BADANIA ODSIARCZANIA SPALIN NA STANOWISKU PILOTAŻOWYM Z CYRKULACYJNĄ WARSTWĄ FLUIDALNĄ CFB 0,1MWt ORAZ STANOWISKU DO BADANIA REAKTYWNOŚCI SORBENTÓW

Transkrypt

1 BADANIA ODSIARCZANIA SPALIN NA STANOWISKU PILOTAŻOWYM Z CYRKULACYJNĄ WARSTWĄ FLUIDALNĄ CFB 0,1MWt ORAZ STANOWISKU DO BADANIA REAKTYWNOŚCI SORBENTÓW Daniel Markiewicz

2 Odsiarczanie spalin na stanowisku CFB 0,1MWt Badania na stanowisku z cyrkulacyjną warstwą fluidalnącfb 0,1MWt obejmowały: a) Określenie tła SO 2 dla węgla kamiennego b) Odsiarczanie spalin przy użyciu czystego CaCO 3 podawanego wraz z paliwem w stosunku masowym Ca/S = 2,Ca/S=3 oraz Ca/S = 4,5. Rys 1. Schemat instalacji pilotażowej do CFB oxycombustion o mocy 0,1 MW t. 1- doprowadzenie wstępnie podgrzanej mieszanki powietrzno-tlenowej, 2- komora spalania, 3- podgrzewacze elektryczne, 4 cyklon, 5- układ nawrotu z syfonem, 6- odprowadzenie spalin oraz analiza spalin, 7- punkty pomiary ciśnienia i temperatury.

3 Odsiarczanie spalin na stanowisku CFB 0,1MWt Analiza węgla kamiennego (Łagisza) Tabela 1.Analiza techniczna i elementarna paliwa Przeprowadzone badania miało na celu określenie stopnia redukcji SO 2 z gazów odlotowych po zastosowaniu sorbentu wapiennego przy stosunku masowym Ca/S = 2,Ca/S=3 oraz Ca/S = 4,5.

4 Odsiarczanie spalin na stanowisku CFB 0,1MWt wykres tla stezenia SO wykres sirczanowania wapienia przy stosunku Ca/S =2,0 stezenie SO2 (ppm) czas( min) stezenie SO2 (ppm) czas(min) Wykres 1. Krzywa stężenia SO 2 w gazach odlotowych przez procesem odsiarczania spalin Wykres 2. Krzywa stężenia SO 2 podczas odsiarczania spalin za pomocą wapienia dodawanego razem z paliwem przy stosunku masowym Ca/S= 2,0.

5 Odsiarczanie spalin na stanowisku CFB 0,1MWt stezenie SO2(ppm) wykres siarczanowania wapienia przy Ca/S=3, stezenie SO2(ppm) wykres siarczanowania wapienia przy Ca/S=4, czas(min) czas(min.) Wykres 3. Krzywa stężenia SO 2 podczas odsiarczania spalin za pomocą wapienia dodawanego razem z paliwem przy stosunku masowym Ca/S= 3,0. Wykres 3. Krzywa stężenia SO 2 podczas odsiarczania spalin za pomocą wapienia dodawanego razem z paliwem przy stosunku masowym Ca/S= 4,5.

6 Badania na stanowisku do reaktywności sorbentów z pionowym przepływem gazów Rys 3. Zdjęcie stanowiska badawczego do analizy reaktywności sorbentów. Badania na stanowisku do reaktywności sorbentów miały na celu określenie stopnia redukcji SO 2 z mieszaniny gazów technicznych przy różnych stężeniach CO 2 wynoszących 15%,40%,60% oraz 95% CO 2.

7 Analiza stopnia redukcji SO 2 w różnych koncentracjach gazów przy udziale wapienia SO 2 (ppm) krzywa siarczanowania wapienia SO 2 (ppm) krzywa sierczanowania wapienia Czas (min) Czas (min) Wykres 6. Redukcja SO 2 za pomocą wapienia (Górażdze) w atmosferze 15% CO 2,6 % O 2 (Tło SO ppm, temperatura- 853,4 C, masa próbki CaCO 3-7g Stopień redukcji SO 2 56,4% Wykres 7. Redukcja SO 2 za pomocą wapienia (Górażdze) przy 40% koncentracji CO 2 i 60% koncentracji O 2 (Tło SO ppm, temperatura- 854,5 C, masa próbki CaCO 3-7g Stopień redukcji SO 2 35,3%

8 Analiza stopnia redukcji SO 2 w różnych koncentracjach gazów przy udziale wapienia SO 2 (ppm) krzywa sirczanowania wapienia SO 2 ( ppm) krzywa siarczanowania wapienia Czas (min) Czas (min) Wykres 8. Redukcja SO 2 za pomocą wapienia (Górażdze) przy 80% koncentracji CO 2 i 20% koncentracji O 2 (Tło SO ppm,temperatura- 854,2 C, masa próbki CaCO 3-7g ). Stopień redukcji SO 2 41,2% Wykres 9. Redukcja SO 2 za pomocą wapienia (Górażdze) przy 95% koncentracji CO 2 i 5% koncentracji O 2 (Tło SO ppm,temperatura- 854,2 C, masa próbki CaCO 3-7g ). Stopień redukcji SO 2 28,3%

9 Podsumowanie Jak można zaobserwować na podstawie przedstawionych wykresów odsiarczania spalin na stanowisku CFB 0,1MWt większy udział masowy Ca/S powoduje wyższy stopień redukcji siarki ze spalin. Przebieg krzywych odsiarczania spalin jest zróżnicowany. Wartości stężenia SO 2 w czasie ulega niekiedy znacznym wahaniom, czego przyczyną może być nierównomierne wprowadzenie sorbentu wraz z węglem przez podajnik ślimakowy do komory spalania. Ponadto zaobserwowano dłuższy powrót stężenia SO 2 z najniższego poziomu do poziomu tła w przypadku zwiększonych ilości wapienia. W przypadku badań przeprowadzonych na stanowisku do określania reaktywności sorbentów wapniowych z pionowym przepływem gazów z uzyskanych wyników możemy zaobserwować największą redukcję SO 2 przy najniższym stężeniu CO 2 w mieszaninie gazów, gdy występuje w pełni mechanizm kalcynacji i siarczanowania wapienia. Przy wysokich stężeniach CO 2 w mieszaninie gazów spalinowych proces bezpośredniego siarczanowania zachodzi, lecz jego efektywność jest mniejsza w porównaniu do konwencjonalnego mechanizmu siarczanowania.obserwuje się również w tych przypadkach znacznie szybszy powrót stężenia SO 2 do pozycji tła niż w przypadku niskiego stężenia CO 2 w spalinach.

10 Literatura [1] M.Olas.Rozprawa doktorska Reaktywność sorbentów wapniowych poddanych mechanicznej aktywacji.politechnika Częstochowska, 2006r. [2] Liu, H., Katagiri, S. and Okazaki, K. (2000): Sulfation behavior of limestone under high CO 2 concentration in O 2 /CO 2 coal combustion, Fuel, 79, [3] Chuanmin Chen, Changsui Zhao, Cai Liang, Keliang Pang Experimental Study on the Sulfation Characteristics of Limestone with SO 2 under High CO 2 Partial Pressure North China Electric Power University, Baoding , China.