OxyCar-FBC Oxygen Carriers in Fluidized Bed Combustion of Biomass for Higher Efficiency, Reduced Emissions and (or) Negative CO2

Das Projekt OxyCar-FBC setzte auf die Verbesserung der Verbrennungseigenschaften von biogener Brennstoffe in innovativen Wirbelschichttechnologien mit zusätzlicher Emissionsreduktion. Mineralien und Abfallstoffe, die reich an bestimmten Übergangsmetalloxiden (insbesondere Fe und Mn) sind, haben die Fähigkeit, durch Brenngase reduziert und unter bestimmten Bedingungen, die durch ihre thermodynamischen Eigenschaften bestimmt werden, durch Luft oxidiert zu werden. Das Ziel des OxyCar-FBC-Projekts war die Untersuchung solcher fester Sauerstoffträger als Bettmaterial in Technologien für Wirbelschichtverbrennung von Biomasse. Es wurden drei aktuelle und zukunftsträchtige technische Anwendungen behandelt:

1) Oxygen-Carrier Aided Combustion (OCAC) beinhaltet die direkte Verwendung von Sauerstoffträgern in bestehenden Wirbelschichtverbrennungsanlagen, um die Emissionen zu reduzieren und den thermischen Wirkungsgrad durch einen geringeren Luftbedarf zu verbessern.

2) Chemical-Looping Combustion mit CO2-Abscheidung (CLC – negatives CO2) verwendet Sauerstoffträger und ein durchdachtes Verbrennungsprinzip, bei dem CO2 bei geringem Kostenaufwand abgeschieden werden kann, da keine aktive Gasabtrennung erforderlich ist.

3) Chemical-Looping Combustion ohne CO2-Abscheidung (CLC – ohne Abscheidung) ist ähnlich wie obiges Prinzip, aber die Kosten für die Kompression des CO2 entfallen. Stattdessen besteht der Zweck dieser Technologie darin, verbesserte Dampfdaten durch verringerte Korrosion und die Reduktion von Emissionen zu erreichen.

Ausgangssituation

Bisherige Arbeiten im Bereich OCAC und CLC für feste Brennstoffe haben sich auf das Mineral Ilmenit konzentriert. Manganerze haben ähnliche Kosten wie Ilmenit, sind aber im Allgemeinen reaktionsfreudiger gegenüber dem Brenngas. Auch der Betrieb in diversen Pilotanlagen zeigte vielversprechende Ergebnisse. Mit Eisenabfällen wird eine ähnliche Reaktivität wie mit Ilmenit erwartet, jedoch bei wesentlich geringeren Kosten. Daher wird sich das Projekt auf Manganerze und Eisenabfälle konzentrieren. Der Hauptzweck des OxyCar-FBC-Projekts war die Untersuchung neuer kommerziell attraktiver Sauerstoffträgermaterialien für die oben beschriebenen Anwendungen mit Biomasse als Brennstoff. Die Kombination aus Sauerstoffträger und Biomasse kann zu unerwarteten Wechselwirkungen führen und muss genauer erforscht werden. Im Projekt wurden diese Themen experimentell untersucht, wobei die einzigartige Laborinfrastruktur der Projektpartner von großem Nutzen war. Darüber hinaus wurde das vielversprechendste Material im kommerziellen Betrieb für OCAC in einem 10-MW-Kessel mit zirkulierender Wirbelschicht und teilweise auch in einer 100-MW-Wirbelschichtanlage getestet.