Oxyfiring
Pilot oxyfuel verbranding voor branders van process fornuizen oor afvang van CO2
Publieke samenvatting / Public summary
Aanleiding
Voor het verduurzamen van grote hoge temperatuur industriële processen zoals ethyleen kraak fornuizen of stoom methaan reforming fornuizen is het nodig om CO2 af te vangen. of om over te Oxyfuel verbranding is de aanduiding voor het proces waarbij een brandstof met zuivere zuurstof wordt verbrand. Doordat de rookgassen vrijwel alleen maar CO2 en water bevatten is de CO2 eenvoudig te drogen en vervolgens permanent op te slaan in bijvoorbeeld oude gasvelden (Porthos). Productie van zuivere zuurstof met bijvoorbeeld een luchtscheidings installatie kost veel energie. Bij elektrolyse van water onstaat naast waterstof ook zuivere zuurstof. Dit is een goede zuurstof bron voor verbrandingsprocessen (oxyfuel verbranding). Bij de productie van groene waterstof door electrolyse wordt voor elke kg geproduceerd waterstof 8 kg zuurstof geproduceerd, die meestal naar de omgeving wordt geventileerd. Deze zuurstof is een kost effectieve bron die gebruikt kan worden voor oxyfuel verbranding bij industriele hoge temperatuur processen. Voor oxyfuel verbranding in proces fornuizen is een speciale thermodynamische cyclus uitgedacht.
Doelstelling
In het verleden hebben operators van process ovens (zoals Total Petrochemicals, SKY NRG) belangstelling getoond voor toepassen van oxyfuel firing in hun ovens. Verder hebben leveranciers van electrolyzers (zoals Rely) belangstelling om toepassingen voor zuurstof van electrolyzers te ontwikkelen. In dit pilot project wordt oxyfuel verbranding ontwikkeld met 100% zuurstof als oxidant met recycle van verbrandingsgasssen. Na de pilot tests is de ontwikkelde technologie direct beschikbaar voor toepassing in industriele proces fornuizen. Hiervoor zijn de volgende activiteiten voorzien: 1. Ontwerpen en aanpassen van een bestaande brander test pilot voor het testen met zuiver zuurstof oxidant en recycle van verbrandingsgassen. 2. Toepassen van een uniek mengsysteem van zuurstof met verbrandingsgas zodat dat er nooit een explosief zuurstof-gas mengsel in leidingen kan voorkomen. 3. Ontwikkeling en pilot test van een steam methane refomer fornuis LSV brander voor oxyfuel verbranding. 4. Ontwikkeling en pilot test van een ethyleen kraakfornuis LSV brander voor oxyfuel verbranding.
Korte omschrijving
Dit pilot project omvat het aanpassen van een brander test pilot en brander en het beproeven van een industriële LSV® brander die flexibel functioneert met 100% zuurstof met recycle van verbrandingsgasssen tot 100% lucht als oxidant en geschikt is voor toepassing in kraakfornuizen of stoom methaan reforming fornuizen. De brander wordt dusdanig aangepast zodat de zuurstof op het laatste moment in de brander wordt toegevoegd. Dit heeft als voordeel dat er geen risico ontstaat op explosieve zuurstof – recycle gas mengsels met eventuele koolwaterstoffen. Hierdoor ontstaat een uniek brander ontwerp. Door middel van proeven wordt het effect van de de hoeveelheid zuurstof in de oxidant (35%, 30%, 25% en 20% zuurstof) op de volgende parameters bepaald: - warmteverdeling van de vlam - vlamlengte - NOx emissie - Temperatuur profiel in de brander ter controle van gebruikte brander materialen - Controle van de temperatuur van brandstof injectie nozzles Indien nodig worden de brandstof injectie nozzles in de brander aangepast om een juiste vlamlengte en warmteverdeling over de hoogte van het fornuis te krijgen.
Resultaat
Operators van grote ethyleen kraak fornuizen en steam reforming fornuizen zijn op zoek naar een brander ontwerp dat geschikt is verbrandingslucht tot 100% oxyfuel als oxidant in combinatie met verbrandingsgas recycle. De warmteverdeling van de vlam over de hoogte van het fornuis moet passen bij de benodigde chemische reactie warmte van het proces.Het oxyfuel brandersysteem is veilig bij lekkage van brandbaar gas uit een verwarmingsbuis waarbij onverbrand gas in het verbrandingsgas komt. Het mengsysteem van zuurstof met verbrandingsgas wordt daarom zodanig ontworpen dat er nooit een explosief zuurstof-verbrandingsgas mengsel in een leiding kan onstaan. Dit zuurstof mengsysteem wordt in de pilot gedemonstreerd.
Voor het verduurzamen van grote hoge temperatuur industriële processen zoals ethyleen kraak fornuizen of stoom methaan reforming fornuizen is het nodig om CO2 af te vangen. of om over te Oxyfuel verbranding is de aanduiding voor het proces waarbij een brandstof met zuivere zuurstof wordt verbrand. Doordat de rookgassen vrijwel alleen maar CO2 en water bevatten is de CO2 eenvoudig te drogen en vervolgens permanent op te slaan in bijvoorbeeld oude gasvelden (Porthos). Productie van zuivere zuurstof met bijvoorbeeld een luchtscheidings installatie kost veel energie. Bij elektrolyse van water onstaat naast waterstof ook zuivere zuurstof. Dit is een goede zuurstof bron voor verbrandingsprocessen (oxyfuel verbranding). Bij de productie van groene waterstof door electrolyse wordt voor elke kg geproduceerd waterstof 8 kg zuurstof geproduceerd, die meestal naar de omgeving wordt geventileerd. Deze zuurstof is een kost effectieve bron die gebruikt kan worden voor oxyfuel verbranding bij industriele hoge temperatuur processen. Voor oxyfuel verbranding in proces fornuizen is een speciale thermodynamische cyclus uitgedacht.
Doelstelling
In het verleden hebben operators van process ovens (zoals Total Petrochemicals, SKY NRG) belangstelling getoond voor toepassen van oxyfuel firing in hun ovens. Verder hebben leveranciers van electrolyzers (zoals Rely) belangstelling om toepassingen voor zuurstof van electrolyzers te ontwikkelen. In dit pilot project wordt oxyfuel verbranding ontwikkeld met 100% zuurstof als oxidant met recycle van verbrandingsgasssen. Na de pilot tests is de ontwikkelde technologie direct beschikbaar voor toepassing in industriele proces fornuizen. Hiervoor zijn de volgende activiteiten voorzien: 1. Ontwerpen en aanpassen van een bestaande brander test pilot voor het testen met zuiver zuurstof oxidant en recycle van verbrandingsgassen. 2. Toepassen van een uniek mengsysteem van zuurstof met verbrandingsgas zodat dat er nooit een explosief zuurstof-gas mengsel in leidingen kan voorkomen. 3. Ontwikkeling en pilot test van een steam methane refomer fornuis LSV brander voor oxyfuel verbranding. 4. Ontwikkeling en pilot test van een ethyleen kraakfornuis LSV brander voor oxyfuel verbranding.
Korte omschrijving
Dit pilot project omvat het aanpassen van een brander test pilot en brander en het beproeven van een industriële LSV® brander die flexibel functioneert met 100% zuurstof met recycle van verbrandingsgasssen tot 100% lucht als oxidant en geschikt is voor toepassing in kraakfornuizen of stoom methaan reforming fornuizen. De brander wordt dusdanig aangepast zodat de zuurstof op het laatste moment in de brander wordt toegevoegd. Dit heeft als voordeel dat er geen risico ontstaat op explosieve zuurstof – recycle gas mengsels met eventuele koolwaterstoffen. Hierdoor ontstaat een uniek brander ontwerp. Door middel van proeven wordt het effect van de de hoeveelheid zuurstof in de oxidant (35%, 30%, 25% en 20% zuurstof) op de volgende parameters bepaald: - warmteverdeling van de vlam - vlamlengte - NOx emissie - Temperatuur profiel in de brander ter controle van gebruikte brander materialen - Controle van de temperatuur van brandstof injectie nozzles Indien nodig worden de brandstof injectie nozzles in de brander aangepast om een juiste vlamlengte en warmteverdeling over de hoogte van het fornuis te krijgen.
Resultaat
Operators van grote ethyleen kraak fornuizen en steam reforming fornuizen zijn op zoek naar een brander ontwerp dat geschikt is verbrandingslucht tot 100% oxyfuel als oxidant in combinatie met verbrandingsgas recycle. De warmteverdeling van de vlam over de hoogte van het fornuis moet passen bij de benodigde chemische reactie warmte van het proces.Het oxyfuel brandersysteem is veilig bij lekkage van brandbaar gas uit een verwarmingsbuis waarbij onverbrand gas in het verbrandingsgas komt. Het mengsysteem van zuurstof met verbrandingsgas wordt daarom zodanig ontworpen dat er nooit een explosief zuurstof-verbrandingsgas mengsel in een leiding kan onstaan. Dit zuurstof mengsysteem wordt in de pilot gedemonstreerd.