In chemical looping combustion of solid fuels the well‐mixed solids flow from the fuel reactor consisting of char, ash, and oxygen carrier particles cannot be completely separated into its constituents before it enters the air reactor. The slip of carbon will thus lead to char oxidation in the wrong reactor. Process simulation was applied to investigate the carbon stripping process in chemical looping combustion of solid fuels. Depending on the fuel choice, without carbon stripping CO2 capture rates below 50 % are calculated for 4 min of solids residence time in the fuel reactor. In a process with carbon stripper, however, CO2 capture rates exceeding 90 % can be achieved for both fuels investigated in this work.
Résumé -Effet de l'attrition et de la récupération des particules dans le procédé de combustion en boucle chimique -Le présent travail propose un modèle de simulation en continu du procédé de combustion en boucle chimique constitué de deux lits fluidisés interconnectés. Les simulations ont été conduites à deux échelles 50 kWth correspondant à une installation pilote et 100 MWth correspondant à une installation industrielle. Un modèle décrivant l'attrition, établi à partir d'expériences conduites à petite échelle au laboratoire, a été utilisé pour étudier l'évolution de la granulométrie et des pertes aux cyclones des particules transportant l'oxygène dans le procédé. Des débits de circulation de particules réalistes sont calculés par simulations et les pertes aux cyclones peuvent être quantifiées. Rapportées à la puissance de l'installation, les pertes en particules aux cyclones sont plus élevées à l'échelle industrielle qu'à l'échelle pilote. Il a également été observé qu'à l'échelle industrielle on obtient une conversion plus faible de la charge gazeuse dans le réacteur fioul à cause du by-pass induit par les bulles dans ce réacteur. Sur la base des simulations, il n'est donc pas garanti que les performances soient identiques à l'échelle pilote et à l'échelle industrielle à cause de l'hydrodynamique. Avec le simulateur, il est également possible d'étudier l'impact du système de récupération des particules dans les effluents gazeux sur les pertes. La répartition des pertes entre le réacteur air et le réacteur fioul est étudiée avec différentes configurations. Il est, par exemple, montré que l'ajout d'un deuxième étage de cyclone en sortie du réacteur air permet de réduire significativement les pertes en matériau transporteur d'oxygène. Solids volume concentration at minimum fluidization condition (-) C Local reactant gas concentration (mol m -3 )
Abstract -The Role of Attrition and Solids Recovery in a Chemical Looping Combustion Process
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