Development of chemical looping combustion process

Abstract

Chemical looping combustion (CLC) provides a promising technology to help cut carbon dioxide emissions. CLC is based on separated oxidation and reduction processes. Oxygen carrier, which is made from metal and supporting material, is in continuous recirculation between the air and fuel reactors. The CLC process does not require separation unit for carbon dioxide. The fuel reactor can produce an almost pure carbon dioxide feed which decrease costs of carbon capture and storage (CCS). The CLC method is one of the most promising ones for energy efficient carbon capture.

A large amount of literature was examined for this study and from it the most promising methods and designs were chosen. These methods and designs were combined as reactor system design which was then sized during the making of this thesis. Sizing was done with a mathematical model that was further improved during the study.

Kemikaalikiertopoltto (CLC) on lupaava teknologia hiilidioksidipäästöjen leikkaamiseksi. CLC perustuu hapetus- ja pelkistysprosesseihin erillisissä leijupedeissä. Hapenkantaja on jatkuvassa kiertovirtauksessa ilma- ja polttoreaktoreiden välillä. CLC-prosessissa ei tarvita erillistä hiilidioksidin erotusyksikköä. Polttoreaktori kykenee tuottamaan lähes puhtaan hiilidioksidivirran hiilidioksidin sitomista ja talteenottoa varten (CCS). Tämän vuoksi CLC on energiatehokas tapa hiilen sitomiseksi.

Työ perustuu laajaan ja prosessin kannalta kattavaan lähdeaineistoon. Tästä lähdeaineistosta valittiin lupaavimmat reaktorisysteemin ominaisuudet eri reaktorilaitteistoista. Näitä ominaisuuksia yhdisteltiin reaktorilaitteiston suunnittelussa. Reaktorilaitteisto mitoitettiin kirjallisuuden ja matemaattisen mallin avulla. Matemaattista mallia kehitettiin työn aikana prosessiin paremmin soveltuvaksi.