能源知識庫

重點摘述

美國俄亥俄州立大學發展之CCR + 水合反應(Hydration)，可增進鈣迴路CO2捕獲性統之性能，技術特點：

1.  挾帶床(entrained bed)做為碳酸化爐與煅燒爐，吸附劑粉體全部循環。

2.  粉體粒徑平均約為10mm，遠小於流體化床之100~500mm，而CCR之Ca/C mole比可至1.3，則遠優於流體化床之4~10。

3.專利特點，是在6 bar 與600℃條件下進行水合反應，有別於常用之水合反應在常壓下，300~500℃的反應條件。

OSU之碳酸化-煅燒反應(Carbonation- Calcination Reaction, CCR)中以CaO進行水合反應產生Ca(OH)₂作為碳酸化反應中間體，以進行吸附CO₂的研究。CCR技術特點是以挾帶床(entrained bed)做為碳酸化爐與煅燒爐，吸附劑粉體完全由煙氣帶走，再由旋風分離器(cyclone)回收吸附劑送至煅燒爐再生並排出高純度的CO₂，再生之CaO則送至流體化床水合反應器(Hydrator)與水蒸汽反應生成Ca(OH)₂，再送回碳酸化爐捕獲CO₂。由於吸附劑粉體是以完全循環的方式，因此粉體粒徑平均約為10mm，遠小於流體化床之100~500mm，而CCR之Ca/C mole比可至1.3~1.6，則遠優於流體化床之4~10。經由研究結果顯示，經由水合反應再煅燒後之CaO在吸附CO₂的活性(reactivity)、吸附表面積和孔體積(pore volume)上，均較直接煅燒後之CaO為優。CaO+H₂O= Ca(OH)₂在熱力學平衡上，在水蒸汽分壓1atm，低於510℃條件下，即形成水合反應，提高水蒸汽分壓有助於提高水合反應溫度，以減少熱能的損失。

CCR with hydration 雖較Calcium looping without hydration之Energy penalty較低(16.14%比20.69%)，但其經濟性仍待進一步確認：

1.  OSU hydration 的經濟效益分析，皆以Aspen Plus模擬所得，輸入資料主要來自120kWth實驗系統研究結果，其碳酸化爐與煅燒爐皆採用挾帶床，其使用的粉體很細，須使用高效率的集塵設備。

2.  雖然Ca/C莫耳比很低，可大幅減少碳酸化爐與煅燒爐體積，但整體粉體需循環會增加設備磨耗與操作的困難度，另須增加Hydrator的設備投資。

3.使用steam turbine出口的低壓蒸汽加熱進行水合反應，雖不影響電廠出力，但25%蒸汽被抽出造成軟水補充量上升，此部分將造成成本的上升。