Synergia współspalania biomasy i węgla

Transkrypt

1 Synergia współspalania biomasy i węgla Jaani Silvennoinen Specjalista ds. paliw i chemicznych procesów spalania POLEKO- Targi Ochrony Środowiska, Poznań, Polska,

2 Tematyka prezentacji Wprowadzenie Paliwo jako podstawa projektowa - filozofia Skład chemiczny paliwa Paliwa pochodzenia rolnego w porównaniu do paliw konwencjonalnych Wyzwania związane z utylizacja biomasy Podsumowanie 2

3 3

4 Ocena mozliwosci spalania Legislacja i przepisy Dobór materiału/korozja Zarastanie Emisje Dobór procesu i materiałów Podawanie paliwa Środowisko Emisje Paliwo Zachowanie złoża 4

5 Znaczenie składu chemicznego C H N O S Cl,F,Br Analiza całościowa Wilgotność Popiół Części lotne Węgiel stały Analiza wybiórcza Organicznie powiązane nieorganiczne pierwiastki i minerały Organiczne części palne/ / Związki pochodne węgla Si Al Fe Ca Mg K Na Mn P Ti Cd,Tl, Hg, Sb, As, Pb, Cr, Co, Cu, Ni, V, Zn, Sn emisje dyspozycyjność Pierwiastki główne formujące popiół Pierwiastki w mniejszym stopniu formujące popiół 5

6 Znaczenie reaktywności pierwiastków Brown Coal Rest fraction, calculated Leached in HCl H 2 O Crushed non-ashed sample Water soluble - alkali- sulfates/carbonates/chlorides g/kg dry solids Leached in Acetate Leached in H2O Untreated Fuel NH 4 OAc Acetate leachable - organicaly associated 0 Si Al Fe Ti Mn Ca Mg P Na K HCl Acid leachable - carbonates/sulfates of alkaline earth metals and other metals Straw Rest fraction, analysed Leached in HCl Leached in Acetate Leached in H2O Rest - silicates, insoluble rest g/kg dry solids Untreated Fuel Si Al Fe Ti Mn Ca Mg P Na K 6

7 Paliwa pochodzenia rolnego w porównaniu do paliw konwencjonalnych 7 Węgiel kamienny Kora, świerk Wierzba (Topola) Mozga trzcinowata, wiosenny zbiór Słoma wilgotność wt-% Popiół (Temperatura 6.5 wt.-% DS popiołu 815 C) Analiza całościowa C wt.-% DS , H wt.-% DS S wt.-% DS O (różne.) wt.-% DS N wt.-% DS Cl wt.-% DS Popiół (temperatura 6.5 wt.-% DS popiołu 815 C) SUMA wt.-% DS Wartości opałowe HHV, suche MJ/kg LHV, suche MJ/kg LHV, jak otrzymane MJ/kg Skład popiołu Al g/kg DS Si g/kg DS Ti g/kg DS Na g/kg DS Mg g/kg DS K g/kg DS Ca g/kg DS Fe g/kg DS P g/kg DS

8 Paliwa pochodzenia rolniczego w porównaniu do paliw konwencjonalnych Zachowanie mięknącego popiołu W atmosferze oksydacji Początkowa temperatura deformacji Węgiel kamienny Kora, buk Wierzba (Topola) Mozga trzcinowata, zbiór wiosenny C Siano Temperatura sferyczna C Temperatura hemisferyczna C Temperatura plyniecia C Gęstość nasypowa paliwa 80 kg/m luźnego jak otrzymana Wartośc charakterystyczne Stosunekmolarny S/Cl Stosunek molarny Ca/S Całkowita ilość alkaliów (Na+K) w paliwie wt-% DS

9 Zmniejszanie korozji spowodowanej wysoką temperaturą Z powodu kondensacji chlorków alkalicznych, głównie KCl Temperatura progowa 450 C Kroki w celu redukcji korozji: - Projekt - Dobór materiałów - Współspalanie - dodatki 9

10 Zmniejszenie korozji wywołanej wysoką temperaturą - reakcje wyłapywania alkaliów Reakcja z siarką: 2 MCl (g,c) + SO 2(g) + ½ O 2 (g) + H 2 O (g) M 2 SO 4 (g,c) + 2 HCl (g) gdzie M jest Na lub K CorroStop Fe 2 (SO 4 ) 3 2 Fe SO 3 2- ( SO 2 SO 3 equilibrium ) Al 2 (SO 4 ) 3 Reakcja z kaolinitem (Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O): Al 2 O 3 2SiO 2(s) + 2 MCl (g,c) + H 2 O M 2 O Al 2 O 3 2SiO 2(s) +2HCl (g) gdzie M jest Na lub K 10

11 Problemy związane z paliwami Koszt paliwa [ /MWh] Północne paliwo iglaste i liściaste kora, trociny, Kłody, zrębki Osady z zakładów papierniczych Węgiel kamienny Węgiel Subbitumiczny Koks ponaftowy Węgiel brunatny Torf Bagasa Mozga trzcinowata Wierzba Zrębki dębowe i bukowe Kora akacji Zrębki eukaliptusowe Pestki z oliwek Łuski z palmy Lignina Odpady ze sklejki Kota eukaliptusowa Zrębki z topoli Łuska ryżowa Łuski z ziaren słonecznika Miskant Siano Kurzak Odpad podestylacyjny Wymłócone ziarno Trawa Wytłoki rzepakowe Kompost Paliwo z odpadów Odpady zwierzęce Osady ze ścieków Drewno z odzysku Wyzwanie