| Title: | Simulacija procesa in gospodarnosti izločanja ogljikovega dioksida iz dimnih plinov termoelektrarn |
|---|
| Authors: | ID Kekec, Primož (Author)
ID Samec, Niko (Mentor) More about this mentor...  |
|---|
| Files: |  UNI_Kekec_Primoz_2012.pdf (1,42 MB)
MD5: 1F4811930A3F60356FD1700C75B6D0D3
PID: 20.500.12556/dkum/4ddc0612-c00c-4a6e-bdcc-5fcdb1bbe704
|
|---|
| Language: | Slovenian |
|---|
| Work type: | Undergraduate thesis |
|---|
| Typology: | 2.11 - Undergraduate Thesis |
|---|
| Organization: | FS - Faculty of Mechanical Engineering
|
|---|
| Abstract: | V diplomskem delu je bil obravnavan proces za izločanje ogljikovega dioksida (CO2) iz dimnih plinov termoelektrarn, angleško imenovan »Calcium Looping« [7,21]. Ta proces je ena od možnih rešitev v sklopu tehnologij za tako imenovani CCS. Kar je angleška kratica za »Carbon Capture and Storage« in v prevodu pomeni zajem in shramba ogljika. Pri teh tehnologijah je CO2 izločen iz dimnih plinov, očiščen, utekočinjen, transportiran in shranjen na geološko primerni lokaciji. Cilj teh tehnologij je zmanjšanje CO2 izpustov, ki nastanejo pri zgorevanju fosilnih goriv. Koncentracija tega toplogrednega plina že sedaj v atmosferi previsoka in bo zaradi potrebe svetovnega prebivalstva po energiji, ta koncentracija le še naraščala. CCS predstavlja eno od možnih rešitev, zraven obnovljivih virov energije v izogib večjim klimatskim spremembam. Ob procesu »Calcium Looping« so tukaj še: izgorevanje v atmosferi »Oxy-fuel« [14], kemijsko ločevanje CO2 s pomočjo aminov [3], izgorevanje »Chemical Looping« [18] itd.
»Calcium Looping« je krožni proces v katerega sta vezana reaktorja s tehnologijo zvrtinčenih plasti (angl. Fluidized bed). V prvem reaktorju, kateri se imenuje »Carbonator«, se CO2 veže s Kalcijevim oksidom (CaO) v apnenec (CaCO3), pri temperaturi med 600-700 °C. To je prikazano v reakciji št.1, ki je eksotermna. Kar pomeni da nastane toplota, ki se lahko uporabi za pridobivanje pare.
CaO+〖CO〗_2→〖CaCO〗_3-∆H (Reakcija št. 1)
〖CaCO〗_3→CaO+〖CO〗_2+∆H (Reakcija št. 2)
∆H=168,5 [kJ/〖mol〗_CaO ]
Mešanica plina in trdih delcev, ki ga turbulentna zvrtinčena plast odnaša iz reaktorja se loči v ciklonu. Plin se najprej ohladi, očisti prašnih delcev in je nato izpuščen v atmosfero. Trdna snov, ki je sestavljena iz apnenca in CaO se deloma ponovno vrne v »Carbonator« in deloma prenesena v drugi reaktor imenovan »Regenerator«, kjer se pri temperaturi med 850-900°C ponovno loči na CaO in CO2. Ta proces, ki je endotermni in porabi toploto iz okolice, je opisan v reakciji št. 2. Da zagotovimo dovolj visoko temperaturo in toploto za reakcijo moramo v tem reaktorju izvajat »Oxy-fuel« zgorevanje, kar pomeni da poteka v atmosferi iz kisika. Nastali plin, ki je v veliki meri sestavljen iz CO2 in vodne pare, ter CaO je vodeno do ciklona, kjer se ločita plin in trdna snov. Plin se nato ohladi, filtrira malih delcev, vodna para pa kondenzirana. CO2 se nato utekočini in je tako primeren za nadaljnji transport. Trdna snov sestavljena iz CaO se delno povrne v »Regenerator« in delno vodi v »Carbonator« tako, da se s tem zaključi krožni proces. Toplota, ki se odvaja pri ohlajanju izhodnih plinov iz obeh reaktorjev je prav tako primerna za pridobivanje pare.
Za kontinuirano vodenje Calcium Looping procesa so bistvenega pomena tri veličine:
Space Time (τ)
Je veličina, ki opisuje maso CaO-a v reaktorju (nCaO) izraženo v molih, deljeno s plinskim tokom CO2 (FCO2) v vhodnem dimu izraženo z moli na uro.
τ=n_CaO/F_(〖CO〗_2 ) ∙60 [min]
To je teoretično potreben čas, da se CaO veže s CO2-jem v apnenec. Tem večji je »Space Time«, tem večji bo delež vezanega CO2-ja [9]. Iz teorije je razvidno, da mora ta čas biti vsaj 20 min, da se izloči željenih 90 % CO2-ja [27].
Looping Ratio (LR)
Je razmerje toka CaO med »Regenerator«-jem in »Carbonator«-jem (FCaO), merjeno v molih na uro, deljeno s plinskim tokom CO2 (FCO2) v vhodnem dimu, izraženo prav tako v molih na uro.
Looping ratio=F_CaO/F_(〖CO〗_2 )
Iz teorije je razvidno, da priporočljivo razmerje med 5-20, pri čemer večje razmerje pomeni večji odstotek vezanega CO2-ja kar pa je hkrati povezano z večjimi stroški [27].
Make-up Ratio
Sposobnost vezanje in izločanja CaO s CO2 je sicer v teoriji krožni proces, a se v praksi ta zmanjšuje [8]. Zaradi tega se dodaja svež apnenec (Make up) in v enaki meri odvzema izrabljen. Ta »Make-up« se nastavi kot razmerje med tokom dodanega apnenca (FCaCO3) in plinskim tokom CO2-ja (F |
|---|
| Keywords: | »Calcium Looping«, stroški proizvodnje električne energije, stroški izločanja CO2 iz dimnih plinov, apnenec, zajem in shramba ogljika |
|---|
| Place of publishing: | Maribor |
|---|
| Publisher: | [P. Kekec] |
|---|
| Year of publishing: | 2012 |
|---|
| PID: | 20.500.12556/DKUM-22699 |
|---|
| UDC: | 628.5:621.311.2(043.2) |
|---|
| COBISS.SI-ID: | 16761110 |
|---|
| NUK URN: | URN:SI:UM:DK:OZUORN2O |
|---|
| Publication date in DKUM: | 23.05.2012 |
|---|
| Views: | 2559 |
|---|
| Downloads: | 155 |
|---|
| Metadata: |    |
|---|
| Categories: | KTFMB - FS
|
|---|
|
:
|
Copy citation |
|---|
| | | | Average score: | (0 votes) |
|---|
| Your score: | Voting is allowed only for logged in users. |
|---|
| Share: |  |
|---|
Hover the mouse pointer over a document title to show the abstract or click
on the title to get all document metadata. |
