undefined

Investigation of biomass alkali release in a dual circulating fluidized bed chemical looping combustion system

Julkaisuvuosi

2021

Tekijät

Gogolev, Ivan; Pikkarainen, Toni; Kauppinen, Juho; Linderholm, Carl; Steenari, Britt Marie; Lyngfelt, Anders

Abstrakti:

Chemical looping combustion (CLC) of biomass is a promising technology for power generation with integrated carbon capture. In CLC, alkali content of biomass poses potential issues of bed agglomeration, as well as heat exchanger fouling and corrosion. The fate of biomass alkalis was investigated in a dual-interconnected circulating fluidized bed CLC system. Experiments were conducted in oxygen carrier aided combustion (OCAC) and CLC modes. Ilmenite and braunite oxygen carriers and three biomass fuels (wood pellets, wood char, straw pellets) were tested. Flue gas alkali emissions in the air reactor (AR) and fuel reactor (FR) were measured with a surface ionization detector (SID). Results showed that CLC operation yields gas-phase alkali emissions that are up to 15 times higher than in comparable OCAC operation. Results analysis concluded that increased alkali emissions in CLC arise from the steam atmosphere in the FR, whereby steam accelerates the decomposition of alkali compounds in the biomass. Retention of alkalis in the condensed phase was found to be >97% for ilmenite and >92% for braunite CLC operation. Up to 60–80% of the retention was attributed to fuel ash formation. The residual retention was attributed to absorption of alkalis by the oxygen carriers. Absorption likely occurred mainly through formation of alkali manganates and silicates in braunite, and formation of alkali silicates, aluminosilicates, manganates, and titanates in ilmenite. Gas-phase alkali emissions in the AR, although less than in the FR, were found to occur due to combustion of unconverted fuel carried over from the FR to the AR.
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy

Kauppinen Juho

Pikkarainen Toni Orcid -palvelun logo

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli:

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Lehti/Sarja

Fuel

Volyymi

297

Artikkelinumero

120743

Julkaisu­foorumi

56403

Julkaisufoorumitaso

2

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Osittain avoin julkaisukanava

Kustantajan version lisenssi

CC BY

Rinnakkaistallennettu

Ei

Muut tiedot

Tieteenalat

Kemia; Teknillinen kemia, kemian prosessitekniikka; Ympäristötekniikka

Avainsanat

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Kyllä

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.1016/j.fuel.2021.120743

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä