Sistemul de alimentare uscată - o prezentare generală a subiectelor ScienceDirect

Termeni asociați:

Gazificare
Azot
Gazificatoare
Cărbune pulverizat
Gaz purtător
Hrana pentru nămol
Lock Hopper

Descărcați în format PDF

Despre această pagină

Analiza disponibilității centralelor electrice integrate cu ciclu combinat de gazificare (IGCC)

3.4.1 Sistem de alimentare

Problemele legate de sistemele de alimentare cu nămol și de hrană uscată tind să fie diferite. O problemă principală legată de sistemul de alimentare cu nămol este depunerea particulelor atât în rezervoarele de stocare, cât și în conductele de aspirație (în special în amonte de pompa de nămol în timpul perioadelor de oprire). Acest lucru poate fi evitat asigurând mișcarea permanentă a nămolului. Majoritatea IGCC alimentate cu nămol folosesc rezervoare de stocare a nămolului, care pot reduce timpul de nefuncționare neplanificat al morilor de tije. Mai mult, majoritatea plantelor (cu excepția Tampa) au două pompe de nămol cu capacitate de 50–100% fiecare.

O decizie similară este necesară pentru sistemele alimentate uscat. Numărul și capacitatea morilor au o influență decisivă asupra disponibilității unității de preparare a combustibilului. Morile cu role de 2 × 60% de la Puertollano au fost identificate ca fiind insuficient de robuste (Peña, 2005) și că au contribuit în mod important la întreruperi. Morile de 3 × 50% utilizate în Buggenum asigură o disponibilitate crescută a unității de preparare a combustibilului. IGCC-urile cu hrană uscată sunt, desigur, preocupate de probleme comune legate de transportul și depozitarea cărbunelui măcinat, de ex. conectarea dispozitivelor de strângere sau înfundarea transportoarelor, așa cum se experimentează la Puertollano. Mai mult, nu este banal să se mențină o fluidizare stabilă și un control adecvat al presiunii în sistemele de transport cu fază densă și să se stabilească un sistem vital și rezonabil de prevenire a exploziei de praf de cărbune.

O problemă comună pentru ambele sisteme de alimentare este amestecarea corectă a materiilor prime pentru a garanta caracteristicile adecvate și previzibile ale materiei prime a gazificatorului. Acest lucru este de o importanță decisivă, deoarece ajustarea condițiilor de gazeificare, îndepărtarea zgurii și parametrii de răcire a gazului brut se bazează pe proprietățile prevăzute ale materiei prime.

Tehnologia procesului de gazeificare

Pregătirea furajelor

Există două sisteme principale de alimentare pentru alimentarea unui combustibil solid într-un gazificator sub presiune. Unii licențiatori, cum ar fi GE Energy (GEE), Universitatea de Știință și Tehnologie din China de Est (ECUST) și ConocoPhillips (E-Gas) folosesc o suspensie de cărbune sau cocs - apă, în timp ce Shell, Siemens și Mitsubishi utilizează sisteme de alimentare uscată.

Într-un sistem de alimentare uscată, cocsul sau cărbunele sunt măcinate și uscate împreună cu un agent de flux într-o moară cu role cu un circuit de uscare cu gaz fierbinte, similar cu cel utilizat în centralele electrice convenționale cu cărbune pulverizat. Solidele pulverizate sunt alimentate printr-un sistem de buncăr de blocare în vasul de alimentare sub presiune. Coca-cola este apoi transportată la arzătoare din vasul de alimentare prin transport pneumatic în faza densă. Gazul purtător este de obicei azot pur din unitatea de separare a aerului (ASU), dar pentru unele aplicații chimice în care azotul este nedorit, poate fi utilizat CO2. În general, un sistem de alimentare uscată contribuie la o eficiență mai mare a gazificatorului. Cu toate acestea, cantitatea de gaz purtător necesară pentru transportul pneumatic al solidelor în gazificator crește odată cu presiunea. Limita economică pentru sistemele de alimentare uscată este, în general, considerată a fi de aproximativ 40 bar.

Pentru sistemele de alimentare umedă, nămolul este fabricat într-o moară cu tije în care este pre-zdrobită (

50 mm) se alimentează cocs, agent de flux și apă. Solidele sunt măcinate într-un proces de măcinare umedă la o dimensiune de aproximativ 100 μm. De obicei, nămolul este pompat la presiunea reactorului de către o pompă cu piston cu membrană, care permite funcționarea gazificatorului până la 80 de bari. Acesta poate fi un avantaj pentru unele aplicații chimice. Conținutul de apă al nămolului este de obicei cuprins între 35 și 40%. Necesitatea de a evapora apa din nămol din gazificator reduce eficiența sistemelor de alimentare cu nămol.

Tehnologii de cărbune curat pentru generarea avansată de energie

7.5 Necesități de cercetare IGCC

Sunt necesare mai multe domenii de cercetare și dezvoltare pentru a continua tehnologia IGCC și integrarea captării și stocării CO2 [7]. Acestea sunt, în general, împărțite în domenii de disponibilitate și fiabilitate, modelare și simulare, proces și componente și captare de precombustie. În ceea ce privește disponibilitatea și fiabilitatea, ambele trebuie crescute; trebuie să existe o creștere a robusteții prin prevenirea zgurării, murdăriei și coroziunii; iar sistemele de alimentare uscată necesită optimizare sau trebuie dezvoltate altele noi. Nevoile de cercetare pentru modelare și simulare includ acumularea de baze de date pentru modelarea substanțelor și a proceselor, dezvoltarea de modele pentru optimizarea gazificării și modelarea și simularea gazificatorilor.

În domeniul proceselor și componentelor, căile de cercetare includ dezvoltarea metodelor de utilizare a căldurii la temperaturi ridicate fără a scădea disponibilitatea, îmbunătățirea tehnologiilor de curățare a gazelor calde, optimizarea turbinelor de gaz pentru sinaguri, creșterea temperaturilor de intrare a turbinei de gaz, optimizarea foilor de flux și reducerea capitalului cheltuieli. Nevoile de cercetare legate de captarea precombustiunii în centralele electrice IGCC includ dezvoltarea unei turbine cu gaz optimizate alimentate cu hidrogen; optimizarea procesului prin integrarea tehnologiilor ASU, CO-shift și CO2; dezvoltarea modelării dinamice a întregului proces; și efectuarea analizei capacității de încărcare parțială și a captării variabile de CO2.

Gazificatoare

Siemens Gasifier

Dezvoltarea gazificatorului Siemens a început în anii 1970, iar prima fabrică comercială a fost construită în 1984. În 2006, Siemens a achiziționat tehnologia gazificatorului de la Future Energy. 34,35

Siemens, la fel ca GE, oferă gazeificatoare, turbine cu gaz și turbine cu abur, toate componente importante ale unei fabrici IGCC. 36 Gazificatorul, prezentat în Figura 4.15, este, de asemenea, aproximativ similar cu un gazificator GE în modul de stingere, prezentat în Figura 4.9. Există, totuși, diferențe semnificative. Gazificatorul Siemens dispune de un sistem de alimentare uscată, utilizând un dispozitiv de blocare a buncărului similar cu cel prezentat în Figura 4.5. 37 Buncărele sunt presurizate cu N2 sau CO2 la presiunea gazificatorului, aproximativ 2,8 MPa. 34,36 Un combustibil gazos este utilizat pentru preîncălzirea gazificatorului. Cărbunele și O2 sunt alimentate în partea superioară a gazificatorului, care funcționează la aproximativ 1.400 ° C. Gazificatorul este căptușit cu un perete membranar în locul unui refractar. Siemens oferă, de asemenea, o versiune căptușită refractară a gazificatorului lor pentru combustibili cu conținut scăzut de cenușă. O mare varietate de combustibili au fost gazificate. 38