spalania w układach fluidalnych wykorzystujących pętlę chemiczną to efektywny sposób wytwarzania energii przy jednoczesnym osiągnięciu możliwie wysokiego stężenia CO2 w gazach wylotowych. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie bardzo wysokiej sprawności procesu wychwytu CO2 ze spalin. Ważnym elementem procesu który zachodzi w takich układach są nośniki tlenu, zwykle tlenki metali, które są źródłem tlenu w reakcjach spalania. Praca prezentuje rozwiązania konstrukcyjne reaktora oraz optymalne warunki procesowe, które umożliwiają osiągnięcie efektywnego i stabilnego procesu fluidyzacji stanowiącego podłoże dla wysokosprawnego spalania paliwa oraz regeneracji stałych nośników tlenu. W trakcie badań wykorzystano zimny układ fluidalny modelujący reaktor z pętlą chemiczną. Model został wykonany z transparentnego materiału w celu obserwacji zachodzących w nim procesów. Głównymi elementami konstrukcji są komora paleniskowa i komora regeneracyjna. Badania prowadzono w atmosferze powietrza, przy użyciu mikrokulek szklanych. Na podstawie uzyskanie wyników badań planowane jest wybudowanie gorącego reaktora fluidalnego do spalana w pętli chemicznej o mocy 5kW.

EN

Chemical Looping Combustion (CLC) in fluidized bed reactors is an effective technology of energy production which achieves relatively high concentration of CO2 in exhaust gases. Therefore, it is possible to use CLC for the carbon capture and storage. Oxygen carrier (e.g. metal oxide) is a key element in the CLC, this is the source of oxygen in combustion process. The aim of the study was to determine the optimal operating conditions for the system constructed of two fluidized beds reactors, that is a cold model facility for fluidizing bed combustion process of solid fuels in chemical looping combustion. The facility was made of transparent material. The cold model facility consists of two interconnected reactors with fluidized beds, one of them is the air reactor, whereas the second is the fuel reactor. Research was carried out in an air atmosphere, using glass microspheres. The findings will allow to build a hot model facility and continue the research.