Quy trình kiểu vòng hóa học cải thiện triển vọng khí hóa trong tương lai

Hãng Công nghệ Đốt của Trung tâm Công nghệ Năng lượng Quốc gia, Bộ Năng lượng Mỹ, từ nhiều năm nay đã tập trung vào hỗ trợ các chương trình và sáng kiến bảo đảm tính khả thi liên tục của thế hệ thiết bị sản xuất điện trên cơ sở đốt nhiên liệu. Nhận thấy mối quan ngại ngày càng gia tăng về tác động của phát thải khí nhà kính từ các cơ sở đốt than, Trung tâm Công nghệ Năng lượng Quốc gia cho biết, Chương trình công nghệ đốt của Trung tâm hiện "đang ở giai đoạn chuyển đổi, chuyển từ công nghệ đốt phát triển sang các công nghệ có tính cách mạng loại trừ CO2".

Một cách tiếp cận có tính cách mạng như vậy hiện đang ở giai đoạn nghiên cứu và phát triển là quy trình khí hóa-đốt lai, sử dụng kết hợp công nghệ hóa học và nhiệt học tiên tiến. Về nghiên cứu do Hãng ALSTROM Power Inc. tiến hành tại Phòng thí nghiệm ở Wnidsor, Connecticut, Trung tâm Công nghệ Năng lượng Quốc gia cho biết, dự án này hứa hẹn đáp ứng nhu cầu tăng trưởng năng lượng của quốc gia, đồng thời giữ được môi trường trong lành.

Cơ sở cho tài trợ của Bộ Năng lượng Mỹ là thông tin từ nghiên cứu kinh tế và kỹ thuật thực hiện trước đây ở ALSTROM cho thấy có lợi ích về cả hai khía cạnh.

Theo phân tích trên, công nghệ kiểu vòng có tiềm năng đạt được mức phát thải CO2 gần bằng zero, đáp ứng vượt xa các quy định môi trường hiện hành, tốt hơn chu trình kết hợp khí hóa tích hợp (kết hợp sử dụng tua bin khí và tua bin hơi), và chi phí dưới 800 USD/kW (nếu không dùng thiết bị thu CO2) và dưới 1.000 USD/kW (sử dụng thiết bị thu CO2).

Các khả năng thiết kế lựa chọn

Các thành viên của dự án cho biết, quy trình có thể được thiết kế có cấu hình phù hợp với các ứng dụng khác nhau, bao gồm phương pháp hiệu quả sản xuất hydro. Các khả năng này là:

Nhà máy điện dùng tua bin hơi trên cơ sở quy trình đốt, có thiết bị thu CO2;

Quy trình đốt - khí hóa lai sản xuất khí tổng hợp cho tua bin khí hoặc pin nhiên liệu;

Quy trình đốt - khí hóa lai tích hợp sản xuất hydro cho tua bin khí, pin nhiên liệu hoặc các ứng dụng khác trên cơ sở sử dụng hydro, đồng thời sản xuất dòng CO2 riêng biệt dùng cho công đoạn tách.

Một phương án của công nghệ kiểu vòng đang được các nhà nghiên cứu ở ALSTROM mô tả là: "Trong quy trình hóa học kiểu vòng, các hợp chất canxi được sử dụng để mang oxy và nhiệt giữa các vòng phản ứng khác nhau. Vòng hóa học đầu tiên sử dụng các phản ứng của CaS và CaSO4 để khí hóa than. Khi bổ sung hơi, khí này chuyển hóa thành hydro và cacbon đioxyt. Tiếp theo, cacbon đioxyt được tách khỏi khí bằng một vòng hóa học thứ hai dựa trên cơ sở CaO và CaSO3. Sau đó, các hợp chất này được dẫn trực tiếp vào thiết bị phản ứng khác, ở đó có một vòng "nhiệt", sử dụng môi trường truyền nhiệt bauxit để tách cabon đioxyt ra cho quy trình xử lý tách.
Theo ALSTROM, dự án đang được xây dựng và chờ ngân sách. Một mốc quan trọng thứ hai là xây dựng cơ sở dòng nguội vòng kép, đã được hoàn thiện vào tháng Giêng. Hiện nay, nhóm công nghệ đang thử nghiệm quy trình khởi động thay thế, nếu thành công sẽ cho phép các nhà nghiên cứu bắt đầu thử nghiệm quy trình hóa học kiểu vòng CaS/CaSO4.
Nguồn: vista