Oxycombustion sur lit mobile fluidisé

La combustion sur lit fluidisé circulant (CLFC) est une technologie énergétique non polluante qui peut fonctionner avec une variété de combustibles pour la production de vapeur et d’électricité. Cette technologie est maintenant offerte sous forme sous-critique et supercritique.

La technologie de CLFC se caractérise par l’utilisation d’un gaz de fluidisation à grande vélocité pour entraîner les particules de combustible et maintenir un lit fluidisé composé de combustible, de cendre et d’un sorbant de capture de soufre. Cette technologie convient particulièrement bien à la combustion à l’oxygène enrichi dans le but d’augmenter les économies et de produire de l’électricité sans émissions. Tous les avantages reconnus de la combustion sur lit fluidisé circulant peuvent être transférés à la CLFC au gaz oxygéné.

Essais de vérification, du 28 Septembre au 2 Octobre 2009

Essais de vérification de la combustion au gaz oxygéné dans la CLFC 0,8 MWt de CanmetÉNERGIE montrant les niveaux de CO2 sur une période d’une semaine. Cela montre à quel point les niveaux de CO2 sont stables.

Image agrandie

Version textuelle

Essais de validation, du 28 septembre au 2 octobre 2009

Ce graphique illustre les résultats obtenus à la suite d’une semaine continue d’essais de validation en matière de combustion menés sur le lit fluidisé circulant de CanmetÉNERGIE, un appareil à échelle pilote de 0,8 MWth alimentés à l’aide d’oxy-combustibles. Le graphique démontre clairement que les concentrations de CO2 dans les gaz de carneau augmentent rapidement pour passer à 80-90 p. 100, cela au moment où la combustion à allumage par air est transformée en combustion alimentée par oxy-combustibles. Les concentrations de CO2 sont demeurées très stables durant toute la période d’alimentation par oxy-combustibles qui a duré plusieurs jours. D’autre part, le graphique indique que la transition entre l’alimentation par air et l’alimentation par oxy-combustibles, ou vice versa, s’est déroulée sans heurts et avec rapidité, prenant seulement quelque 20 minutes à se faire. La mise à l’essai s’est avérée un grand succès et a permis de faire la preuve que la technologie à base de lit fluidisé circulant alimenté à l’aide d’oxy-combustibles était efficace pour la capture du CO2 provenant du brûlage de combustibles fossiles.

Comparée aux chaudières PC au gaz oxygéné, la CLFC au gaz oxygéné offre plusieurs avantages uniques :

  • La CLFC au gaz oxygéné nécessite beaucoup moins de gaz de combustion recyclé pour réguler la température de la chaudière en raison des solides recirculés qui jouent le rôle d’agent de modération de la chaleur. Cela permet d’utiliser une concentration d’oxygène beaucoup plus élevée dans la chambre de combustion et d’améliorer substantiellement le coût de la CLFC au gaz oxygéné comparé à la combustion PC grâce à une réduction de la taille du groupe de chaudières de CLFC de l’ordre de 50 %. Du point de vue de la technologie de CLFC, il s’agit là d’un important facteur compte tenu que l’accroissement de la capacité des unités de CLF au-dessus de 300 MWe n’est pas considéré comme pratique.
  • La CLFC au gaz oxygéné n’exige aucun système de brûleurs sophistiqué et, puisque le transfert de chaleur est accompli en grande partie à l’aide de solides, elle n’exige aucun réarrangement de l’échange de chaleur, comme c’est le cas pour les chaudières PC au gaz oxygéné. Combiné à sa capacité d’élimination du SOx in-situ, la CLFC au gaz oxygéné représente une solution intéressante dans un scénario de mise à niveau.
  • En outre, les systèmes de CLFC au gaz oxygéné peuvent assurer la cocombustion de biomasse à n’importe quel niveau, ce qui permet d’offrir des réductions nettes des émissions de CO2 humaines.

CanmetÉNERGIE a deux installations à Ottawa pour la recherche sur la CLFC au gaz oxygéné. La première installation est un mini CLF à petite échelle, alors que la seconde est une unité de CLF à échelle pilote de 0,8 MWth. Les deux unités sont capables de produire des gaz de combustion à forte teneur en CO2 : entre 85 et 90 % pour le mini CLF, et entre 80 et 85 % pour l’unité à échelle pilote. Les activités de recherche incluent l’étude du comportement de combustion de différents combustibles (charbon, coke de pétrole, biomasse et mélanges), y compris les caractéristiques des émissions, le transfert de chaleur, l’effet des stratégies de recyclage (humide ou sec) et la concentration en oxygène.

CanmetÉNERGIE mène actuellement un projet de recherche conjoint sur la CLFC au gaz oxygéné avec Foster Wheeler North America et Foster Wheeler Finland au moyen de l’unité à l’échelle pilote. Le but de ce projet est d’aider Foster Wheeler à atteindre son objectif qui consiste à construire une centrale de démonstration de 30 MWth à Ciuden, en Espagne. Le but ultime du projet est de faire la démonstration d’une installation de capture et de stockage du carbone entièrement intégrée à une centrale électrique d’environ 300 MWe fonctionnant grâce à la technologie de CLFC au gaz oxygéné. Les autres partenaires de ce projet incluent Vattenfall, de la Suède, Endesa Generación S.A. (ENDESA) et La Fundación Ciudad de la Energía (CIUDEN), de l’Espagne.