Carbon Capture for Biomass Combustion
(2023) MVKM01 20231Department of Energy Sciences
- Abstract
- In order to limit global warming, bioenergy carbon capture and storage (BECCS) technologies are getting increased attention. To meet emission scenarios, an estimated 4000 carbon capture plants are expected to be required by 2030, indicating that progress in carbon capture and storage (CCS) deployment is currently lagging behind expectation. Therefore novel technologies for carbon capture and storage are needed.
In this work, the suitability of a novel system for carbon capture, researched at the Department of Chemical Engineering at Lund University, is assessed at a combined heat and power (CHP) plant at Örtofta in the south of Sweden. Three main factors are investigated in order to determine suitability, which include energy demand,... (More) - In order to limit global warming, bioenergy carbon capture and storage (BECCS) technologies are getting increased attention. To meet emission scenarios, an estimated 4000 carbon capture plants are expected to be required by 2030, indicating that progress in carbon capture and storage (CCS) deployment is currently lagging behind expectation. Therefore novel technologies for carbon capture and storage are needed.
In this work, the suitability of a novel system for carbon capture, researched at the Department of Chemical Engineering at Lund University, is assessed at a combined heat and power (CHP) plant at Örtofta in the south of Sweden. Three main factors are investigated in order to determine suitability, which include energy demand, equipment design and cost estimation. Energy demand was calculated using energy and mass balances. Equipment design was made using models and rules of thumb. Cost estimation was estimated using correlations and literature data. Results are compared with a conventional system for carbon capture.
The results show that the energy demand of the AMP/DMSO system is large. However, a majority of the heating and cooling to the system could be supplied by the district heat (DH) stream and returning stream. The system require more space than a conventional system due to the addition of a phase separation unit. This also increases the investment cost of the plant.
More research is required to delve into more comprehensive process designs, explore effective CO$_2$ capture management strategies, and conduct thorough assessments of economic feasibility. Furthermore, the effects on the plant from integrating the CCS plant with the DH cycle needs to be determined. This thesis serves as a valuable guide for future endeavors, providing valuable insights into the design of a carbon capture plant. (Less) - Popular Abstract (Swedish)
- Med ökande koncentrationer av koldixodid i atmosfären är den globala uppvärmningen, samt klimatförändringarna ett kritiskt samhällsproblem. För att minska mängden utsläpp av koldioxid har koldioxidavskiljning presenterats som ett alternativ. Koldioxidavskiljning sker genom att rena avgaser från koldioxid för att sedan lagra det i jordskorpan, eller använda i kemiska processer. När tekniken appliceras på en anläggning som förbränner bio-bränslen uppstår potential för netto-negativa utsläpp. Detta eftersom koldioxiden som producerats från förbränningen kommer från träd som har lagrat koldioxid från atmosfären under sin tillväxt, och inte från fossila källor.
På Örtofta kraftvärmeverk i södra Sverige ansvänds trä som bränsle för att... (More) - Med ökande koncentrationer av koldixodid i atmosfären är den globala uppvärmningen, samt klimatförändringarna ett kritiskt samhällsproblem. För att minska mängden utsläpp av koldioxid har koldioxidavskiljning presenterats som ett alternativ. Koldioxidavskiljning sker genom att rena avgaser från koldioxid för att sedan lagra det i jordskorpan, eller använda i kemiska processer. När tekniken appliceras på en anläggning som förbränner bio-bränslen uppstår potential för netto-negativa utsläpp. Detta eftersom koldioxiden som producerats från förbränningen kommer från träd som har lagrat koldioxid från atmosfären under sin tillväxt, och inte från fossila källor.
På Örtofta kraftvärmeverk i södra Sverige ansvänds trä som bränsle för att producera fjärrvärme och el till Eslövs och Lunds kommun.
I det här examensarbete undersöktes möjligheten till koldioxidinfångning på Kraftringens kraftvärmeverk i Örtofta via ett nytt system. Målet var att bedöma lämpligheten för detta system. Systemet som undersöktes var den nya tekniken AMP (2-amino-2-metyl-1-propanol) i DMSO (dimetylsulfoxid) som studeras på Institutionen för kemiteknik på LTH. Tre huvudfaktorer har undersökts för att bedöma systemets lämplighet: energibehov, platsbehov och investeringskostnad. Energibehovet beräknades genom att använda mass- och energibalanser. Utrustningen designades med hjälp av modeller och generella uppskattningar. Kostnadsuppskattningen baserades på korrelationer och litteraturdata. Resultaten jämfördes med en konventionell koldioxidavskiljningsteknik för att uppskatta systemets lämplighet.
Resultaten visar att energibehovet för AMP i DMSO-systemet är stort. Majoriteten av energibehovet kan däremot integreras med fjärrvärmeströmmarna till och från kraftvärmeverket vilket leder till mycket stora besparingar. En sådan integrering är inte möjlig med konventionella system för koldioxidavskiljning. Platsbehovet är större än en konventionell anläggning, eftersom det undersökta systemet innefattar en extra processenhet. Detta innebär även högre investeringskostnader för anläggningen.
En fullständig lämplighetsbedömning kan inte göras, men AMP i DMSO visar lovande resultat i undersökningen på grund av systemets integreringsmöjligheter. Då det undersökta systemet är relativt nytt är det en del data som har behövts approximeras. Mer forskning behövs för att en mer detaljerad design, samt tekno-ekonomisk analys ska kunna utföras. Kraftringen bör även undersöka vilka effekter energiintegreringen kan medföra för Örtofta kraftvärmeverk. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9131385
- author
- Amundsson, Anders LU
- supervisor
-
- Marcus Thern LU
- organization
- alternative title
- Using Precipitating AMP/DMSO System
- course
- MVKM01 20231
- year
- 2023
- type
- H2 - Master's Degree (Two Years)
- subject
- keywords
- beccs, ccs, carbon capture, AMP/DMSO, amine absorption, heat integration, chemical engineering, environmental engineering
- report number
- LUTMDN/TMHP-23/5547-SE
- ISSN
- 0282-1990
- language
- English
- id
- 9131385
- date added to LUP
- 2023-07-04 09:57:12
- date last changed
- 2023-07-04 09:57:12
@misc{9131385,
abstract = {{In order to limit global warming, bioenergy carbon capture and storage (BECCS) technologies are getting increased attention. To meet emission scenarios, an estimated 4000 carbon capture plants are expected to be required by 2030, indicating that progress in carbon capture and storage (CCS) deployment is currently lagging behind expectation. Therefore novel technologies for carbon capture and storage are needed.
In this work, the suitability of a novel system for carbon capture, researched at the Department of Chemical Engineering at Lund University, is assessed at a combined heat and power (CHP) plant at Örtofta in the south of Sweden. Three main factors are investigated in order to determine suitability, which include energy demand, equipment design and cost estimation. Energy demand was calculated using energy and mass balances. Equipment design was made using models and rules of thumb. Cost estimation was estimated using correlations and literature data. Results are compared with a conventional system for carbon capture.
The results show that the energy demand of the AMP/DMSO system is large. However, a majority of the heating and cooling to the system could be supplied by the district heat (DH) stream and returning stream. The system require more space than a conventional system due to the addition of a phase separation unit. This also increases the investment cost of the plant.
More research is required to delve into more comprehensive process designs, explore effective CO$_2$ capture management strategies, and conduct thorough assessments of economic feasibility. Furthermore, the effects on the plant from integrating the CCS plant with the DH cycle needs to be determined. This thesis serves as a valuable guide for future endeavors, providing valuable insights into the design of a carbon capture plant.}},
author = {{Amundsson, Anders}},
issn = {{0282-1990}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{Carbon Capture for Biomass Combustion}},
year = {{2023}},
}