Paineistettu leijukerrospoltto

Abstract

Tässä kandidaatintyönä tehdyssä kirjallisuuskatsauksessa aiheena on paineistettu leijukerrospoltto. Tavoitteena on selvittää, miksi paineistettu leijukerrospoltto ei ole edennyt kaupalliselle tasolle ja mitkä ovat paineistetun leijukerrospolton tulevaisuuden näkymät. Työ painottuu ensimmäisen sukupolven paineistettuun leijukerrospolttoon.

Erityisesti 1970-luvun öljykriisin jälkeen haluttiin kehittää uusia tuotantotapoja energian tuottamiseksi. Haluttiin kehittää tuotantolaitoksia, joissa voitaisiin hyödyntää monipuolisesti eri polttoaineita. Käytössä olleet tuotantolaitokset olivat vanhenemassa. Uutta kapasiteettia energian tuottamiseksi oli tarvetta rakentaa. Yksi tuolloin kehitettävistä uusista tuotantotavoista oli paineistettu leijukerrospoltto.

Suurin ero ilmanpaineessa toimivaan leijukerrospolttoon on, että paineistetussa leijukerrospoltossa (PFBC) polttokammio on painesäiliön sisällä ja prosessi toteutetaan ylipaineessa. Polttoaineena PFBC- laitoksissa käytetään kiinteitä polttoaineita. Paineistettua leijukerrospolttoa kehitettiin paljon, kunnes vuosituhannen vaihteessa kehitys romahti selvästi. Kilpailevat tuotantotavat, liian korkeat päästöt, korkea hinta sekä savukaasujen riittämättömästä puhdistuksesta johtuva kaasuturbiinin eroosio ja korroosio ovat syitä kaupallistumisen ongelmille.

Tällä hetkellä käytössä olevia PFBC- laitoksia on maailmalla kolme. Markkinanäkymät ovat huonot. Kehitystä on jatkettu tavoittelemalla korkeampaa hyötysuhdetta. Toisen sukupolven tekniikoilla pyritään nostamaan kaasuturbiinille menevien savukaasujen lämpötilaa. Prosessin tehostamiseksi on ehdotettu esimerkiksi Topping-cyclea, osittaiskaasutusta ja osittaiskaasutuksen sekä hiiltojäännöksen loppuunpolttoa ilmanpaineisessa kattilassa.

The topic of this bachelor’s thesis, written as a literature review is pressurized fluidized bed combustion. The aim of the thesis is to find out why pressurized fluidized bed combustion has not progressed to a commercial level and what are the prospects of pressurized fluidized bed combustion. The thesis focuses on the first-generation technique of pressurized fluidized bed combustion.

There was a desire to develop new production methods to produce energy especially after the oil crisis of the 1970s. The goal was to develop production facilities where different fuels could be used versatilely. The production plants in use were becoming obsolete. There was a need for new capacity of producing energy. One of the new methods being developed at the time was pressurized fluidized bed combustion.

The biggest difference between pressurized fluidized bed combustion (PFBC) and fluidized bed combustion operating at atmospheric pressure is that in PFBC the combustion chamber is inside of a pressure tank and the process is carried out under excess pressure. Solid fuels are used as fuel in PFBC plants. Pressurized fluidized bed combustion was developed considerably until the turn of the millennium, when the development clearly collapsed. Competing production methods, too high emissions, high price as well as the erosion and corrosion of the gas turbine due to insufficient flue gas cleaning are considered the causes of the problems in commercialization.

There are only three PFBC plants in use in the world currently. The market outlook is bad. Development has been continued by aiming for a higher efficiency. The second-generation techniques are being used with the intent of raising the temperature of the flue gases going to the gas turbine. To make this process more efficient, there are ideas such as topping-cycle, partial gasification and combustion of the partial gasification and coal residue in an atmospheric boiler, that have been proposed.