Co-firing biomass and coal in oxy-fuel combustion – investigating the effects on high-temperature corrosion

Research Project, 2012 – 2016

Den stora tillgången på fossila bränslen (framförallt kol) gör att det pågår ett betydande arbete med att utveckla teknik för avskiljning och lagring av koldioxid (så kallad CCS teknik). Om CCS tekniken lyckas är det troligt att det kommer att underlätta för fossilberoende ekonomier att gå med på bindande klimatavtal (att den fossila bränsleresursen skall lämnas orörd är osannolikt). En lovande koldioxidavskiljningsteknik är oxyfuelförbränning i vilken ren syrgas används i stället för luft i syfte att skapa en hög koldioxidkoncentration i rökgasen, vilket underlättar efterföljande avskiljning och lagring av koldioxiden. Stora forskningsinsatser krävs för uppskalning och kommersialisering av oxyfuel-tekniken och ett av huvudområdena är högtemperaturkorrosionsförlopp i eldstaden som påverkas av de nya processbetingelser som uppstår då bränslet oxideras med ren syrgas. Sameldning av biomassa och kol i oxyfuel-processen skulle bidra till negativa koldioxidutsläpp samtidigt som biomassan utnyttjades i anläggningar med högre verkningsgrad än i dagen biomassaanläggningar (dvs en potentiellt ekonomiskt attraktiv lösning). Biomassa kännetecknas dock av sitt höga alkali- och klorinnehåll (speciellt från grödor, men även biomassa från skogsbruk), komponenter som är speciellt kritiska i högtemperaturkorrosion. För att ta reda på om sameldning i oxyfuel-system är en tekniskt hållbar lösning behöver grundläggande studier av förbränningskemin genomföras där biomassa sameldas med vanligt förekommande koltyper. Förändringar i såväl gasfas- som heterogen kemi behöver studeras för att ta fram grundläggande kunskaper och beräkningsmodeller som kan användas för bestämning av korrosionsförlopp i eldstadens olika delar. Detta arbete syftar till att skapa ny kunskap inom ett område där avdelningen för Energiteknik på Chalmers har byggt upp en internationellt erkänd kompetens; grundläggande förbränningskemi generellt och här specifikt i oxyfuel liksom i sameldningsprocesser. Arbetet kommer att publiceras i form av vetenskapliga artiklar, konferensbidrag samt i offentliga seminarier.