Til hovedinnhold

163-4 Kjemisk sirkulasjonsforbrenning (CLC)

163-4 Kjemisk sirkulasjonsforbrenning (CLC)

Studie av Chemical Looping Combustion med fokus på brenselkonvertering, CO2-reinhet og energieffektivitet

CO2-fangst og -lagring (CCS) er en av teknologiene som kan komme til å spille en viktig rolle fremover for å redusere global oppvarming. Chemical Looping Combustion (CLC) er en forbrenningsteknologi hvor et system av metall/metalloksidpartikler brukes for transport av oksygen fra luft til brensel, slik at eksosen fra forbrenningen i hovedsak består av CO2 og H2O. CLC har i flere teoretiske studier vist stort potensial for CO2-fangst fra kraftproduksjon med bedre virkningsgrad enn så godt som alle andre CO2-fangstteknologier, og prosessen er også av interesse for f.eks. dampproduksjon i industrien. Teknologien er under utvikling flere steder i verden, inkludert hos SINTEF, hvor eksperiment har begynt i en CLC-testrigg på 150 kWth på Tiller i Trondheim.

I 2013, 2014 og 2015 har sommerstudenter ved SINTEF utviklet en Excel-basert modell som løser masse- og energibalanser for CLC-prosessen. Brenselblandninger av hydrokarboner, CO og H2 kan brukes i modellen og et flertall oksygenbærere kan studeres. Videre ble det i 2015 studert hvordan uforbrent brensel i CO2-strømmen (fortrinnsvis H2 og CO) kan separeres fra CO2 nedstrøms CLC-prosessen med hjelp av faseseparasjon (kompresjon og kjøling for å kondensere ut CO2).

CLC er teoretisk sett en forbrenningsprosess som har bedre virkningsgrad enn forbrenning i luft. I praksis kan det dog være vanskelig å få fullstendig forbrenning av alt brenselet i prosessen. Hensikten med årets oppgave er å foreta prosessimuleringer med CLC med forskjellige grader av brenselkonvertering, nedstrøms separasjon av H2 og CO og resirkulering av H2 og CO til CLC-reaktoren, og studere hvordan separasjon av uforbrent brensel påvirker energieffektiviteten for CLC. Sammenligninger skal gjøres med en konvensjonell forbrenningsprosess med aminseparasjon av MEA.

Studien baseres på en allerede etablert simuleringsmodell i AspenHYSYS og Excel-modellen for CLC masse- og energibalanser. Forutsatt at tilstrekkelige resultater fra 150 kWth-riggen på Tiller foreligger er det av interesse å sammenligne eksperimentelle data med resultater fra modellen. Det vil også være aktuelt med besøk på CLC-riggen.

Oppgaven består i:

  • Sette seg inn i hvordan CLC fungerer.
  • Sette seg in i hvordan eksisterende modeller for CLC fungerer.
  • Simulere ufullstendig CLC-forbrenning og evaluere metoder for å øke renheten på CO2 (faseseparasjon eller oxy-combustion)
  • Skrive rapport.

Forutsetninger

  • Interesse for termodynamikk og prosesser med CO2-fangst
  • Kjennskap til grunnleggende kjemiske reaksjoner
  • Vant med å bruke Excel
  • Vant med å bruke Hysys (trengs for analyse av CO2-rensing ved ufullstendig forbrenning i CLC-reaktorn)
  • God kunnskap i engelsk

Søknadsprosedyre

Søknadsfristen gikk ut 28. februar.


 

Medveiledere