ΑεριοποΙηςη
Ειςαγωγη Ιστορική Ανασκόπηση Σημασία Αεριοποίησης Φωταέριο 2ος Παγκόσμιος Πόλεμος Πετρελαϊκή Κρίση – Γαιάνθρακας Προστασία Περιβάλλοντος – Βιόμαζα Σημασία Αεριοποίησης Αεριοποίηση: ο δρόμος προς καθαρή ενέργεια από βρώμικο καύσιμο
Η χημεια της Αεριοποιηςης Η Πορεια των δραςεων
Η χημεια της Αεριοποιηςης Οι Αντιδραςεις Αεριοποίηση με διοξείδιο του άνθρακα (Boudouard) C + CO2 → 2CO ΔΗ = 173 kJ/mol Αεριοποίηση με υδρατμό (αντίδραση υδραερίου) C + H2O → CO + H2 ΔΗ = 136 kJ/mol Αεριοποίηση με υδρογόνο (αναγωγική αεριοποίηση) C + 2Η2 → CΗ4 ΔΗ = -87kJ/mol Αντίδραση μετάπτωσης (Water Gas Shift) CO + H2O → CO2 + H2 ΔΗ = -41 kJ/mol
Τεχνολογια Αεριοποιηςης Ταξινομηςη Τεχνολογιων Τεχνολογια Αεριοποιηςης Ταξινομηςη Τεχνολογιων Τρόπος Μεταφοράς Θερμότητας Αυτόθερμη Αλλόθερμη Τρόπος Μεταφοράς Βιόμαζας Ρευστοστερεά Κλίνη Σταθερή Κλίνη Παρασυρόμενη Κλίνη Φυσική Κατάσταση Απομάκρυνση Στερεού Υπολείμματος Ρευστή Σκωρία (άνω του σημείου τήξεως τέφρας) Μη Ρευστή Σκωρία (κάτω του σημείου τήξεως τέφρας)
Τεχνολογια Αεριοποιηςης Αυτοθερμη Αεριοποιηςη Τεχνολογια Αεριοποιηςης Αυτοθερμη Αεριοποιηςη
Τεχνολογια Αεριοποιηςης Αλλόθερμη Μεταφορά θερμότητας μέσο θερμού ρεύματος ρευστού (στερεό ή αέριο) Πολύπλοκα συστήματα Θερμικές απώλειες Παραγωγή αερίου μέσης θερμογόνου δύναμης Αυτόθερμη Τροφοδοσία συστήματος με αέρα ή Ο2, καύση μέρος του υλικού για κάλυψη θερμικών αναγκών Βέλτιστη μεταφορά θερμότητας Απλή κατασκευή αντιδραστήρα Παραγωγή αερίου κατώτερης θερμογόνου δύναμης VS
Χρηςη Αεριου
Επιλογη Καταλληλου Αεριοποιητη Η επιλογή του αεριοποιητή εξαρτάται γενικά από: Τις απαιτήσεις προεπεξεργασίας πρώτης ύλης Τον ρυθμό παραγωγής ενέργειας Τις απαιτήσεις για χρόνο εκτός λειτουργίας Τη θερμογόνο δύναμη του αερίου (αέριο μικρής, μέσης και μεγάλης θερμαντικής αξίας) Την θερμοκρασία και την πίεση Την επιτρεπόμενη καθαρότητα του αερίου όσο αφορά το θείο, διοξείδιο του άνθρακα κ.α. Στην επιτρεπόμενη καθαρότητα του αερίου (πίσσα, τέφρα, κ.α.) Την διαθεσιμότητα, τον τύπο και το κόστος της βιόμαζας Τις τοποθεσίες εγκατάστασης του αεριοποιητή και της τελικής χρήσης των προϊόντων και των επιδράσεών τους Τους περιορισμούς μεγέθους.
Τυπικοι Βιομηχανικοι Αεριοποιητες
Τυπικοι Βιομηχανικοι Αεριοποιητες Co – current or Downdraft Απλός στον σχεδιασμό του Αέριο με λίγα συμπυκνώσιμα οργανικά < 1 g/Nm3 Υγρασία τροφοδοσίας 10-20 w/w Βαθμός απόδοσης 50 ~ 80% Μόνο για ‘μικρές’ εφαρμογές 3MWth – 1MWe Απαιτείται ομοιομορφία πρώτης ύλης και μικρό ποσοστό υγρασίας Κίνδυνος συσσωματωμάτων - φραγή
Τυπικοι Βιομηχανικοι Αεριοποιητες Cοunter – current or Updraft Απλή και αξιόπιστη τεχνολογία Υψηλή απόδοση Βαθμός απόδοσης 85% Μέγιστο μέγεθος μονάδας 30MWth Τροφοδοσία με μέγιστη υγρασία 50% Αέριο με μεγάλη περιεκτικότητα σε πίσσες 100 g/Nm3
Τυπικοι Βιομηχανικοι Αεριοποιητες Ρευςτοςτερεα κλινη Μεγάλη εμπειρία από τα διυλιστήρια Δέχεται πληθώρα πρώτων υλών Εκμηδένιση φαινομένων μεταφοράς Μεγάλα μεγέθη -50 MW Προσοχή στην επιλογή μέσου ρευστοαιώρησης Ανάγκη μελέτης τέφρας πρώτων υλών για αποφυγή συσσωματώματος
Τεχνολογια Αεριοποιηςης Entrained flow Απαιτείται μεγάλη προκατεργασία πρώτης ύλης για μικρή κοκκομετρία Πολύ υψηλή θερμοκρασία >1000 oC με κίνδυνο συσσωματώματος Παραγωγή αερίου με μικρή περιεκτικότητα σε συμπυκνώματα Εγκαταστάσεις μεγάλου μεγέθους 300MWth
Τεχνολογια Αεριοποιηςης BGL: British Gas Lurgy HTW: High Temperature Winkler KRW:Kellog–Rust–Westinghouse
TEXACO
E – GAS
Εμπορικοτητα Αεριοποιητων 75% Downdraft 20% Fluidized Bed 2.5% Updraft 2.5% Άλλα
Αεριο Προϊον Αποτελείται από: H2 CH4 CO CO2 Υδρατμό Πίσσες Ιπτάμενα σωματίδια Διάφορους ρυπαντές (H2S, NH3, HCl κ.α.)
Καθαριςμος Αεριου Συςτηματα Συγκρατηςης Σωματιδιων Κυκλώνες Απλό σύστημα d > 5 μm, 450<T<1000 oC Φίλτρα Σακκόφιλτρα: d> 0.05 μm, T = 250 oC Κεραμικά – cantle like Ηλεκτροστατικά
Καθαριςμος Αεριου Χαρακτηριςτικα Πιςςων Χαρακτηριστικά πισσών Οργανικές ενώσεις με πολλά άτομα άνθρακα. Διακρίνονται σε πίσσες με: Χαμηλό μοριακό βάρος (B.P. < 300 oC ) Υψηλό μοριακού βάρος Αρωματικές ενώσεις ή ενώσεις με μόρια –ΟΗ Η αφαίρεσή τους απαιτείται για την περαιτέρω χρήση του αερίου
Καθαριςμος Αεριου Τεχνολογιες Απομακρυνςης Πιςςων Τεχνικές απορρόφησης (π.χ. ενεργός άνθρακας) Πλυντρίδες με νερό ή οργανικούς διαλύτες Πρόβλημα διαχείρισης απόνερων Χρήση οργανικών διαλυτών Δύσκολη ανάκτηση Καταλυτική διάσπαση Σε αντιδραστήρες σταθερής κλίνης με χρήση δολομίτη ή ασβέστη σε υψηλές θερμοκρασίες Χρήση των παραπάνω υλικών ως μέσω ρευστοαιώρησης Συνδυασμός φυσικών και χημικών διεργασιών (OLGATM) Δέσμευση και χρήση των πισσών
Επιλογη Μεθοδου Καθαριςμου Αεριου Εν θερμό Υψηλή απόδοση σε συστήματα μετατροπής βιόμαζας σε ενέργεια Δεν παράγονται απόνερα Οι ‘βαριές’ πίσσες μετατρέπονται σε ‘ελαφριές’ Ακριβότερη Σε ερευνητικό στάδιο Με ψύξη του αερίου Μείωση προβλημάτων συμπύκνωσης πισσών Εφαρμοσμένη τεχνολογία Προβλήματα απόνερων Μειωμένη θερμική εκμετάλλευση
Χρηςη Αεριου Για παραγωγη Ηλεκτρικης Ενεργειας Αεριοςτροβιλοι Χρηςη Αεριου Για παραγωγη Ηλεκτρικης Ενεργειας Αεριοςτροβιλοι
Χρηςη Αεριου Για παραγωγη Ηλεκτρικης Ενεργειας με Στοιχεια Καυςιμου
Διαγραμμα Ροης
Εγκαταςταςεις BIGCC Τα κύρια τμήματα μιας μονάδας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας ΙGCC είναι: Μονάδα αεριοποίησης συμπεριλαμβανομένης και επεξεργασίας τροφοδοσίας Σύστημα ανάκτησης θερμότητας του αργού αερίου Επεξεργασία καθαρισμού του αργού αερίου Αεριοστρόβιλος Ατμοπαραγωγός Ατμοστρόβιλος
Αεριοποιητης και Συνδιαςμενος Κυκλος (IGCC – BIGCC)
BIO REGINERY
The Värnamo Plant 6 MWe 18 MW θερμική Τροφοδοσία: Δασικά Υπολείμματα RDF Ξύλο Ενεργειακά φυτά Άχυρο Αέριο : 5.3-6.3 MJ/Nm3 Αποφυγή σχηματισμού πισσών
The ARBRE Plant 8 MWe n = 30.6% Τροφοδοσία: Δασικά Υπολείμματα Ιλύς
Απλοποιημενο Διαγραμμα Ροης Παραγωγης Η2 Για Συνθεςη Αμμωνιας με τη Χρηςη Ελληνικου Λιγνιτη (Α.Ε.Β.Α.Λ.)
Αλλοθερμη Αεριοποιηςη με Ανακυκλοφορια Σκωριας
Αλλοθερμη Αεριοποιηςη με Αντιδραςτηρες Τυπου Περιςτροφικου Κλιβανου