KR20220037539A - 층물질로 산소전달입자를 함께 사용하는 순산소 순환유동층 연소 시스템 - Google Patents

층물질로 산소전달입자를 함께 사용하는 순산소 순환유동층 연소 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20220037539A
KR20220037539A KR1020200119814A KR20200119814A KR20220037539A KR 20220037539 A KR20220037539 A KR 20220037539A KR 1020200119814 A KR1020200119814 A KR 1020200119814A KR 20200119814 A KR20200119814 A KR 20200119814A KR 20220037539 A KR20220037539 A KR 20220037539A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
oxygen
combustion
oxygen transfer
transfer particles
particles
Prior art date
Application number
KR1020200119814A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102386238B1 (ko
Inventor
류호정
선도원
배달희
조성호
이승용
이재구
문태영
남형석
원유섭
최유진
Original Assignee
한국에너지기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국에너지기술연구원 filed Critical 한국에너지기술연구원
Priority to KR1020200119814A priority Critical patent/KR102386238B1/ko
Publication of KR20220037539A publication Critical patent/KR20220037539A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102386238B1 publication Critical patent/KR102386238B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/18—Details; Accessories
    • F23C10/28—Control devices specially adapted for fluidised bed, combustion apparatus
    • F23C10/30—Control devices specially adapted for fluidised bed, combustion apparatus for controlling the level of the bed or the amount of material in the bed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B31/00—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus
    • F22B31/0007—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed
    • F22B31/0069—Systems therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/02—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed
    • F23C10/04—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone
    • F23C10/08—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases
    • F23C10/10—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases the separation apparatus being located outside the combustion chamber

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시 예는 층물질로 산소전달입자를 함께 사용하는 순산소 순환유동층 연소 시스템 및 방법을 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 층물질로 산소전달입자를 함께 사용하는 순산소 순환유동층 연소 시스템은, 연료를 제공받고 층물질로 유동사와 산소전달입자를 이용하여 연소를 수행하는 연소로; 연소로와 연결되고 연소로로부터 유동사와 산소전달입자의 혼합물 및 배기가스를 전달 받는 싸이클론; 싸이클론과 연결되고, 싸이클론으로부터 유동사와 환원된 산소전달입자가 포함된 혼합물을 전달받고, 외부로부터 산소와 이산화탄소를 공급 받아 산소전달입자를 산화시키고, 유동사와 산화된 산소전달입자를 연소로로 공급하는 루프실; 및 루프실에 공급되는 산소 공급량을 조절하는 제어부;를 포함한다.

Description

층물질로 산소전달입자를 함께 사용하는 순산소 순환유동층 연소 시스템 {OXY-CIRCULATING FLUIDIZED BED COMBUSTION SYSTEM USING OXYGEN CARRIER PARTICLES AS A BED MATERIAL}
본 발명은 층물질로 산소전달입자를 함께 사용하는 순산소 순환유동층 연소 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 불완전연소를 최소화하고 안정적인 연소조건을 확보하기 위해, 과잉산소를 공급하여 배출되는 기체에 산소가 일부 포함되는 현상을 방지하여 CO2의 원천분리가 용이하도록 하는 기술에 관한 것이다.
대량 배출원으로부터 이산화탄소를 포집하여 분리하기 위한 여러 기술 중 연소과정에서 고농도의 이산화탄소만 배출되도록 하는 연소 중 포집기술(순산소 연소기술)은 연소기(combustor) 자체에서 CO2가 고농도로 배출되므로 별도의 분리설비 없이 CO2를 원천적으로 분리할 수 있는 장점이 있으며 주로 신규발전소 또는 기존 발전소의 리트로피트(retrofit)를 위한 설비로 활용될 수 있다.
종래기술의 순산소 순환유동층 연소시스템(Oxy-CFBC)에서, 연료는 순산소 순환유동층 연소시스템의 외부로부터 공급되며, 연료의 연소에 필요한 산소는 연소로(Combustor) 하부에서 공급된다. 연소로 내부에는 연료와 산소의 혼합을 돕고 연소에 의해 발생하는 열을 전달하기 위한 유동매체(층물질)를 사용하게 되며, 일반적으로는 가격이 저렴한 모래(Sand)를 사용한다.
종래기술의 순산소 순환유동층 연소시스템에서는 연료의 완전연소에 필요한 산소량에 비해 과잉산소를 주입하게 되며 배출되는 기체에는 CO2, H2O 이외에 산소(O2)가 포함될 수밖에 없으므로, 배출기체의 응축에 의해 수증기를 액체상태의 물로 바꾸어 제거하는 경우에도 배출기체에는 이산화탄소(CO2)와 산소(O2)가 함께 포함되어 있으며 순수한 CO2를 얻을 수 없는 단점이 있다.
그리고, 목표로 한 연료주입량 보다 미세하게나마 연료주입량이 많은 경우에는 연소에 필요한 산소가 충분하게 공급되지 못하므로 불완전 연소에 의해 일산화탄소(CO)가 발생할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점의 해결을 위해 안출된 것이다.
순산소 순환유동층 연소시스템에서 층물질로 유동사(모래)와 함께 산소공여입자(산소전달입자) 역할을 하는 금속 입자를 이용하여 연소에 필요한 산소의 일부 또는 전체를 공급하여 공기분리설비의 부하를 줄이는 방법은 기존 대한민국 등록특허 10-2102678에 제시된 바 있다.
하지만, 상기 특허의 경우 보일러부(연소로), 싸이클론, 루프실 이외에 라이저부가 추가적으로 필요하여 기존 Oxy-CFBC에 적용하기 위해서는 설비를 새로 설치해야 하는 단점이 있으며, 과잉산소가 공급될 수밖에 없으므로 순수한 CO2를 분리하기 어려운 단점이 있다.
대한민국 등록특허 10-2102678
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 불완전연소를 최소화하고 안정적인 연소조건을 확보하기 위해, 과잉산소를 공급하여 배출되는 기체에 산소가 일부 포함되는 현상을 방지하여 CO2의 원천분리가 용이하도록 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 연료를 제공받고 층물질로 유동사와 산소전달입자를 이용하여 연소를 수행하는 연소로; 상기 연소로와 연결되고 상기 연소로로부터 유동사와 상기 산소전달입자의 혼합물 및 배기가스를 전달 받는 싸이클론; 상기 싸이클론과 연결되고, 상기 싸이클론으로부터 유동사와 환원된 상기 산소전달입자가 포함된 혼합물을 전달받고, 외부로부터 산소와 이산화탄소를 공급 받아 상기 산소전달입자를 산화시키고, 유동사와 산화된 상기 산소전달입자를 상기 연소로로 공급하는 루프실; 및 상기 루프실에 공급되는 산소 공급량을 조절하는 제어부;를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 루프실과 연결되고, 상기 루프실로부터 배출되는 산소와 이산화탄소를 전달받고, 전달받은 산소와 이산화탄소의 일부를 상기 루프실로 공급하는 재순환부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 싸이클론과 연결되고, 상기 싸이클론으로부터 배출되는 가스의 성분을 분석하는 가스분석부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제어부는 상기 가스분석부로부터 정보를 전달 받고, 상기 루프실에 공급되는 산소 공급량의 최소 값과 최대 값을 연산할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제어부에서, 상기 루프실에 공급되는 시간 당 산소 공급량의 최소 값은, 0과 상기 가스분석부에 의해 분석되는 기체성분이 최소화되는 값 중 큰 값으로 결정될 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 상기 제어부가 상기 산소전달입자의 최소 장입량을 분석하고, 상기 연소로로 상기 유동사와 산소전달입자가 제공되는 제1단계; 상기 연소로에 연료가 제공되어, 상기 연소로에서 연소가 시작되는 제2단계; 가스분석부로부터 상기 제어부로 상기 싸이클론에서 배출되는 불완전연소에 의한 기체성분에 대한 정보가 전달되는 제3단계; 및 상기 제어부에서, 상기 루프실에 공급되는 산소량를 상기 루프실에 대한 시간 당 산소공급량 최소 값과 최대 값 사이의 값으로 설정하고, 상기 재순환부에서 상기 루프실로 공급되는 산소량과 외부로부터 상기 루프실로 공급되는 산소량을 제어하는 제4단계;를 포함한다.
상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 연료의 완전연소에 필요한 산소를 산소전달입자를 통해 공급할 수 있으므로 완전한 연소가 가능하다는 것이다.
또한, 본 발명의 효과는, 산소전달입자의 제공에 의해 산소가 부족한 경우에는 연료와 반응하여 산소를 내어줄 수 있고, 산소가 과량인 경우에는 이를 흡수하여 산소농도를 감소시킬 수 있다는 것이다.
그리고, 연소를 위한 산소를 당량으로 주입하고, 산소전달입자가 소모한 산소를 루프실을 통해 보충함으로써 공기분리설비의 용량을 줄일 수 있다는 것이다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 종래기술에 따른 순산소 순환유동층 연소 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연소 시스템의 개략도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 종래기술에 따른 순산소 순환유동층 연소 시스템의 개략도이다. 도 1에서 보는 바와 같이, 순산소 순환유동층 연소로(20)에 주입된 연료는 반응기 하부에서 공급되는 산소에 의해 연소되며 층물질인 모래는 싸이클론(30)에서 포집되어 루프실(Loop seal)(10)을 거쳐 순환유동층 연소로(20)로 재순환될 수 있다. 루프실(10)에서는 순환되는 모래의 유동화(fluidization)를 위해 기체를 주입하게 되며, 싸이클론(30)을 통해 배출되는 기체의 CO2 순도를 높이기 위해 CO2를 사용하는 것이 유리하다.
종래기술의 순산소 순환유동층 연소 시스템의 연소로(20)에서 연료에 포함된 탄화수소가 산소와 반응하는 경우 일어나는 이론적인 반응은 하기의 [화학식 1]과 같으며, 탄소, 수소 및 일산화탄소(CO)의 연소반응은 각각 하기의 [화학식 2] 내지 [화학식 4]와 같을 수 있다.
[화학식 1]
CnH2m + (n+m/2)O2 → mH2O + nCO2
[화학식 2]
C + O2 → CO2
[화학식 3]
H2 + 0.5O2 → H2O
[화학식 4]
CO + 0.5O2 → CO2
결과적으로 순산소를 이용한 이론적인 연소반응에서 배출되는 기체는 CO2 또는 수증기(H2O) 뿐이므로 수증기를 응축하여 액체 형태인 물(water)로 제거하는 경우 기체 상태로는 CO2만 존재하므로 별도의 CO2 분리설비 없이도 고농도의 CO2를 제거할 수 있는 장점이 있다.
하지만, 공기 중의 산소를 사전에 분리하여 연소로(20)에 공급하는 순산소 연소기술의 경우, 이론적으로는 연소에 필요한 산소량을 정확하게 공급하는 경우 연소 후 배출되는 기체에 CO2와 H2O만이 포함되지만, 실제로는 하기와 같은 이유에 의해 연소 후 배출되는 기체에 CO2와 H2O 이외의 성분이 함께 배출될 수밖에 없다.
먼저, 연료로 석탄, 바이오매스, 폐기물 등의 고체연료를 사용하는 경우, 시간당 일정한 질량의 연료를 주입하는 경우라 할지라도 연료의 각 부분별로 조성이 다를 수밖에 없으므로, 연소에 필요한 산소량을 정확한 당량으로 공급하기 어려우며, 실제 조건에서는 이론적 산소량보다 많은 과잉산소(Excess Oxygen)를 공급할 수밖에 없다. 따라서, 과잉산소를 공급하는 경우, 순산소연소 시스템에서 배출되는 기체에는 CO2, H2O 이외에 산소(O2)가 포함될 수밖에 없으므로, 배출기체의 응축에 의해 수증기를 액체상태의 물로 바꾸어 제거하는 경우에도 배출기체에는 이산화탄소(CO2)와 산소(O2)가 함께 포함되어 있으며 순수한 CO2를 얻을 수 없는 단점이 있다.
또한, 고체연료에 비해 조성이 균일한 천연가스, 합성가스 등의 기체연료를 연료로 사용하는 경우에도, 연료 주입장치를 통해 주입되는 연료량의 요동(fluctuation)이 있을 수 있으므로, 이론적으로 연소에 필요한 산소량을 주입하는 경우에도, 목표로 한 연료주입량 보다 미세하게나마 연료주입량이 적은 경우에는 연소에 사용되지 않은 산소가 함께 배출되게 되며, 목표로 한 연료주입량 보다 미세하게나마 연료주입량이 많은 경우에는 연소에 필요한 산소가 충분하게 공급되지 못하므로 불완전 연소에 의해 일산화탄소(CO)가 발생할 수 있다.
그리고, 대형 순산소 연소시스템의 경우, 국부적으로 산소농도가 불균일하게 분포될 수 있으며, 이 경우 국부적으로 산소가 부족한 영역에서는 불완전연소에 의해 일산화탄소(CO)가 발생할 수 있다.
결과적으로, 대형 순산소 연소시스템의 경우 주입되는 연료의 연소를 위한 이론적 산소요구량 보다 많은 과잉산소를 공급하는 것이 일반적이며, 이 경우 상기와 같이 배출기체에는 이산화탄소(CO2)와 산소(O2)가 함께 포함되어 있으며 순수한 CO2를 얻을 수 없는 단점이 있다.
또한, 순산소 연소기술은 공기 대신 산소를 사용하기 때문에 공기분리설비(ASU, Air Separation Unit)가 필요하며, ASU의 설치 및 운전비용이 과다한 경우 전체 시스템의 경제성을 저하시킬 수 있다. 따라서, 순산소연소 시스템에서 과잉산소의 공급을 줄일 수 있으면, 전체 시스템의 경제성을 향상시킬 수 있는 장점이 있으며, 본 발명은 이와 같은 장점의 구현을 위해 안출된 것일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연소 시스템의 개략도이다.
도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명의 연소 시스템은, 연료를 제공받고 층물질로 유동사와 산소전달입자를 이용하여 연소를 수행하는 연소로(CFB Combustor)(200); 연소로(200)와 연결되고 연소로(200)로부터 유동사와 산소전달입자의 혼합물 및 배기가스를 전달 받는 싸이클론(Cyclone)(300); 싸이클론(300)과 연결되고, 싸이클론(300)으로부터 유동사와 환원된 산소전달입자가 포함된 혼합물을 전달받고, 외부로부터 산소와 이산화탄소를 공급 받아 산소전달입자를 산화시키고, 유동사와 산화된 산소전달입자를 연소로(200)로 공급하는 루프실(loop seal)(100); 및 루프실(100)에 공급되는 산소 공급량을 조절하는 제어부;를 포함한다. 여기서, 산소전달입자는 유동사와 함께 연소로(200), 싸이클론(300) 및 루프실(100)을 순차적으로 통과한 후 다시 연소로(200)로 유입되는 순환 유동을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 연소 시스템은, 루프실(100)과 연결되고, 루프실(100)로부터 배출되는 산소와 이산화탄소를 전달받고, 전달받은 산소와 이산화탄소의 일부를 루프실(100)로 공급하는 재순환부(410)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 싸이클론(300)과 연결되고, 싸이클론(300)으로부터 배출되는 가스의 성분을 분석하는 가스분석부(420)를 더 포함할 수 있다.
싸이클론(300)에서는 유동사 및 환원된 산소전달입자의 혼합물과 배기가스가 분리되어 배기가스만이 가스분석부(420)로 도입될 수 있다. 여기서, 연소로(200)와 싸이클론(300) 및 루프실(100) 자체는 종래기술에 의한 구성일 수 있으며, 본 발명의 연소 시스템은 순산소 순환유동층 연소 시스템으로써, 하기에 상세히 설명하는 구성 외에 순산소 순환유동층 연소 시스템과 관련된 종래기술의 다른 구성이 포함될 수 있다.
연소로(200)와 싸이클론(300)은 연소로배기유로(510)에 의해 연결될 수 있고, 싸이클론(300)과 루프실(100)은 루프실유입유로(520)에 의해 연결될 수 있으며, 루프실(100)과 연소로(200)는 연소로유입유로(530)에 의해 연결될 수 있다. 또한, 싸이클론(300)으로부터 배출되는 가스는 싸이클론배기유로(540)를 따라 유동할 수 있으며, 싸이클론배기유로(540)에 가스분석부(420)가 결합하여 싸이클론(300)으로부터 배출되는 가스의 성분을 분석할 수 있다.
재순환부(410)와 루프실(100)은 재순환부유입유로(550)와 재순환공급유로(560)에 의해 연결되어 루프실(100)로부터 배출되는 이산화탄소(CO2)와 산소(O2)가 재순환부유입유로(550)를 따라 유동하여 재순환부(410)로 유입될 수 있다. 또한, 재순환부(410)로 유입된 이산화탄소(CO2)와 산소(O2)의 혼합 가스 중 일부는 재순환공급유로(560)를 따라 유동하여 재순환됨으로써 루프실(100)로 다시 공급될 수 있으며, 재순환부(410)로 유입된 이산화탄소(CO2)와 산소(O2)의 혼합 가스 중 나머지는 재순환부배기유로(570)를 따라 유동할 수 있다. 그리고, 루프실(100)로 공급되는 이산화탄소(CO2)와 산소(O2)는 루프실공급유로(580)를 따라 유동 후 루프실(100)로 유입될 수 있다.
상기된 각각의 유로는 배관에 의해 형성될 수 있으며, 도 2에서는 이해의 편의를 위해 각각의 유로가 화살표를 포함한 선으로 표시되어 있다.
상기에서 설명한 종래기술의 순산소 순환유동층 연소 시스템의 문제점들을 해결하기 위해, 층물질로 주로 사용되는 모래(유동사)와 함께 산소를 전달할 수 있는 산소전달입자(OC, Oxygen Carrier)를 함께 사용하면서 루프실(100)의 기체 주입 및 배출 방식을 변경하는 방법으로 과잉산소 공급량을 최소화하면서 순수한 CO2를 배출할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.
산소전달입자는 금속산화물일 수 있다. 즉, 산소전달입자는 산소(또는 공기)가 많은 조건에서는 산소를 흡수하여 산화되고, 연료가 많은 조건에서는 입자에 포함된 산소를 소모시켜 연료를 연소시키는 입자로 주로 금속산화물 형태의 입자가 사용될 수 있다.
저가의 산소전달입자로는 red mud, 보크사이트, 철광석, oxide scale, ilmenite 등이 이용될 수 있고, 또한, 그 각각의 산화물 또는 복합물 등이 사용될 수 있다. 그리고, 인공적으로 제조할 경우에는, Ni, Co, Cu, Fe, Mn, W, Mo, Cr, Nb, V, Ce, In, Sn 등의 금속, 그 각각의 산화물 및 복합물이 사용될 수 있다. 여기서, 복합물은 각각의 산화물의 복합물을 포함할 수 있다.
산소전달입자는 산소가 많은 조건에서는 하기의 [화학식 5]와 같이 산소전달입자에 포함된 금속성분(M)이 산소에 의해 산화되어 금속산화물(MO)을 형성하며, 연료가 많은 조건에서는 하기의 [화학식 6]과 같이 금속산화물(MO)이 연료와 반응하여 금속산화물이 금속성분으로 다시 환원되면서 CO2, H2O만을 발생시킬 수 있다. 환원된 산소전달입자는 산소와 만날 경우 [화학식 5]와 같은 산화반응을 다시 일으킬 수 있다.
[화학식 5]
산화반응 : 2MxOy-1+ O2 → 2MxOy
[화학식 6]
환원반응 : (2n+m)MxOy + CnH2m → (2n+m)MxOy-1+mH2O+nCO2
구체적인 실시 예로써, 산소가 많은 조건과 연료(메탄)가 많은 조건에서 산소전달입자로 NiO를 사용했을 경우의 산화반응과 환원반응식은 하기의 [화학식 7] 및 [화학식 8]과 같다.
[화학식 7]
산화반응 : 2Ni + O2 → 2NiO
[화학식 8]
환원반응 : 4NiO + CH4 → 4Ni + CO2 + 2H2O
상기와 같이 산화-환원 반응을 일으킬 수 있는 산소전달입자를 층물질로 함께 사용하는 경우, 산소가 부족한 경우에는 연료에 산소를 공급할 수 있으며, 산소가 과잉인 경우에는 그 산소를 흡수할 수 있으므로, 본 발명의 순산소연소 시스템에서 산소전달입자는 산소 농도의 완충역할을 할 수 있는 장점이 있다. 또한, 산소전달입자에 포함된 산소는 고체형태의 입자에 포함되어 있으므로 배출되는 기체 농도에는 영향을 미치지 않는 장점이 있다.
한편, 연소로(200)에서 산소전달입자가 연료와 반응하여 산소를 소모한 경우에는, 루프실공급유로(580)를 통해 루프실(100)에 산소를 주입하여 산소전달입자와 산소가 반응하여 금속산화물로 산화되는 [화학식 5]의 반응을 일으켜 연소로유입유로(530)를 통해 루프실(100)로부터 연소로(200)로 재순환되는 산소전달입자의 산소전달능력을 회복시킬 수 있다.
결과적으로, 층물질로 산소전달입자를 함께 사용하는 본 발명의 연소 시스템에서는, 순산소 순환유동층의 연소기체로 이론적 당량에 해당하는 산소 만을 공급하며, 완전연소에 부족한 산소는 산소전달입자를 통해 공급할 수 있고, 국부적으로 산소가 과잉인 경우에는 산소전달입자가 산소를 흡수할 수 있으며, 산소가 소모된 산소전달입자는 루프실(100)에서 공급되는 산소에 의해 보충할 수 있다.
여기서, 루프실(100)에 공급되는 기체는 CO2 원천분리 농도를 높게 유지하기 위해 이산화탄소(CO2)와 산소(O2)의 혼합기체를 공급하는 것이 유리하며, CO2는 순산소 순환유동층 연소로(200)에서 배출되는 배출기체에서 수분을 응축한 후 얻은 CO2의 일부를 재순환하여 사용할 수 있다. 또한, 루프실(100)에 공급된 산소가 연소로(200)의 배출기체에 혼입되는 것을 방지하기 위해, 루프실(100)에 별도의 기체배출관인 재순환부유입유로(550)를 추가할 수 있으며, 재순환부유입유로(550)를 통해 배출되는 기체를 재순환부(410)에서 분배하여 배출기체인 이산화탄소(CO2)와 산소(O2)의 일부를 재순환공급유로(560)로 유동시켜 재순환하여 다시 루프실(100)에 공급할 수도 있다. 이를 위해 재순환부(410)는 삼방밸브로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 재순환부(410)의 내부에 소정의 공간이 형성되고 각각의 유로와 밸브로 연결될 수도 있다. 각각의 밸브는 전기로 작동되는 전자 밸브일 수 있다.
제어부는 가스분석부(420)로부터 정보를 전달 받고, 루프실(100)에 공급되는 산소 공급량의 최소 값과 최대 값을 연산할 수 있다. 여기서, 산소 공급량의 최소 값과 최대 값 각각은 시간(hr) 당 산소 공급량의 최소 값과 최대 값일 수 있다.
제어부에서, 루프실(100)로 공급되는 시간 당 산소공급량의 최소값(QO2,min)은, 0과 싸이클론(300) 상부로 배출되어 싸이클론배기유로(540)를 따라 유동하면서 가스분석부(420)에 의해 분석되는 가스의 모니터링(분석)을 통해 불완전연소에 의한 기체성분(CO, H2 등)이 최소화 중 되는 값(QO2,1) 중 큰 값으로 결정할 수 있다.
구체적으로, 가스분석부(420)로부터 불완전연소에 의한 기체성분을 실시간으로 분석하며, 제어부는 가스분석부(420)로부터 정보를 전달 받으면서 루프실공급유로(580)와 결합된 밸브인 루프실(100)공급밸브로 제어 신호를 전달하여 이산화탄소(CO2)와 산소(O2)의 양을 조절할 수 있다. 그리고, 제어부는 이산화탄소(CO2)와 산소(O2)의 양을 조절하면서 불완전연소에 의한 기체성분의 양이 최소화되는 이산화탄소(CO2)와 산소(O2)의 양을 측정할 수 있으며, 이를 이용하여 루프실(100)로 공급되는 산소공급량의 최소값(QO2,min)을 도출할 수 있다.
그리고, 제어부에서, 루프실(100)을 통한 시간 당 산소공급량의 최대값(QO2,max)은 순환되는 산소전달입자가 전달할 수 있는 최대 산소전달속도(Omax)를 이용하여 결정할 수 있다. 루프실(100)을 통한 산소공급량의 최대값(QO2,max)을 결정하는 구체적인 실시 예로, 연료로 메탄(CH4)을 사용하고 산소전달입자와 모래를 함께 사용하는 경우를 예를 들어 설명하면, 다음과 같다.
연료(Fuel)인 메탄(CH4)의 주입량(QF)이 A Nm3/hr 인 경우, 이론적인 연소반응식은 하기의 [화학식 9]와 같으며, 이 때 필요한 이론적 산소공급량(QO)은 2A Nm3/hr 이다.
[화학식 9]
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
이 때, 순산소 순환유동층 연소로(200)의 층물질로 유동사(모래)와 산소전달입자를 함께 사용하며, 총 층물질 중 산소전달입자의 무게분율(Fw)이 0.2 (20%를 포함)이며, 산소전달입자 1 kg 당 전달할 수 있는 산소의 질량이 0.1 kg (산소전달능력 CO=0.1)이고, 싸이클론(300)에서 포집되어 루프실(100)로 순환되는 총 고체순환속도(Gs)가 1000 kg/hr인 경우, 연소로(200)에서 산소전달입자가 전달할 수 있는 최대 산소전달속도(Omax)는 하기의 [수학식 1]과 같으므로, 제어부에서는 [수학식 1]에 의한 연산을 수행하여 루프실(100)에 공급하는 시간 당 최대 산소공급량(QO2,max)이 최대 산소전달속도(Omax) 이하(QO2,max ≤ Omax)가 되도록 결정할 수 있다. [수학식 1]에서 22.4는 산소 1 kg mol당 부피(Nm3)를 의미하며, 32는 산소 1 kg mol의 질량(kg)을 의미할 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
여기서, 최대 산소전달속도(Omax)의 단위는 [Nm3/hr]이고, Gs는 루프실(100)로 순환되는 총 고체순환속도[kg/hr]이며, Fw는 총 층물질 중 산소전달입자의 무게분율이다. 그리고, Co는 산소전달입자의 산소전달능력으로써 산소전달입자 1 kg 당 전달할 수 있는 산소의 질량이다. 산소전달능력은, 산소전달입자의 종류에 따라 상이하며 해당 정보는 제어부에 저장될 수 있다.
여기서, 총 고체순환속도는 루프실유입유로(520)에 설치된 속도센서에 의해 측정될 수 있고, 총 층물질 중 산소전달입자의 무게분율은 연소로(200)에 초기 공급된 모래와 산소전달입자의 장입량을 기준으로 결정될 수 있다.
제어부는, 재순환부(410)를 통과하는 이산화탄소(CO2)와 산소(O2) 각각의 양에 대한 정보를 재순환부(410)로부터 전달받고, 루프실공급유로(580)를 통해 루프실(100)로 공급되는 이산화탄소(CO2)와 산소(O2) 각각의 양에 대한 정보를 루프실공급유로(580)에 연결되어 루프실(100)로 이산화탄소(CO2)와 산소(O2)를 공급하는 루프실(100)의 가스공급탱크로부터 전달받을 수 있다. 그리고, 제어부는, 상기와 같이 시간 당 최대 산소공급량(QO2,max)과 시간 당 산소공급량의 최소값(QO2,min) 사이에 루프실(100)로 공급되는 시간 당 산소공급량이 설정되도록, 재순환부(410)와 루프실(100)의 가스공급탱크로 제어 신호를 전달하여, 재순환공급유로(560)를 통과하는 이산화탄소(CO2)와 산소(O2) 각각의 양 및 루프실공급유로(580)를 통과하는 이산화탄소(CO2)와 산소(O2) 각각의 양을 제어할 수 있다.
이에 따라, 불완전연소를 최소화하고, 과잉산소의 제공을 최소화하여 연소로(200)로부터 배출되는 기체에 산소가 일부 포함되는 현상을 최소화함으로써, 연소로(200)로부터 배출되는 기체로부터 CO2의 원천분리가 용이할 수 있다.
한편, 층물질 중 산소전달입자의 양은 층물질로 산소전달입자를 사용하지 않는 경우에 안정적인 운전을 위해 필요한 과잉산소량을 이용하여 결정할 수 있다. 산소전달입자를 이용하지 않는 경우(예를 들어, 층물질로 유동사(모래)만 사용하는 경우)의 안정적인 운전을 위한 과잉산소량이 C [kg/hr] 이고, 산소전달입자의 산소전달능력이 CO, 고체순환속도가 Gs이며, 현재의 총 층물질 무게(Ft)를 동일하게 유지하면서 기존의 층물질의 일부를 산소전달입자로 대체할 경우, 필요한 최소 산소전달입자 무게(W0)는 필요한 과잉산소량만큼 산소를 공급할 수 있어야 하므로, 제어부에서, 연소로(200)에 제공되는 산소전달입자의 최소량인 최소 장입량은 아래의 [수학식 2]에 의해 연산될 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00002
여기서,
Figure pat00003
는 최소 장입량[kg]이고, C는 유동사만을 이용하는 경우 연소로(200) 운전을 위한 과잉산소량[kg/hr]이며, Ft는 유동사의 총 중량[kg]이고, Gs는 상기 루프실(100)로 순환되는 총 고체순환속도[kg/hr]이다. 그리고, Co는 산소전달입자의 산소전달능력으로써 산소전달입자 1 kg 당 전달할 수 있는 산소의 질량이다.
제어부에서 상기와 같은 최소 장입량이 연산된 후, 제어부가 연소로(200)로 산소전달입자를 전달하는 산소전달입자공급탱크로 제어 신호를 전달하고, 이에 따라, 산소전달입자공급탱크로부터 연소로(200)로 최소 장입량 이상의 산소전달입자가 제공될 수 있다.
상기와 같이, 기존의 층물질과 함께 산소전달입자를 사용하는 순산소 연소 순환유동층 연소로(200)의 경우, 주입되는 연료량에 맞게 당량의 산소를 주입할 수 있으며, 1) 고체 연료와 같이 연료의 조성이 시간에 따라 변화하는 경우에도, 연료의 완전연소에 필요한 산소를 산소전달입자를 통해 공급할 수 있으므로 완전한 연소가 가능하며, 2) 연소로(200)에 공급되는 연료량의 요동(fluctuation)이 있는 경우에도, 산소가 부족한 경우에는 연료와 반응하여 산소를 내어줄 수 있고, 산소가 과량인 경우에는 이를 흡수하여 산소농도를 감소시킬 수 있다.
또한, 3) 국부적으로 산소가 부족한 영역에서 산소전달입자에 포함된 산소가 연료의 연소에 사용될 수 있으므로 불완전연소에 의한 일산화탄소(CO) 발생을 감소시킬 수 있는 장점이 있다. 그리고, 4) 연소를 위한 산소를 당량으로 주입하고, 산소전달입자가 소모한 산소를 루프실(100)을 통해 보충함으로써 공기분리설비의 용량을 줄일 수 있고, 경제성 저하를 최소화 할 수 있으며, 5) 루프실(100)을 통해 공급한 산소는 별도의 배출관을 통해 배출되므로 연소로(200)에서 배출되는 CO2의 농도에 영향을 미치지 않을 수 있다.
상기와 같은 효과에 의해, 연소로(200)에서 배출되는 기체로부터 고농도의 CO2를 얻을 수 있으며, 산소공급량을 저감시킬 수 있으므로, 본 발명의 연소 시스템의 경제성을 향상시킬 수 있다.
상기와 같은, 본 발명의 연소 시스템을 포함하는 발전 시스템을 구축할 수 있다. 상기와 같이 본 발명의 연소 시스템의 경제성이 향상되므로, 본 발명의 연소 시스템이 적용된 발전 시스템에서의 경제성도 향상될 수 있다.
이하, 본 발명의 연소 시스템을 이용한 연소 방법에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 제1단계에서, 제어부가 산소전달입자의 최소 장입량을 분석하고, 연소로(200)로 유동사와 산소전달입자가 제공될 수 있다. 그리고, 제2단계에서, 연소로(200)에 연료가 제공되어, 연소로(200)에서 연소가 시작될 수 있다.
다음으로, 제3단계에서, 가스분석부(420)로부터 제어부로 싸이클론(300)에서 배출되는 불완전연소에 의한 기체성분에 대한 정보가 전달될 수 있다. 그 후, 제어부에서, 루프실(100)에 공급되는 산소량를 루프실(100)에 대한 시간 당 산소공급량 최소 값과 최대 값 사이의 값으로 설정하고, 재순환부(410)에서 루프실(100)로 공급되는 산소량과 외부로부터 루프실(100)로 공급되는 산소량을 제어할 수 있다.
그 다음, 제어부로 연소로(200)의 목표 연소량이 다시 설정되어 전달될 수 있고, 이와 같은 경우, 상기된 제2단계 내지 제4단계가 다시 수행되어 본 발명의 연소 방법이 수행될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 루프실
20 : 연소로
30 : 싸이클론
100 : 루프실
200 : 연소로
300 : 싸이클론
410 : 재순환부
420 : 가스분석부
510 : 연소로배기유로
520 : 루프실유입유로
530 : 연소로유입유로
540 : 싸이클론배기유로
550 : 재순환부유입유로
560 : 재순환공급유로
570 : 재순환부배기유로
580 : 루프실공급유로

Claims (10)

  1. 연료를 제공받고 층물질로 유동사와 산소전달입자를 이용하여 연소를 수행하는 연소로;
    상기 연소로와 연결되고 상기 연소로로부터 유동사와 상기 산소전달입자의 혼합물 및 배기가스를 전달 받는 싸이클론;
    상기 싸이클론과 연결되고, 상기 싸이클론으로부터 유동사와 환원된 상기 산소전달입자가 포함된 혼합물을 전달받고, 외부로부터 산소와 이산화탄소를 공급 받아 상기 산소전달입자를 산화시키고, 유동사와 산화된 상기 산소전달입자를 상기 연소로로 공급하는 루프실; 및
    상기 루프실에 공급되는 산소 공급량을 조절하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 층물질로 산소전달입자를 함께 사용하는 순산소 순환유동층 연소 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 루프실과 연결되고, 상기 루프실로부터 배출되는 산소와 이산화탄소를 전달받고, 전달받은 산소와 이산화탄소의 일부를 상기 루프실로 공급하는 재순환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 층물질로 산소전달입자를 함께 사용하는 순산소 순환유동층 연소 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 싸이클론과 연결되고, 상기 싸이클론으로부터 배출되는 가스의 성분을 분석하는 가스분석부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 층물질로 산소전달입자를 함께 사용하는 순산소 순환유동층 연소 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어부는 상기 가스분석부로부터 정보를 전달 받고, 상기 루프실에 공급되는 산소 공급량의 최소 값과 최대 값을 연산하는 것을 특징으로 하는 층물질로 산소전달입자를 함께 사용하는 순산소 순환유동층 연소 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어부에서, 상기 루프실에 공급되는 시간 당 산소 공급량의 최소 값은, 0과 상기 가스분석부에 의해 분석되는 기체성분이 최소화되는 값 중 큰 값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 층물질로 산소전달입자를 함께 사용하는 순산소 순환유동층 연소 시스템.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어부에서, 상기 루프실에 공급되는 시간 당 산소 공급량의 최대 값이 아래의 식에 의한 최대 산소전달속도(Omax) 이하가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 층물질로 산소전달입자를 함께 사용하는 순산소 순환유동층 연소 시스템.
    Figure pat00004

    여기서, Qmax는 상기 연소로에서 산소전달입자가 전달할 수 있는 최대 산소전달속도[Nm3/hr]이고, Gs는 상기 루프실로 순환되는 총 고체순환속도[kg/hr]이며, Fw는 총 층물질 중 산소전달입자의 무게분율이다. 그리고, Co는 산소전달입자의 산소전달능력으로써 산소전달입자 1 kg 당 전달할 수 있는 산소의 질량이다.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부에서, 상기 연소로에 제공되는 상기 산소전달입자의 최소량인 최소 장입량은 아래의 식에 의해 연산되는 것을 특징으로 하는 층물질로 산소전달입자를 함께 사용하는 순산소 순환유동층 연소 시스템.
    Figure pat00005

    여기서,
    Figure pat00006
    는 최소 장입량[kg]이고, C는 유동사 만을 이용하는 경우 상기 연소로 운전을 위한 과잉산소량[kg/hr]이며, Ft는 유동사의 총 중량[kg]이고, Gs는 상기 루프실로 순환되는 총 고체순환속도[kg/hr]이다. 그리고, Co는 산소전달입자의 산소전달능력으로써 산소전달입자 1 kg 당 전달할 수 있는 산소의 질량이다.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 산소전달입자는 금속산화물인 것을 특징으로 하는 층물질로 산소전달입자를 함께 사용하는 순산소 순환유동층 연소 시스템.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 선택되는 어느 하나의 항에 의한 층물질로 산소전달입자를 함께 사용하는 순산소 순환유동층 연소 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 시스템.
  10. 청구항 2의 층물질로 산소전달입자를 함께 사용하는 순산소 순환유동층 연소 시스템을 이용한 연소 방법에 있어서,
    상기 제어부가 상기 산소전달입자의 최소 장입량을 분석하고, 상기 연소로로 상기 유동사와 산소전달입자가 제공되는 제1단계;
    상기 연소로에 연료가 제공되어, 상기 연소로에서 연소가 시작되는 제2단계;
    가스분석부로부터 상기 제어부로 상기 싸이클론에서 배출되는 불완전연소에 의한 기체성분에 대한 정보가 전달되는 제3단계; 및
    상기 제어부에서, 상기 루프실에 공급되는 산소량를 상기 루프실에 대한 시간 당 산소공급량 최소 값과 최대 값 사이의 값으로 설정하고, 상기 재순환부에서 상기 루프실로 공급되는 산소량과 외부로부터 상기 루프실로 공급되는 산소량을 제어하는 제4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 층물질로 산소전달입자를 함께 사용하는 순산소 순환유동층 연소 방법.
KR1020200119814A 2020-09-17 2020-09-17 층물질로 산소전달입자를 함께 사용하는 순산소 순환유동층 연소 시스템 KR102386238B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200119814A KR102386238B1 (ko) 2020-09-17 2020-09-17 층물질로 산소전달입자를 함께 사용하는 순산소 순환유동층 연소 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200119814A KR102386238B1 (ko) 2020-09-17 2020-09-17 층물질로 산소전달입자를 함께 사용하는 순산소 순환유동층 연소 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220037539A true KR20220037539A (ko) 2022-03-25
KR102386238B1 KR102386238B1 (ko) 2022-04-15

Family

ID=80935604

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200119814A KR102386238B1 (ko) 2020-09-17 2020-09-17 층물질로 산소전달입자를 함께 사용하는 순산소 순환유동층 연소 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102386238B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110026234A (ko) * 2009-09-07 2011-03-15 한국전력공사 유동층 연소 보일러의 기동 연소제어방법과 그 장치
KR102102678B1 (ko) 2018-11-26 2020-04-23 한국생산기술연구원 금속입자 하강형 순환유동층 보일러 및 이의 운전방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110026234A (ko) * 2009-09-07 2011-03-15 한국전력공사 유동층 연소 보일러의 기동 연소제어방법과 그 장치
KR102102678B1 (ko) 2018-11-26 2020-04-23 한국생산기술연구원 금속입자 하강형 순환유동층 보일러 및 이의 운전방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR102386238B1 (ko) 2022-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2182279B1 (en) Oxyfuel boiler system and method of controlling the same
US9651252B2 (en) System for CO2 capture from a combustion flue gas using a CaO/CaCO3 chemical loop
CN103429956B (zh) 控制燃氧锅炉的热性能的设备和方法
AU2012251090B2 (en) Oxycombustion in transport oxy-combustor
US8377417B2 (en) Method and apparatus for sequestering carbon dioxide from a spent gas
US10184657B2 (en) Process and apparatus for chemical looping redox combustion with control of the heat exchanges
EP2762781B1 (en) System and method for energy storage using circulating fluidized bed combustors
US9651244B2 (en) Method of operating an oxycombustion circulating fluidized bed boiler
CN110094722A (zh) 一种流化床载氧体辅助富氧燃烧系统及方法
US10871286B2 (en) Bed material for bubbling fluidised bed combustion
CN110538560A (zh) 利用烧结烟气循环联合脱硫及臭氧预氧化脱硝系统及方法
KR102386238B1 (ko) 층물질로 산소전달입자를 함께 사용하는 순산소 순환유동층 연소 시스템
US9175850B1 (en) Reactor system and method
US8771638B2 (en) Method and apparatus for sequestering carbon dioxide from a spent gas
CN102798222A (zh) 一种基于固体燃料的化学链燃烧装置及其使用方法
US9427703B2 (en) CO2 separation and recovery equipment, and a coal gasification combined power plant comprising CO2 separation and recovery equipment
CN203082866U (zh) 基于流态重构控制氮氧化物的循环流化床锅炉
Källén et al. Improved performance in fluidised bed combustion by the use of manganese ore as active bed material
KR101594799B1 (ko) 회재분리기 및 이를 이용한 고체연료 매체순환연소기
CN209828684U (zh) 利用烧结烟气循环联合脱硫及臭氧预氧化脱硝系统
JP5872337B2 (ja) ケミカルループ式燃焼装置およびその運転方法
KR102381714B1 (ko) 운전 용량 유연성이 확보된 폐기물 에너지화 시스템
CN110953578B (zh) 具有宽负荷调节能力的化学链反应装置及其控制方法
KR102386227B1 (ko) 외부열교환기가 포함된 고효율 순산소 순환유동층 연소 시스템
KR102519980B1 (ko) 외부 유동층 열교환기를 이용한 매체순환연소시스템 및 그 제어방법