Особенности образования и подавления выбросов оксидов серы при сжигании топлив в среде кислорода с рециркуляцией СО2

Халид Эль-Шейх; Георгий Александрович Рябов; Т. В. Бухаркина

doi:10.34831/EP.2019.1057.44207

Особенности образования и подавления выбросов оксидов серы при сжигании топлив в среде кислорода с рециркуляцией СО2

Халид Эль-Шейх, Георгий Александрович Рябов, Т. В. Бухаркина

Аннотация

Рассмотрены основные механизмы образования и подавления оксидов серы при сжигании твёрдых топлив в ЦКС и основные режимные факторы, влияющие на концентрацию оксидов серы при воздушном сжигании. Показаны особенности механизмов образования и подавления выбросов оксидов серы при кислородном сжигании, которые во многом связаны с высоким парциальным давлением двуокиси углерода в смеси с кислородом. Выполнен сравнительный анализ влияния улавливания SO_x и режимных факторов при сжигании в воздушной среде и среде кислорода и СО₂. Приведены наиболее предпочтительные математические модели для расчёта выбросов SO_x и дано сравнение результатов расчёта с экспериментальными данными. Указаны направления и подходы к дальнейшим исследованиям, прежде всего в направлении моделирования в условиях совместного сжигания угля и биомассы. Показано, что актуальным является проведение комплексных исследований процессов образования и подавления вредных выбросов при совместном сжигании углей и различных видов биомассы, в особенности при сжигании в среде кислорода с рециркуляцией СО₂.

Ключевые слова

кислородное сжигание, циркулирующий кипящий слой, оксиды серы, биомасса, совместное сжигание, математическое моделирование

Полный текст:

PDF

Литература

Czakiert, T. Oxy-fuel combustion: The state of the art [Text] / T. Czakiert, J. Zuwala, J. Lasek // Proceedings of 12th International Conference on Fluidized Bed Technology. -- Kraków, Poland. – 2017. -- P. 35 -- 46.

Hotta, A. CFB technology provides solutions to combat climate change, Foster Wheeler Energia Oy [Text] / A. Hotta, K. Nuortimo, T. Eriksson, J. Palonen, S. Kokki // Plenary lecture at CFB-9 conference. – 2008. – P. 11 – 17.

Hughes, R. Oxy-Fuel Combustion of Coal in a Circulating Fluidized Bed Combustor [Text] / R. Hughes, L. Jia, Y. Tan, E. Anthony, A. Macchi // Proceedings of the 19th International Conference on FBC. -- Vienna, Austria. -- 2006.

Рябов, Г.А. Применение технологии ЦКС для крупных энергетических блоков и улавливания СО2 [Текст] / Г. Рябов, О. Фоломеев, Д. Санкин, К. Ханеев, И. Бондаренко, Д. Мельников // Электрические станциию. – 2010. -- № 2. – С. 2 -- 11.

Jukkola, G. An Alstomvision of future CFB technology based power plant concepts [Text] / G. Jukkola, G. Liljedahl, N. Nsakala, J.X. Morin, H. Andrus // Proceedings of the 18th International Conference on Fluidized Bed Combustion. -- Toronto, Canada. – 2005.

Eriksson, T. Developmentand Demjnstration of Flexi-Burn CFB Technology [Electronic resource] / T. Eriksson // Seminar on Carbon Capture and Storage. -- Espoo, Finland. – 2010. – November. -- (https://www.vtt.fi/files/projects/ccsfinland/seminaari2010/11-eriksson.pdf).

Anthony, E.J. Sulfation Phenomena in Fluidized Bed Combustion Systems [Electronic resource] / E.J. Anthony, D.L. Granatstein // Progress in Energy and Combustion Science. -- 2001. – Vol. 27. – No. 2. -- P. 215 -- 236. – (DOI: 10.1016/S0360-1285(00)00021-6).

Leckner, B. Optimization of emission from fluidized bed boilers [Text] / B. Leckner // Int. J. Energy Res. – 1992. – Vol. 16. – No. 5. -- P. 351 -- 356.

Li1, J.F. Operational status of 300 MW CFB boiler in China [Text] / J.F. Li1, J.H. Mi1, J.H. Hao [et al.] // Proceedings of International Conference FBC 20 (May 18 – 21, 2009). – China, Xian. -- 2009. -- P. 243 – 246.

Antonenko, E. Startup the first 330 MW CFB unit in Russia at Novocherkasskay TPP [Text] / E. Antonenko [et. al.] // Proceedings of 12th International Conference on CFB (May 23 -- 26, 2017). -- Krakow, Poland. – 2017. – P. 1087 -- 1092.

Liu, H. Sulfation behavior of limestone under high CO2 concentration in O2/CO2 coal combustion [Electronic resource] / H.Liu, S.Katagiri, U.Kaneko [et al.] // Fuel. – 2000. – Vol. 79. – No. 8. – P. 945 -- 953. -- (DOI: 10.1016/S0016-2361(99)00212-4).

Snow, M.J.H. Direct sulfation of calcium carbonate [Text] / M.J.H. Snow, J.P. Longwell, A.F. Sarofim // Industrial & Engineering Chemistry Research. – 1988. – Vol. 27. – No. 2. – P. 268 – 273.

Garcia-Labiano, F. Determination of sulfur release and its kinetics in rapid pyrolysis of coal [Text] / F. Garcia-Labiano, E. Hamparlsoumian, A. Williams // Fuel. – 1995. -- Vol. – 74. – No. 7. – P. 1072 -- 1079.

Luning, Turn. Behaviors of S02 Emission and Removal during Coal Combustion in Oxy-fuel CFB Condition [Text]: Technical Report of State key laboratory of coal combustion, Huazhong University of science and technology / Luning Turn, Hanping Chen, Zhenluii Chen, Wei Yang, Haiping Yang, Xiannua Wang. -- Wuhan, 430074, P. R. China, 2010.

Lupiáñez, C. Influence of gas-staging on pollutant emissions from fluidized bed oxy-firing [Text] / C. Lupiáñez, L.I. Díez, L.M. Romeo // Chemical Engineering Journal. – 2014. – No. 256. -- P. 380 -- 389.

Tan, Y. Experiences and results on a 0.8 MWth oxy-fuel operation pilot-scale circulating fluidized bed [Text] / Y. Tan, L. Jia, Y. Wu, E. Anthony // Applied Energy. – 2012. – No. 92. – P. 343 -- 347.

De Las Obras-Loscertales, M. Sulfur retention in an oxy-fuel bubbling fluidized bed combustor: Effect of coal rank, type of sorbent and O2/CO2 ratio [Text] / M. De Las Obras-Loscertales, L. De Diego, F. García-Labiano, A. Rufas, A. Abad, P. Gayán, J. Adánez // Fuel. – 2014. – No. 137. – P. 384 -- 392.

Li, Y. SO2 capture and attrition characteristics of a CaO/bio-based sorbent [Text] / Y. Li, H. Qi, J. Wang // Fuel. – 2012. – No. 93. –P. 258 -- 263.

Mathieu, Y. Adsorption of SOx by oxide materials: A review [Text] / Y. Mathieu, L. Tzanis, M. Soulard, J. Patarin, M. Vierling, M. Molière // Fuel Processing Technology. – 2014. – No. 114. – P. 81 -- 100.

Varol, M. Emission characteristics of co-combustion of a low calorie and high sulfur–lignite coal and woodchips in a circulating fluidized bed combustor: Part 1. Effect of excess air ratio [Text] / M. Varol, A.T. Atimtay, H. Olgun, H. Atakül // Fuel. – 2014. – No. 117. – P. 792 -- 800.

Magdziarz, A. Modelling of pollutants concentrations from the biomass combustion process [Text] / A. Magdziarz, M. Wilk, M. Zajemska // Chemical and Process Engineering/ -- 2011. – No. 32. – P. 423 -- 433.

Zajemska, M. Formation of pollutants in the process of co-combustion of different biomass grades [Text] / D.M. Zajemska, H Radomiak, A. Poskart // Pol. J. Eniron. – 2014. – No. 23. – P. 1445 -- 1448.

Zajemska, M. The impact of co-firing sunflower husk pellets with coal in a boiler on the chemical composition of flue gas [Text] / M. Zajemska, A. Poskart // Energy and Fuel. – 2017. -- No. 14.

DOI: http://dx.doi.org/10.34831/EP.2019.1057.44207