โครงการนี้มีวัตถุประสงค์ในการพัฒนาและศึกษาเตาเผาฟลูอิไดซ์เบดทรงกรวยแบบใหม่สองชนิด เพื่อให้มีประสิทธิภาพสูงและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม โดยใช้แกลบซึ่งเป็นหนึ่งในชีวมวลที่มีศักยภาพมากในประเทศไทยเป็นเชื้อเพลิงในการทดสอบ ในส่วนแรกของโครงการ เตาเผาฟลูอิไดซ์เบดทรงกรวยขั้นสูง ขนาด 400-kWth ได้ถูกนำมาใช้ในการทดลองในสภาวะต่างๆ ซึ่งเตาเผาชนิดดังกล่าวนี้ได้ถูกพัฒนาและปรับปรุงมาจากเตาเผาฟลูอิไดซ์เบดทรงกรวยต้นแบบโดยเน้นการเพิ่มประสิทธิภาพการในเผาไหม้และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น (ขนาด 350-kWth ประสิทธิภาพการเผาไหม้ 96% ทดสอบโดยใช้แกลบเป็นเชื้อเพลิง) การวิเคราะห์ความแตกต่างระหว่างหัวกระจายลมและ p-u ไดอะแกรม (หมายรวมถึงแรงดันตกคร่อมหัวกระจายลมและเบดที่เป็นของแข็ง) ของทั้งสองเตาเผา (เตาต้นแบบ และเตาขั้นสูง) ได้ถูกวิเคราะห์ในงานส่วนนี้ โพรไฟล์อุณหภูมิตลอดความสูงของเตาและโพรไฟล์ความเข้มข้นของก๊าซ (ออกซิเจน, คาร์บอนมอนออกไซด์ และ ไนโตรเจนออกไซด์) ที่เกิดขึ้นภายในเตาทั้งสองชนิดจะถูกนำมาเปรียบเทียบภายใต้เงื่อนไขการทดสอบเดียวกัน (ได้แก่ ปริมาณอากาศส่วนเกิน และอัตราการปลดปล่อยความร้อนต่อพื้นที่ตัดขวางของเตา) ในการทดสอบที่ปริมาณอากาศส่วนเกิน 40–60%, อุณหภูมิของเบดในเตาเผาขั้นสูงจะสูงกว่าในเตาเผาต้นแบบอยู่ ประมาณ180 oC โดยสามารถอธิบายได้จากการที่เตาเผาขั้นสูงมีการผสมกันของเชื้อเพลิงและอากาศดีกว่า อีกทั้งเวลาในการเผาใหม่ที่นานกว่าเตาเผาต้นแบบ การฟอร์มตัวและการสลายตัวของ ก๊าซคาร์บอนมอนออกไซด์ และ ก๊าซไนตริกออกไซด์ ในบริเวณต่างๆของทั้งสองเตา แสดงผลลัพธ์ที่แตกต่างกันทั้ง ๆ ที่ทดสอบในเงื่อนไขเดียวกัน การปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนมอนออกไซด์ที่วัดตรงทางออกไซโคลนของเตาเผาขั้นสูงมีค่าน้อยกว่าที่วัดได้จากเตาเผาต้นแบบถึง 7-8 เท่า ขณะที่ การปลดปล่อยก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ที่วัดตรงทางออกไซโคลน ของเตาทั้งสองมีค่าค่อนข้างที่จะใกล้เคียงกัน อย่างไรก็ตามค่าประสิทธิภาพในการเผาไหม้สูงกว่า99% ซึ่งถือว่าเป็นค่าประสิทธิภาพในการเผาไหม้ที่ค่อนข่างสูงสามารถประสบความสำเร็จในการเผาไหม้แกลบในเตาเผาขั้นสูงในสภาวะต่างๆ ของการทดลองนี้ ในส่วนที่สองของโครงการ เตาเผาแบบใหม่ชนิดหมุนวนได้ถูกออกแบบ เพื่อทำให้เกิดการหมุนวนของเบดภายในเตา พร้อมทั้งสร้างและทดสอบ โดยใช้ตัวกระจายลมแบบใบพัด ซึ่งการทดสอบจะประกอบด้วย การทดสอบเพื่อศึกษาพฤติกรรมของอากาศ-เบด (ไม่มีการเผาไหม้) และ การทดสอบการเผาไหม้พร้อมทั้งเก็บข้อมูลมลพิษที่เกิดขึ้น จากการทดสอบที่ไม่มีการเผาไหม้ พบว่าพฤติกรรมของอากาศ-เบด ที่หมุนวน ถูกแบ่งออกเป็น 4 ช่วง และจากทั้งหมดนี้ ทำให้สามารถกำหนด ขนาดของเบด ความสูงของเบด และ ช่วงอัตราการไหลของอากาศปฐมภูมิ เพื่อนำมาใช้ในการทดสอบการเผาไหม้ ซึ่งในการทดสอบอากาศปฐมภูมิจะถูกจ่ายผ่านหัวกระจายลมแบบใบพัดซึ่งติดตั้งอยู่ด้านล่างของเตา ขณะที่อากาศทุติยภูมิ จะถูกจ่ายเข้าในแนวเส้นสัมผัสเตาเข้าสู่พื้นที่เผาไหม้ซึ่งอยู่สูงกว่าบริเวณด้านล่างเตาเล็กน้อย การเก็บข้อมูลของโพรไฟล์อุณหภูมิและความเข้มข้นของก๊าซ (ออกซิเจน, คาร์บอนมอนออกไซด์ และ ไนโตรเจนออกไซด์) ในเตาเผาแบบหมุนวน จะทำทั้งตลอดความสูงและตลอดพื้นที่ตัดขวางเตา เมื่อทำการทดสอบที่อัตราการป้อนเชื้อเพลิงคงที่แต่ เปลี่ยนแปลงค่าปริมาณอากาศส่วนเกิน (จาก 20% ถึง 80%) เปลี่ยนแปลงค่าอัตราส่วนอากาศทุติยภูมิ (จาก 0.26 ถึง 0.75) และ เปลี่ยนแปลงค่าความชื้นของเชื้อเพลิง (จาก 8.4% ถึง 35%) ซึ่งจากการทดสอบพบว่า เมื่อเพิ่มความชื้นในแกลบจะทำให้สามารถลดการปลดปล่อยไนตริกออกไซด์ ได้อย่างเห็นได้ชัด ในขณะที่ การปลดปล่อยคาร์บอนมอนออกไซด์ สามารถควบคุมโดยการจ่ายอากาศทุติยภูมิเข้าไปในส่วนบริเวณเหนือเบดเล็กน้อย ทำให้ทราบว่าการเผาไหม้แบบหมุนวนนี้สามารถลดกรรปลดปล่อยมลพิษได้อย่างมีประสิทธิผล โดยมีประสิทธิภาพการเผาไหม้สูงกว่า 99% เมื่อเผาไหม้แกลบที่มีความชื้นทั่วไปและเมื่อเพิ่มความชื้นแกลบ เมื่อทำการเปรียบเทียบผลที่ได้จากากรเผาไหม้แบบหมุนวนกับผลจากการเผาไหม้ในเตาเผาต้นแบบ ภายใต้เงื่อนไขการเผาไหม้เดียวกัน พบว่า เตาเผาหมุนวนมีประสิทธิภาพการเผาไหม้สูงขึ้นกว่า 3% ขณะที่ก๊าซคาร์บอนมอนออกไซด์ลดลงในระดับค่อนข้างต่ำ This Project was aimed at developing and studying of two novel modifications of a conical fluidized-bed combustor ensuring high-efficiency and environmentally friendly combustion of rice husk, one of the most viable biomass fuels in Thailand. In the first part of the Project, an advanced 400-kWth conical fluidized-bed combustor (FBC) was tested for firing Thai rice husk at variable operating conditions. Compared to its predecessor (a pilot 350-kWth conical FBC showing 96% combustion efficiency for firing rice husk), the advanced combustor included some geometrical and design modifications aimed at improving the combustion efficiency and emission performance of the reactor. Differences between the air distributors and p-u diagrams (accounting for the total pressure drop across the air distributor and gas–solid fluidized bed) for the two reactors (pilot and advanced) are discussed. Axial temperature and gas concentration (O2, CO and NOx) profiles in the combustors were compared for similar operating conditions (excess air and heat release rate per unit cross-sectional area). At excess air of 40–60%, the bed temperature in the advanced conical FBC was substantially, by about 180 oC, higher than that in the pilot combustor, mainly, due to better fuel–air mixing and higher residence time of reactants. Formation and decomposition of CO and NO in the bed region as well as in the freeboard of the two conical FBCs showed different trends under similar operating conditions. At excess air of 40–60%, CO emission from the advanced conical FBC was found to be much (7–8 times) lower than that from the pilot combustor, while NOx emissions were represented by almost the same values. High (over 99%) combustion efficiency is achievable when firing rice husk in the advanced 400 kWth conical FBC for the range of excess air. In the second part of the Project, a novel conical swirling fluidized-bed combustor (SFBC) using an annular spiral air distributor was designed, assembled and tested with the aim to determine hydrodynamic, combustion and emission characteristics. The special “cold-state” experiments showed an existence of four operating regimes of a gas–solid swirling fluidized bed. Based on the results from the “cold” hydrodynamic study, optimal bed characteristics (sand particle size and the bed height), as well as the range of the primary air flowrate, were determined prior to the combustion tests. During the combustor operation, primary air was introduced through an annular spiral distributor at the combustor base, while secondary air was tangentially injected into the splash zone of the reactor. Radial and axial temperature and gas (O2, CO, NO) concentration profiles in the conical SFBC were investigated at a fixed fuel feed rate for variable (i) excess air (from 20% to 80%), (ii) secondary-to-primary air ratio (from 0.26 to 0.75) and (iii) fuel-moisture content (from of 8.4% to 35%) for characterization of the pollutants in different regions of the reactor. In the tests for variable fuel properties, “as-received” rice husk was moisturized to control NO formation. As revealed by the experimental study on the SFBC, through moisturizing “as-received” rice husk, NO emission from the combustor can be substantially reduced, while CO emission is effectively controlled by secondary air injected into the combustor over the swirling fluidized bed. Such a system allowed achieving quite effective least-cost control of both NO and CO in this combustor, securing, however, very high (over 99%) combustion efficiency when firing “as-received” and moisturized rice husk. Compared to the pilot conical FBC operated under similar conditions, the combustion efficiency of the conical SFBC fired with rice husk is sensibly higher (by about 3%), while CO emission is reduced to rather lower levels.