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Chimica e fluidodinamica della combustioneChimica e fluidodinamica della combustione
Reattori a letto fluido e combustione Reattori a letto fluido e combustione di di ““ opportunity fuelsopportunity fuels ””
Corso di Dottorato congiunto Polimi-Federico II Anacapri: 5-9 Ottobre 2009
Riccardo Chirone e Fabrizio Scala
IndiceIndice
Corso di Dottorato congiunto Polimi-Federico II - Anacapri: 5-9 Ottobre 2009
Reattori a letto fluido solido-gas
� Fenomenologia della fluidizzazione solido-gas� Regimi di fluidizzazione� Reattori a letto fluido bollenti� Fenomeno dell’elutriazione� Scambio termico � Bilancio di popolazione delle particelle reagenti
Combustori a letto fluido
� Vantaggi e svantaggi� Combustione di combustibili alternativi in reattori a letto fluido
�Destino del carbonio fisso�Destino delle materie volatili�Destino della componente inorganica
� Nuove tecnologie di interesse per i reattori a lett o fluido
Fenomenologia della fluidizzazione Fenomenologia della fluidizzazione solidosolido --gasgas
Rigimi di contatto Gas – Solido, dalle basse alle al te velocità del gas
Corso di Dottorato congiunto Polimi-Federico II - Anacapri: 5-9 Ottobre 2009
Fenomenologia della fluidizzazione Fenomenologia della fluidizzazione solidosolido --gasgas
la fase densa di un letto fluidizzato si comporta c ome un liquido
Corso di Dottorato congiunto Polimi-Federico II - Anacapri: 5-9 Ottobre 2009
Fenomenologia della fluidizzazione Fenomenologia della fluidizzazione solidosolido --gasgas
� Greatly improved bed-to-wall and bed-to-immersed surface heat transfer
� Reduced axial and lateral temperature gradients,minimizing the probability of hot spots, catalystsintering, and unwanted side reactions
� Ability to add or remove particles continuously orintermittently, without shutting down the process
� Reduced pressure drops (The pressure drop across the bed, once fluidized, essentiallyremains equal to only that required to support theweight of the bed.)
� Smaller catalyst particles, leading to improvedcatalyst effectiveness factors
� Ability to introduce (usually as a spray) modestquantities of liquid reactants that vaporize beforereacting or yield solid products upon reactioninside the bed.
� Substantial axial gas mixing, causing much larger deviations from plug flow than for packed bedreactors, thereby adversely affecting conversionsand selectivities
� For reactions where the particles themselves react,substantial particle mixing, greatly broadeningsolid residence time distributions relative tomoving beds
� Particle attrition because of particles colliding w itheach other and with fixed surfaces
� Wear on immersed tubes and other interiorsurfaces because of the particle impingement
� Entrainment of particles, causing loss of catalystand=or solid product, contributing to air pollution and requiring gas–solid separation equipment
� Increased risk because of complex hydrodynamics and difficulties in characterizingand predicting reactor performance
AdvantagesAdvantages DisadvantagesDisadvantages
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Fenomenologia della fluidizzazione Fenomenologia della fluidizzazione solidosolido --gasgas
velocità terminalevelocità di minima fluidizzazione
il solido raggiunge una condizione di incipiente fluidizzazione quando le perdite di carico del lett o
risultano uguali al peso del letto caricato.
Ergun (1952)
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Regimi di fluidizzazioneRegimi di fluidizzazione
Classificazione dei solidi secondo Geldard
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Regimi di fluidizzazioneRegimi di fluidizzazione
distribuzione dei solidi infunzione del regime di contatto
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Reattori a letto fluido bollentiReattori a letto fluido bollenti
elementi essenziali di un reattore a letto fluido bollente
Teoria della fluidizzazione a due fasiToomey and Johnstone (1952)
Il letto fluido può essere considerato composto di due fasi:
� la fase densa� la fase bolle
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Fenomeno dellFenomeno dell ’’elutriazioneelutriazione
si intende il fenomeno secondo il quale le particel le solide vengono eiettate dalla superficie del letto bollent e
nella zona di disimpegno del reattore e quindi allontanate dal reattore in quanto
trasportate dal gas in uscita
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Fenomeno dellFenomeno dell ’’elutriazioneelutriazione
I parametri necessari per la determinazione del TDH variano al
variare della correlazione
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Fenomeno dellFenomeno dell ’’elutriazioneelutriazione
Zenz and Weil (1958) introducono il concetto che il freeboard oltre il TDH si comporta come una linea di trasporto pneumat ico nelle
condizioni di “choking”.
Se Gsi (kg/m 2s) è la portata massima di particelle di diametro d pi che la corrente gassosa può trasportare nel caso ch e tutto
il letto sia costituito da particelle di diametro d pi, la quantità di materiale elutriato con il gas di dia metro d pi, Ei, è
data dal prodotto di Gsi per la concentrazione Xi delle particelle di diametro d pi nel letto:
Ei = Gsi * Xi
costante di elutriazione
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Fenomeno dellFenomeno dell ’’elutriazioneelutriazione
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Scambio termico Scambio termico
Il trasferimento di calore fra il solido fluidizzato, il gas e le superfici interne è estremamente efficace
Ricadute estremamente positive sono:
� uniformità della temperatura del letto� facilità di controllo della temperatura del letto
I meccanismi di scambio termico sono significativamente differenti nei differenti regimi di fluidizzazione
Le correlazioni per il calcolo dei coefficienti di scambio termico sono specifiche e vanno utilizzate nel loro range di applicabilità
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Scambio termico Scambio termico
Gas-Particle Heat Transfer Bed-to-Surface Heat Transfer
h = f1hpc + (1-f1)hgc + hr
particle convective heat transfer coefficient
gas convective heat transfer coefficient
radiant heat transfer coefficient
Gas to particle heat transfer coefficients are typically small, of the order of 5 - 20 W/m2K
Because of the very large heat transfer surface area provided by a mass of small particles (1 m3 of 100 µm particles has a
surface area of 30,000 m2), the heat transfer between gas and particles is rarely limiting in
fluidized bed heat transfer.
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Bilancio di popolazione delle particelle reagentiBilancio di popolazione delle particelle reagenti
Per solito si conosce:�Il peso del letto: W�La alimentazione: Fo, po(r)�La costante di elutriazione: K(r)
Si vuole calcolare:�La distribuzione granulometrica del materiale nel letto: pb(r)�Le correnti in uscita dal reattore: F1, p1(r), F2, p2(r)
Equazioni:
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Bilancio di popolazione delle particelle reagentiBilancio di popolazione delle particelle reagenti
= (dR/dt)reazione + (dR/dt)abrasione
Fenomeni di comminuzione di combustibili solidi in reattori a letto fluidizzato
Chirone, Massimilla and Salatino, Prog. Energy Combust. Sci. 17, 297 (1991)
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Applicazioni industriali Applicazioni industriali dei reattori a letto fluidizzato dei reattori a letto fluidizzato
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COMBUSTORI A LETTO FLUIDO
COMBUSTORI A COMBUSTORI A LETTO FLUIDOLETTO FLUIDO
Combustori a letto fluidizzatoCombustori a letto fluidizzato
� Feeding of coarse particle sizes of ‘‘crushed’’carbonaceous fuel compared to pulverized fuel-fired combustors, thus not requiring expensive, power-consuming fuel pulverization.
�Feeding of broad particle size ranges of carbonaceous fuels, thus not requiring the elimination of fine particles as set by stokers.
�Operates at low temperatures, eliminating ash slagging, reducing ash deposition, and allowing a greater variety of carbonaceous fuels to be effectively combusted.
�Can accomplish in-combustor desulfurization with limestone, generating a dry solid waste product and produce low NOx emissions without special controls.
�Characterized by high fluidized bed-to-surface heat transfer coefficients that result in compact heat exchanger surface even with the lower temperature driving forces relative to stokers and pulverized f uel-fired combustors.
�Combustion efficiency higher than stokers and comparable to pulverized fuel-fired combustors.
� Particle attrition because of particles colliding w ith each other and with fixed surfaces.
� Wear on immersed tubes and other interior surfaces because of the particle impingement.
� Entrainment of particles, contributing to air pollution and requiring gas-solid separation equipment.
� Increased risk because of complex hydrodynamics and difficulties in characterizing an d predicting reactor performance.
AdvantagesAdvantages DisadvantagesDisadvantages
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ENEL SULCIS – Letto Fluido Circolante da 800 MWt
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A
water gas analyzer
stack
5
5
PI
air
propane
bed discharge
water
water
PI
TI
TI
PITI
PI
TI
steam
TI
Flowmeters
nitrogen
bed sample
vacuum
cyclones
endoscope
camera
monitor
PCvaporizer
console
fuel
limestonebed m aterial
IRC IRC -- Combustore pilota a letto fluidizzato bollente Combustore pilota a letto fluidizzato bollente (potenza termica massima di 200 kW)(potenza termica massima di 200 kW)
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Fluidized bed
Splashing region
Fluidization air
DistributorFuel feed
Plenum
Freeboard
Char particles
Volatile matter
Air bubbles
Ejected bed particles
Exit gases
Collected fines
Cyclone
Cooling coils
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Schema di un letto fluido bollenteSchema di un letto fluido bollente
La tecnologia della combustione in letto fluidizzat o è caratterizzata da un’estrema flessibilità nell’utilizzo di combustib ili alternativi o di
basso pregio e dalla possibilità di ottenere elevate efficienze di combustione con una limitata emissione di sostanze inquinanti
La tecnologia della combustione in letto fluidizzat o è caratterizzata da un’estrema flessibilità nell’utilizzo di combustib ili alternativi o di
basso pregio e dalla possibilità di ottenere elevate efficienze di combustione con una limitata emissione di sostanze inquinanti
Volatili:fenomeni di
miscelazione e segregazione
Volatili:fenomeni di
miscelazione e segregazione
Carbonio fisso:fenomeni di
comminuzione ed elutriazione
Carbonio fisso:fenomeni di
comminuzione ed elutriazione
Molti combustibili alternativi presentano un elevato contenuto di sostanze volatili
Molti combustibili alternativi presentano un elevato contenuto dMolti combustibili alternativi presentano un elevato contenuto d i i sostanze volatilisostanze volatili
ProblematicheProblematicheProblematiche
Combustione a letto fluido di combustibili alternat iviCombustione a letto fluido di combustibili alternat ivi
Ceneri:fenomeni di
agglomerazione e formazione di depositi
Ceneri:fenomeni di
agglomerazione e formazione di depositi
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Fanghi essiccati
Pellets di paglia
Pellets di legno
Tipici combustibili alternativiTipici combustibili alternativi
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VOLATILIVOLATILIVOLATILI
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Combustion
Fuel feeding
Drying Devolatilization
Ignition
Time
Particle temperature
100-200°C 400-700°C 700-950°C
3-5s 10-100s 100-1000s
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Evoluzione della particella di combustibileEvoluzione della particella di combustibile
CO
2 co
ncen
trat
ion,
%
0
5
10
15
20
time, s
0 100 200 300 400 500 600
O2
conc
entr
atio
n, %
0
5
10
15
20
DEWATERED SLUDGE PELLETS
W=6.57g; Φ=9mm W=6.58g; Φ=7mm W=7.45g; Φ=7mm
CO
2 co
ncen
trat
ion,
%
0
5
10
15
20
STRAW PELLETS
time, s
0 100 200 300 400 500 600
O2
conc
entr
atio
n, %
0
5
10
15
20
W = 2.90g W = 3.17g W = 2.79g
CO
2 co
ncen
trat
ion,
%
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
WOOD PELLETS
time, s
0 100 200 300 400 500 600
O2
conc
entr
atio
n, %
0
5
10
15
20
W = 3.30g W = 2.92g
W = 3.14g W = 3.40g
DEVOLATILIZATION CHAR BURNOUT
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Tracciati di COTracciati di CO 22 e Oe O22 durante la combustione di una durante la combustione di una particella di combustibileparticella di combustibile
C
F0
FCP
FFP
FCF
FP
F0V F0F
Ec
F’
V
V’
F
F0CF
LUID
IZE
D B
ED
FR
EE
BO
AR
D
FVP
E’c
FV
F’V F’P
F’FPF’VP
V = Fase volatiliC = Fase particelle grossolaneF = Fase finiV’ = Fase volatili nel freeboardF’ = Fase fini nel freeboard
= Percorsi di combustione
= Flussi di volatili
= Flussi di carbonio fisso
Bilancio Globale sul Carbonio in un Letto Fluidizza toBilancio Globale sul Carbonio in un Letto Fluidizza to
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dSauter, mm
0.1 1 10
t D95
, s
1
10
100
1000
South-African coal- overpressurePolish coal - overpressureSewage sludge - overpressurerecycle polyethylene - overpressurepolyethylene - overpressurepolypropylene - overpressureWood Pellet - CO 2Straw Pellet - CO 2Sewage sludge -CO 2Stubington et al. (1997)Ross et al. (2000)
tmix
Pelletizedfuels
Confronto tra i tempi caratteristici della Confronto tra i tempi caratteristici della devolatilizzazione e della dispersione lateraledevolatilizzazione e della dispersione laterale
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Segregazione laterale di CO e COSegregazione laterale di CO e CO 22 in un combustore pilotain un combustore pilota
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Alimentazione combustibile
Freeboard
Bolle Endogene
Bolle Esogene
Particelle di Char
Fiamma di Volatili
Letto
Gas di Fluidizzazione
Alimentazione del
Combustibile
Gas in Uscita
SBSSBS
MBSMBS
Fenomeni di segregazione assiale durante la devolati lizzazioneFenomeni di segregazione assiale durante la devolati lizzazione
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500
600
700
800
900
1000
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
Elevation, m
Tem
eper
atur
e, °C
over bed,e=1.5
under bed,e=1.5
over bed,e=1.1
U = 0.66 m/s
Tipici profili assiali di temperatura in un combustore a letto fTipici profili assiali di temperatura in un combustore a letto f luidoluido
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CARBONIO FISSO (CHAR)
CARBONIO FISSO CARBONIO FISSO (CHAR)(CHAR)
t = 0 t = 300s t = 600s t = 900s t = 1200s t = 1800s t = 2100s d = 5.5mm d = 5.4mm d = 5.3mm d = 5.1mm d = 4.9mm d = 4.8mm d = 4.7mm x = 0 x = 0.72 x = 0.97 x = 1.0 x = 1.0 x = 1.0 x = 1.0
t = 0 t = 360s t = 780s t = 1800s d = 10.2mm d = 9.8mm d = 8.2mm d = 5.5mm x = 0 x = 0.19 x = 0.42 x = 0.75
ModalitModalit àà di combustione delle particelle di chardi combustione delle particelle di char
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Carbone bituminoso
Fanghi essiccati
Pelletized straw
t = 0 t = 300s t = 600s t = 1200s t = 2400s t = 3600s t = 5700s d = 10.8mm d = 10.3mm d = 10mm d = 9.5mm d = 8.9mm d = 8.3mm d = 7.2mm x = 0 x = 0.14 x = 0.24 x = 0.42 x = 0.68 x = 0.87 x = 1.0
Pelletized wood
t = 0 t = 300s t = 600s t = 1200s t = 1800s t = 2400s de = 7.6mm de = 7.1mm de = 6.4mm de = 5.7mm de = 4.2mm de = 2.2mm x = 0 x = 0.2 x = 0.36 x = 0.64 x = 0.84 x = 0.95
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ModalitModalit àà di combustione delle particelle di chardi combustione delle particelle di char
Cf,TfCs,Ts
Cc,Tc rs
r c
Fuel particle
Combustion front
Attrition front
Core
Shell
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ModalitModalit àà di combustione delle particelle di char con ceneri coe rentidi combustione delle particelle di char con ceneri coe renti
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Fenomeni di comminuzione delle particelle di charFenomeni di comminuzione delle particelle di char
� Frammentazione primariaCausa: sovrapressioni dovute alla devolatilizzazione e stress termici
Risultato: frammenti di dimensioni variabili� Frammentazione secondariaCausa: stress meccanici dovuti alle collisioni nel letto
Risultato: frammenti grossolani� Abrasione superficialeCausa: stress meccanici dovuti alle collisioni nel letto
Risultato: frammenti fini� Frammentazione percolativaCausa: raggiungimento di una porosità critica a conversioni elevate
Risultato: frammenti fini
LIKELIHOOD AND EXTENT OF ATTRITION PHENOMENA
IN THE VARIOUS COMBUSTOR SECTIONS Attrition mechanism PF SA IF
DE L L U DJ U U TBA
Ris
er
DR U U U CY U TBA TBA ST U U U A
ttriti
on
loca
tion
FD U TBA U
L: likely; U: unlikely; TBA: to be assessed. PF: primary fragmentation; SA: attrition by surface wear;
IF: fragmentation by impact loading. DE
DJ
FD ST
CYDR
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Importanza e ubicazione dei fenomeni di comminuzioneImportanza e ubicazione dei fenomeni di comminuzione
raw fuelchar: combustionchar:combustion+attrition
“coarse”char
“fine”char
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Effetto dei fenomeni di comminuzione sulla PSDEffetto dei fenomeni di comminuzione sulla PSD
•• Residence time of the fuel particles in the Residence time of the fuel particles in the different reactor sections (elutriation);different reactor sections (elutriation);
•• Mixing/segregation of the particles in each Mixing/segregation of the particles in each section;section;
•• External heat and mass transfer;External heat and mass transfer;•• Intraparticle diffusion and heat transfer;Intraparticle diffusion and heat transfer;•• TimeTime--temperature history; temperature history; •• Fuel burnoff (change of relevant Fuel burnoff (change of relevant
combustion/gasification regime);combustion/gasification regime);•• Fate of ash (melting/vaporization).Fate of ash (melting/vaporization).
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Influenza dei fenomeni di comminuzione sul destino delle Influenza dei fenomeni di comminuzione sul destino delle particelle di charparticelle di char
•• Ogni combustibile ha una sua reattivitOgni combustibile ha una sua reattivit àà intrinseca nei confronti di Ointrinseca nei confronti di O 22;;•• Combustibili di origine diversa possono avere reatt ivitCombustibili di origine diversa possono avere reatt ivit àà che differiscono di che differiscono di
diversi ordini di grandezza;diversi ordini di grandezza;•• LL’’ importanza relativa del trasporto di materia e dell a reazione chimportanza relativa del trasporto di materia e dell a reazione ch imica dipende imica dipende
dalla reattivitdalla reattivit àà del combustibile;del combustibile;•• La velocitLa velocit àà di combustione e la temperatura di picco delle part icelle dipendi combustione e la temperatura di picco delle part icelle dipen dono dono
dalla reattivitdalla reattivit àà del combustibile.del combustibile.
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ReattivitReattivit àà intrinseca del combustibileintrinseca del combustibile
0.1
1
10
100
1000
10000
100000
Anthr
acite
Coke
Bitum
inous
TDF, PET
Lignit
e
Biomas
s
Rea
ctiv
ity s
cale
BiomassaBiomassa
TDF (Pneumatici)TDF (Pneumatici)
Carbone bituminosoCarbone bituminoso
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Fenomeni di comminuzione di alcuni combustibiliFenomeni di comminuzione di alcuni combustibili
ξa
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
d 2/d 1
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0%1%3%4.5% Pelletized wood
d 2/d 1
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Pelletized straw
1% 3%4.5%
0%
ξa
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
d 2/d 1
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
4.5%
ξa
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0d 2/
d 10.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
4.5%
MDS
Polish coal
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Evoluzione delle dimensioni delle particelleEvoluzione delle dimensioni delle particelle
Pellets di paglia
Pellets di legno
Fanghi essiccati
Carbone bituminoso
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Abrasione superficiale delle particelle di charAbrasione superficiale delle particelle di char
Biomassa
Carbone bituminoso
Loss of particle connectivity
Breakage by mechanical stress
High rank coals
Medium rank coals
Biomassco
mbu
stio
n-as
sist
edat
triti
on
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Comminuzione assistita dalla combustioneComminuzione assistita dalla combustione
C
F
FO
FC P
FF PFC F
FP
E
FO C
FO F
c
C
F
FO
FC P
FF PFC F
FP
E
FO C
FO F
c
C
F
FO
FC P
FF PFC F
FP
E
FO C
FO F
c
BiomassaBiomassa
PneumaticiPneumatici
CarboneCarbone
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Bilanci di carbonio fisso per diversi tipi di combusti bileBilanci di carbonio fisso per diversi tipi di combusti bile
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CENERICENERICENERI
Destino delle ceneri di combustibile in un letto flu ido Destino delle ceneri di combustibile in un letto flu ido
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M
A
P
T
T
T
T
T
T
T
T
P
P
01.00XXX-01
01.00XXX-01
01.00XXX-01
01.00XXX-01
PC-AAA
M
FUEL
SA
ND
WATER
AIR
PROPANE
ANALYZERSS
STACK
COMPUTER
A: actuatorM: motorP: pressure sensorS: bed samplingT: temperature sensor
BURNER
SWITCH
GAS PROBE
SiO2
Sabbia (inerte)
K2O / Na2O
Ceneri
Eutettico T = 750 Eutettico T = 750 –– 800 800 °°CC
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Agglomerazione/defluidizzazione di un letto fluido Agglomerazione/defluidizzazione di un letto fluido
A B
CFresh quartz
Tbed=700°C Tbed=750°C
Tbed=850°C
1 mm
50 µµµµm
500 µµµµm
20 µµµµm
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Agglomerazione/defluidizzazione di un letto fluido Agglomerazione/defluidizzazione di un letto fluido
SEM micrographs of agglomeratesSEM micrographs of agglomeratesSEM micrographs of agglomerates
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Agglomerazione/defluidizzazione di un letto fluido Agglomerazione/defluidizzazione di un letto fluido
Corso di Dottorato congiunto Polimi-Federico II - Anacapri: 5-9 Ottobre 2009
Agglomerazione/defluidizzazione di un letto fluido Agglomerazione/defluidizzazione di un letto fluido
SEM/EDX elemental mapping of agglomerateSEM/EDX elemental mapping of agglomerateSEM/EDX elemental mapping of agglomerate
Si Al Na
K Ca Mg
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Agglomerazione/defluidizzazione di un letto fluido Agglomerazione/defluidizzazione di un letto fluido
Fuel property Effect
S
Ca
N
Cl
Cu
Na+K
Zn
Si
Trace elements
SO2 emissions
NH3 ,NO, N2O emissions
dioxins + furans
deposits and corrosion of the super heater
agglomeration of bed material
fate of trace elements
Courtesy of prof. L.E. Amand
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Effetti dei composti presenti nelle ceneri Effetti dei composti presenti nelle ceneri
UN ESEMPIO DI EFFETTO SINERGICO: velocità di corrosione di superfici tubiere nella combustione di rifiuti (Krause, 1986)
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0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
WASTE FRACTIONAL MASS (%)
CO
RR
OS
ION
RA
TE
(µµ µµm
/hr)
Valore medio pesato
Valore attuale
UN ESEMPIO DI EFFETTO SINERGICO: velocità di corrosione di superfici tubiere nella combustione di rifiuti (Krause, 1986)
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NUOVE TECNOLOGIE DI INTERESSE PER I REATTORI A LETTO
FLUIDO
NUOVE TECNOLOGIE NUOVE TECNOLOGIE DI INTERESSE PER I DI INTERESSE PER I REATTORI A LETTO REATTORI A LETTO
FLUIDOFLUIDO
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OxyOxy--combustioncombustion
� Production of energy from fossil fuel combustion results in the emission of greenhouse gas species, with the most significant fraction being CO2.
� Oxyfiring (or oxyfuel) technology can produce an almost pure CO2 outlet stream, by using pure oxygen instead of air for fuel combustion.
� Flue gas is partly recycled back into the furnace to control thetemperature.
� Although most of the research activity in oxyfiring has concentrated on pulverized coal boilers, recently the application of this technology to circulating fluidized bed (CFB) coal boilers has been demonstrated.
� CFBs appear to be particularly suited for oxyfiring conditions because of the fuel flexibility and better temperature control (which allows to reduce significantly the amount of recycled flue gas).
� However, a number of issues still need to be addressed in more detail to obtain a more fundamental understanding of the changes between oxyfiring and conventional air-fired combustion.
� Production of energy from fossil fuel combustion results in the emission of greenhouse gas species, with the most significant fraction being CO2.
� Oxyfiring (or oxyfuel) technology can produce an almost pure CO2 outlet stream, by using pure oxygen instead of air for fuel combustion.
� Flue gas is partly recycled back into the furnace to control thetemperature.
� Although most of the research activity in oxyfiring has concentrated on pulverized coal boilers, recently the application of this technology to circulating fluidized bed (CFB) coal boilers has been demonstrated.
� CFBs appear to be particularly suited for oxyfiring conditions because of the fuel flexibility and better temperature control (which allows to reduce significantly the amount of recycled flue gas).
� However, a number of issues still need to be addressed in more detail to obtain a more fundamental understanding of the changes between oxyfiring and conventional air-fired combustion.
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OxyOxy--combustioncombustion
Chemical looping combustionChemical looping combustion
( ) ( ) 1222 22 −+++→++ xyxymn OMmnOmHnCOOMmnHC
Fuel reactor
( ) ( ) xyxy OMmnOm
nOMmn +→
+++ − 22
2 21
Air reactor
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Chemical looping combustionChemical looping combustion
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��CLC is attractive and promising option for COCLC is attractive and promising option for CO22capturecapture--ready combustion of gaseous/solid ready combustion of gaseous/solid fuels, featuring inherent air separation. fuels, featuring inherent air separation.
�� Full proof of concept achieved. Demostration at Full proof of concept achieved. Demostration at the laboratory/pilot scale ongoing.the laboratory/pilot scale ongoing.
��Extensive testing of oxygen carriers has been Extensive testing of oxygen carriers has been carried out. Conflicting trends of key carrier carried out. Conflicting trends of key carrier properties: reactivity/resistance to wear/cost. properties: reactivity/resistance to wear/cost. Optimal carrier to be assessed. Optimal carrier to be assessed.
��CLC of solid fuels still at preliminary stage. Poor CLC of solid fuels still at preliminary stage. Poor contact between carrier and solid fuel. contact between carrier and solid fuel. Alternative schemes have been devised, all to Alternative schemes have been devised, all to be assessed.be assessed.