Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Możliwości rozwoju energetyki gazowej

Chmielniak T., Lepszy S.

Wiadomości Naftowe i Gazownicze

|

2018

|

R. 21, Nr 8 (238)

4--12

EN

The strategy of decarbonising the economy requires the introduction of new energy technologies. Systems with gas turbines are characterized by many features that are useful for the power system in the case of a wider use of renewable energy sources. The article focuses on the parameters and characteristics of modern gas turbines and gas and air systems. To illustrate the consequences of the wider use of renewable energy sources, the parameters of wind, solar and gas power plants cooperating with each other to compensate for the production of electricity over time are presented.

PL

Strategia dekarbonizacji gospodarki wymaga wprowadzenia do eksploatacji nowych technologii energetycznych. Systemy z turbinami gazowymi charakteryzują się wieloma cechami, które są przydane dla systemu elektroenergetycznego w przypadku szerszego wykorzystania odnawialnych źródeł energii. W artykule szczególną uwagę zwrócono na parametry i charakterystyki nowoczesnych turbin gazowych oraz układów gazowo-powietrznych. Dla zilustrowania konsekwencji szerszego wykorzystania odnawialnych źródeł energii przedstawiono parametry elektrowni wiatrowych, słonecznych i gazowych współpracujących ze sobą dla wyrównania produkcji energii elektrycznej w czasie.

2

Investment dilemmas in the implementation of gasification technology in Poland

Ściążko M., Chmielniak T., Kwaśniewski K., Stępień L.

Polityka Energetyczna

|

2018

|

T. 21, z. 2

105--123

EN

Gasification technology is often seen as a synonym for the clean and efficient processing of solid fuels into combustible gas containing mainly carbon monoxide and hydrogen, the two basic components of synthesis gas. First and foremost, the facts that gas may be cleaned and that a mixture with any composition may be prepared in a relatively easy and inexpensive manner influence the possibility of using gas produced in the energy and chemical industries. In the energy industry, gas may be used directly to generate heat and electricity in the systems of a steam power plant or in combined cycle systems. It is also possible to effectively separate CO2 from the system. However, in chemistry, synthesis gas may be used to produce hydrogen, methanol, synthetic gasolines, and other chemical products. The raw material for gasification is full-quality pulverized coal, but a possibility of processing low-quality sludges, combustible fractions separated from municipal waste as well as industrial waste also exists. Despite such a wide application of technology and undoubted advantages thereof, making investment decisions is still subject to high uncertainty. The paper presents the main technological applications of gasification and analyzes the economic effectiveness thereof. In this context, significant challanges for the industrial implementation of this technology are discussed.

PL

Technologia zgazowania postrzegana jest często jako synonim czystego i efektywnego przetwórstwa paliw stałych do gazu palnego zawierającego głównie tlenek węgla i wodór – dwa podstawowe składniki gazu syntezowego. Możliwość stosunkowo łatwego i taniego oczyszczania gazu oraz komponowania jego składu pozwala na szerokie zastosowanie technologii w energetyce i przemyśle chemicznym. W energetyce gaz może być bezpośrednio użytkowany do wytwarzania ciepła i energii elektrycznej w układach siłowni parowej, względnie w układach gazowo-parowych. Dodatkową zaletą jest możliwość skutecznego i relatywnie taniego usuwania CO2 z układu. W chemii gaz syntezowy może służyć do wytwarzania wodoru, metanolu, benzyn syntetycznych i innych produktów chemicznych. Surowcem dla zgazowania może być zarówno miał węglowy, jak również paliwa niskojakościowe, w tym muły węglowe, palne frakcje wydzielane z odpadów komunalnych i odpadów przemysłowych. Mimo tak szerokich możliwości zastosowania technologii zgazowania oraz jej niewątpliwych zalet, podejmowanie decyzji inwestycyjnych obarczone jest ciągle dużą niepewnością. W artykule przedstawiono główne kierunki zastosowania technologii zgazowania i przeanalizowano ich efektywność ekonomiczną. W tym kontekście omówiono istotne uwarunkowania przemysłowego wdrożenia tej technologii.

3

Fuel structure of the world’s energy needs according to various development scenarios

Chmielniak T.

Polityka Energetyczna

|

2018

|

T. 21, z. 3

5--18

EN

The paper looks at an analysis of the tendency of changes in the fuel structure of electricity generation and thus resulting changes in carbon dioxide emissions. Forecasts drawn up by various institutions and organizations were selected for the analysis. Firstly, on the basis of statistical data contained in (IEA 2017a, IEA 2008) and with the use of Kay’s indicators, the impact of changes in energy intensity of the national income and energy mix on changes in carbon dioxide emissions per capita in 2006–2015 for the OECD countries and Poland were analyzed. A small effect of changes was found in the fuel mix in this period of time on the emissions. The main impact was due to changes in the energy intensity of the national income and changes in the national income per capita. Next, selected fuel scenarios for the period up to 2050 (60) were discussed – WEC, IEA, EIA, BP, Shell, with a focus on the WEC scenarios. These have been developed for various assumptions with regard to the pace of economic development, population growth, and developments of the political situation and the situation on the fuel market. For this reason, it is difficult to assess the reliability thereof. The subject of the discussion was mainly the data on the fuel structure of electricity generation and energy intensity of national income and changes in carbon dioxide emissions. The final part of the paper offers a general analysis of forecasts drawn up for Poland. These are quite diverse, with some of them being developed as part of drawing up the Energy Policy for Poland until 2050, and some covering the period up to 2035. An observation has been made that some forecasts render results similar to those characteristic of the WEC Hard Rock scenario.

PL

Celem artykułu jest analiza tendencji zmian w strukturze paliwowej wytwarzania elektryczności oraz stąd wynikających zmian emisji ditlenku wegla. Do analizy wybrano prognozy opracowane prze różne instytucje i organizacje. Najpierw na podstawie danych statystycznych zawartych w (IEA 2017a; IEA 2008) przeanalizowano z wykorzystaniem wskaźników Kaya wpływ zmian energochłonności dochodu narodowego i miksu energetycznego na zmianę emisji ditlenku węgla per capita w okresie 2006–2015 dla krajów OECD i Polski. Stwierdzono niewielki wpływ zmian miksu paliwowego w tym okresie czasu na emisję. Podstawowy wpływ miały zmiany energochłonności dochodu narodowego oraz zmiany dochodu narodowego per capita. Następnie omówiono wybrane scenariusze paliwowe do 2050 (60) r. – WEC, IEA, EIA, BP, Shell; szczególną uwagę skupiając na scenariuszach WEC. Zostały one opracowane dla różnych założeń dotyczących tempa rozwoju gospodarczego, wzrostu populacji oraz rozwoju sytuacji politycznej i sytuacji na rynku paliw. Z tego powodu ich wiarygodność jest trudna do oceny. Przedyskutowano głównie dane dotyczące struktury paliwowej wytwarzania elektryczności oraz energochłonności dochodu narodowego i zmian emisji ditlenku węgla. W ostatniej części artykułu przeprowadzono ogólną analizę prognoz opracowanych dla Polski. Są one dość zróżnicowane, część z nich została opracowana w ramach przygotowania Polityki Energetycznej Polski do 2050 r., część obejmuje okres do 2035 r. Zauważono, że niektóre prognozy dają podobne wyniki, jakie są charakterystyczne dla scenariusza Hard Rock WEC.

4

Numerical and experimental investigation of the fan with cycloidal rotor

Dykas S., Majkut M., Smołka K., Strozik M., Chmielniak T., Staśko T.

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2018

|

Vol. 22, nr 2

447--454

EN

In this paper, the investigation of the cycloidal rotor fan (CRF) was presented. A CRF with four blades of the NACA0012 profile was used for the analysis. The CFD calculations were carried out by means of Ansys CFX commercial software. The experimental tests were done using velocity field measurement with the LDA technique. Numerical results were compared with experimental measurement in terms of velocity values. The CRF performance characteristic was prepared on the basis of experimental and numerical results.

5

Koncepcja hybrydowego procesu usuwania rtęci z węgla kamiennego

Dziok T., Strugała A., Chmielniak T., Baic I., Blaschke W.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2017

|

nr 98

125--135

PL

W powadzonych aktualnie pracach mających na celu obniżenie antropogenicznej emisji rtęci duży nacisk kładzie się na obniżenie emisji rtęci z procesów energochemicznego przetwórstwa węgla, głównie z procesów spalania. Jednym ze sposobów pozwalających na obniżenie antropogenicznej emisji rtęci jest jej usuwanie z węgla przed jego konwersją. Należy zaznaczyć, że rtęć w węglu kamiennym może być obecna zarówno w substancji organicznej jak i mineralnej, stąd też uniwersalna metoda powinna pozwalać na usuwanie rtęci z obu tych składowych substancji węglowej. W pracy przedstawiono koncepcję hybrydowego procesu usuwania rtęci z węgla kamiennego. Idea procesu polega na połączeniu procesów wzbogacania metodami mokrymi bądź suchymi (etap pierwszy) oraz wstępnej termicznej preparacji w temperaturze 200–400°C (etap drugi). W etapie pierwszym w procesie wzbogacania/ /odkamieniania z węgla usuwana jest część rtęci występującej w substancji mineralnej. Natomiast w etapie drugim z węgla usuwana jest rtęć występująca w substancji organicznej oraz rtęć w obecnych jeszcze w węglu składnikach mineralnych o relatywnie niskiej temperaturze uwalniania rtęci. Na podstawie wyników wstępnych badań, skuteczność obniżenia zawartości rtęci w węglu w takim procesie hybrydowym została oszacowana w przedziale od 36 do 75% (ze średnią wartością 58%). Efekt obniżenia zawartości rtęci w węglu jest jeszcze bardziej zauważalny w przypadku odniesienia jej zawartości do wartości opałowej węgla. Tak określona skuteczność obniżenia zawartości rtęci w węglu mieściła się w przedziale od 53 do 92% (przy średniej wartości wynoszącej 71%).

EN

Nowadays, actions allowing for a reduction of anthropogenic mercury emission are taken worldwide. Great emphasis is placed on reducing mercury emission from the processes of energochemical coal conversion, mainly from the coal combustion processes. One of the methods which enable a reduction of anthropogenic mercury emission is the removal of mercury from coal before its conversion. It should be pointed out that mercury in hard coal may occur both in the organic and mineral matter. Therefore, a universal method should allow for the removal of mercury, combined in both ways, from coal. In the paper, a concept of the hybrid mercury removal process from hard coal was presented. The idea of the process is based on the combination of the coal cleaning process using wet or dry methods (first stage) and the thermal pretreatment process at a temperature in the range from 200 to 400°C (second stage). In the first stage, a part of mercury occurring in the mineral matter is removed. In the second stage, a part of mercury occurring in the organic matter as well as in some inorganic constituents characterized by a relatively low temperature of mercury release is removed. Based on the results of the preliminary research, the effectiveness of the decrease in mercury content in coal in the hybrid process was estimated in the range from 36 to 75% with the average at the level of 58%. The effect of the decrease in mercury content in coal is much more significant when mercury content is referred to a low heating value of coal. So determined, the effectiveness was estimated in the range from 36 to 75% with the average at the level of 58%.

6

Czyste technologie węglowe – szansą rozwoju sektora górniczego

Marcisz M., Probierz K., Chmielniak T., Sobolewski A.

Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji

|

2017

|

Vol. 6, iss. 3

121--135

PL

Udokumentowane zasoby paliw kopalnych oraz prognozy ich zużycia wskazują, że węgiel, w perspektywie średnio i długoterminowej, będzie miał istotną rolę jako źródło energii i surowiec dla przemysłu chemicznego. Dotyczy to zarówno naszego kraju, jak i gospodarki światowej. Procesy przetwórstwa węgla, w tym zgazowanie i piroliza mogą wykorzystywane być również do wielotonażowej produkcji wodoru, tworząc podstawę do rozwoju nowych kierunków energetycznych w ramach tzw. Gospodarki Wodorowej. W powiązaniu ze wzrostem zapotrzebowania na energię spowoduje to konieczność rozwoju zarówno istniejących, jak i opracowania nowych wysokoefektywnych technologii wykorzystania węgla. Oprócz wymagań wzrostu sprawności wytwarzania energii kluczowym kierunkiem rozwoju technologii węglowych będzie radykalne obniżenie ich uciążliwości dla środowiska, ze szczególnym uwzględnieniem emisji CO2, uważanej za jedną z podstawowych przyczyn efektu cieplarnianego. W pracy przedstawiono charakterystykę podstawowych kierunków rozwoju Czystych Technologii Węglowych (CTW), obejmujących zarówno procesy przygotowania paliwa, jak również jego przetwórstwa do energii oraz cennych produktów chemicznych w tym paliw płynnych i gazowych. Szczególną uwagę poświęcono metodom obniżenia emisji CO2 oraz technologiom zgazowania jako źródła gazu syntezowego dla zastosowań energetycznych i chemicznych. Przedstawiono podstawy procesu zgazowania węgla oraz stan rozwoju komercyjnych technologii zgazowania na świecie. Omówiono również wyniki badań ukierunkowanych na rozwój własnych, krajowych, rozwiązań technologicznych. Dotyczy to zwłaszcza rozwoju fluidalnej technologii zgazowania wykorzystującej jako surowiec w procesie ditlenek węgla. Ważnym elementem pracy jest również przedstawienie aktualnej sytuacji w obszarze działań administracyjnych oraz komercyjnych ukierunkowanych na wdrożenie pierwszych układów przemysłowych w naszym kraju.

EN

Fossil fuel reserves and forecasts of their consumption indicate that coal, in the medium to long term perspective, will have a significant role as a source of energy and raw materials for the chemical industry. This applies both to Poland and world economy. Coal can also be a valuable source of hydrogen, whose multi-tonnage production is the basis for the development of new energy directions within Hydrogen Economy. The key directions of coal technologies development are related to increase of energy efficiency and radical reduction in environmental impact, with particular emphasis on CO2 emission, which contribute in to global warming and climate change. The paper presents the main directions for the development of Clean Coal Technologies (CTW), which covers both, coal preparation processes and coal processing into energy and valuable chemical products including liquid and gaseous fuels. Particular attention has been paid to CO2 separation processes and coal gasification technology as a source of synthesis gas for energy and chemical applications. The principles of the gasification process and state of development of commercial solutions were shown. The results of national research aimed at the development of in-house, technology were also discussed. An important part of the paper is also presentation of the current situation in the field of activities aimed at the implementation of the first commercial gasification technology in Poland.

7

Model procesowy demonstracyjnej instalacji produkcji metanolu zintegrowanej ze zgazowaniem węgla przy użyciu ditlenku węgla : wyniki strategicznego programu badań

Chmielniak T., Ściążko M., Popowicz J., Szczypiński T., Bigda J., Sobolewski A.

Przemysł Chemiczny

|

2017

|

T. 96, nr 3

621--625

PL

Zaprezentowano konfigurację i model procesowy układu produkcji metanolu zintegrowanego z rozwijaną w IChPW technologią zgazowania węgla w złożu fluidalnym przy wykorzystaniu ditlenku węgla. Model procesowy instalacji produkcji metanolu obejmuje główne węzły technologiczne układu: suszenie i zgazowanie węgla, oksy-spalanie karbonizatu, konwersję metanu i smół, usuwanie H₂S i CO₂ z gazu, syntezę metanolu i sprężanie CO₂ oraz układy kotła odzyskowego i turbiny parowej. Model wykorzystano do obliczeń procesowo-bilansowych i opracowania projektu technologicznego demonstracyjnej instalacji zgazowania węgla przy wykorzystaniu CO₂.

EN

The developed model included drying lignite, its gasification with CO₂/O₂ mixt. In a circulating fluidized bed reactor, oxy-combustion of the produced char, syngas processing (conversion of MeH and tars, H₂ enrichment, removal of H₂S, CO₂ and Hg, MeOH synthesis, compression of sepd. CO₂, S recovery), heat recovery and power generation. The model was used to prep. the process heat and mass balance sheets and to develop a technol. design of a demonstration plant together with feasibility study of com. scale plant.

8

Energetyka wodorowa – podstawowe problemy

Chmielniak T., Lepszy S., Mońka P.

Polityka Energetyczna

|

2017

|

T. 20, z. 3

55--65

PL

W ostatnich latach w wielu ośrodkach badawczych skupia uwagę na zagadnieniach energetyki wodorowej. Mimo, że nie wszystkie opinie dotyczące jej potencjału techniczno-ekonomicznego są pozytywne, to wiele przygotowanych prognoz i analiz scenariuszowych pokazuje jej perspektywiczne znaczenie w wielu obszarach gospodarki. Rozwój technologii wodorowej wiąże się z przeprowadzaniem badań i analiz, obejmujących różne obszary technologiczne, w tym wytwarzanie, transport wodoru, jego magazynowanie i zastosowanie w energetyce oraz do napędu środków transportu. Wybór odpowiedniej strategii jest kluczowy dla dalszego spostrzegania szans na rozwój technologii wodorowych. W artykule przedstawiono przegląd zasadniczych problemów dotyczących produkcji wodoru, następnie wskazano na zagadnienia jego transportu i magazynowania. W ostatniej części przedyskutowano zastosowania wodoru w energetyce stacjonarnej i w transporcie samochodowym. Uwagę skupiono na badaniach koniecznych do podjęcia w najbliższej przyszłości. Przedstawiono krótką informację o stanie badań w Polsce.

EN

In recent years, many research centers have focused on hydrogen energy. Although not all opinions on its technical and economic potential are positive, many prepared forecasts and scenario show its perspective in many areas of the economy. The development of hydrogen technology involves research and analysis covering various technological areas, including hydrogen generation, transportation, storage and use in power and transport. Choosing the right strategy is key to further perceiving the opportunities for hydrogen technology. The paper presents an overview of the main problems of hydrogen production, and then addresses the issues of transport and storage. Lastly, the use of hydrogen in stationary power and in car transport was discussed. Attention was paid to research needed to be undertaken in the near future. Brief information about the state of research in Poland is presented.

9

Technologia i efektywność energetyczna zgazowania węgla

Chmielniak T., Ściążko M., Sobolewski A.

Nowa Energia

|

2017

|

nr 5/6

10--15

PL

Aktualne kierunki rozwoju technologii zgazowania węgla są związane przede wszystkim z wytwarzaniem energii elektrycznej oraz gazu procesowego na potrzeby syntezy chemicznej. Szczególnie atrakcyjne wydaje się zastosowanie zgazowania w tzw. układach poligeneracyjnych, łączących wytwarzanie energii elektrycznej oraz produktów chemicznych z węgla, głównie paliw płynnych silnikowych, metanolu lub wodoru.

10

Instalacje węglowe wytwarzania elektryczności z emisją poniżej 550 g CO2/kWh

Chmielniak T., Łukowicz H., Pilarz P.

Nowa Energia

|

2017

|

nr 5/6

69--75

PL

Strategia dekarbonizacji gospodarki wymaga wprowadzenia do eksploatacji nowych technologii energetycznych. Pierwszą grupę tych technologii stanowią technologie źródeł odnawialnych (OZE). Zgodnie z wieloma scenariuszami osiągnięcia celów emisyjnych przyjętych w polityce energetycznej UE do 2050 r. ich ekonomicznie uzasadnione upowszechnienie nie umożliwi pożądanej redukcji ditlenku węgla. Wymagane jest zastosowanie wielu dodatkowych przedsięwzięć, w tym wprowadzenie prawie zeroemisyjnych technologii węglowych, wspomaganych technologiami gazowymi. Ważną rolę mogą spełniać także technologie wykorzystania paliw alternatywnych, w tym odpadów.

11

Storage system for electricity obtained from wind power plants using underground hydrogen reservoir

Lepszy S., Chmielniak T., Mońka P.

Journal of Power Technologies

|

2017

|

Vol. 97, nr 1

61--68

EN

Wind power is characterized by high variability and unpredictability. Due to limited opportunities for electricity storage and the power grid’s limited carrying capacity, an increase in the use of renewable sources may bring about unfavorable technical and economic consequences. Energy storage systems may mitigate the negative effects of electricity generation in wind power plants. Energy storage systems can also aid the cause of clean coal technologies, by increasing working time and efficiency and reducing CO2 emissions in coal power plants. This paper presents a simplified model of a system of energy storage in the form of hydrogen. Hydrogen is produced through electrolysis and is stored in underground storage sites. A hydrogen-fired gas turbine is used in the process of chemical energy-to-electricity conversion. Calculations are performed to determine hydrogen mass and volume flow needed for storage to make up for the insufficient amounts of electricity produced over time. A preliminary economic analysis for various power storage systems is also presented.

12

Modernizacja i rewitalizacja istniejących bloków węglowych ważnym warunkiem stabilności sektora wytwarzania elektryczności

Chmielniak T., Rusin A., Łukowicz H.

Polityka Energetyczna

|

2016

|

T. 19, z. 3

49--60

PL

Polskie technologie wytwarzania elektryczności wykorzystują głównie paliwa kopalne. Mimo istotnego wzrostu zainstalowanej mocy ze źródeł odnawialnych, stanowi ona nadal ponad 90% całego wolumenu wytwarzanej elektryczności. Drugą istotną charakterystyką infrastruktury wytwarzania jest zaawansowany wiek przeważającej liczby bloków (zwłaszcza bloków 200 MW). W stadium realizacji są obecnie cztery bloki na węgiel kamienny o mocy rzędu 1000 MW, jedna jednostka 500 MW na węgiel brunatny jest planowana. Rachunek ekonomiczny pokazuje, że dla tych bloków inwestycja ma swe uzasadnienie przy cenie elektryczności 240 270 zł/MWh. Obserwacja cen hurtowych wskazuje natomiast, że są one istotnie niższe, z ciągłą tendencją do spadku, (rys. 4) (www.ure.gov.pl). Rodzi to wątpliwości co do zasadności – z ekonomicznego punktu widzenia przy obecnych cenach węgla – wprowadzania do systemu nowych bloków dużej mocy. W konsekwencji wskazano na celowość poszukiwań innych rozwiązań pomostowych. Jednym z nich jest przedłużenie eksploatacji istniejącej infrastruktury bloków 200 MW. W artykule przedstawiono przesłanki do podjęcia programu modernizacji i rewitalizacji bloków klasy 200 MW celem przedłużenia ich eksploatacji do 2035–2040 r. Wskazano na podstawowe problemy konieczne do rozwiązania dla spełnienia przez nie odpowiednich kryteriów ekologicznych (w tym konkluzji BAT) i technologicznych (głównie dotyczących zwiększenia elastyczności cieplnej). Naszkicowano zakres badań naukowych i przemysłowych.

EN

Polish power technologies mainly use fossil fuels. Despite a significant increase in the installed capacity from renewable sources, it still makes up more than 90% of the total volume of the electricity produced. Another important characteristic of the generation infrastructure is the advanced age of the majority of the blocks (especially 200 MW). At the stage of implementation are currently four coal-fired blocks with a capacity of approximately 1000 MW. Morever one lignite unit of 500 MW is planned. Economic calculations show that the investment for these blocks is justified by the price of electricity PLN 240–270 / MWh. The observation of the wholesale price indicates, however, that they are significantly lower, with the continuous trend of decline (fig. 4). This means that the introduction of new blocks of high-power to the system at the current price of coal is rather unjustified. Consequently, it pointed to the desirability of other technological solutions. One of them is the extension of the operation of the existing infrastructure by 200 MW. The article presents evidence to undertake a program of modernization and revitalization of the 200 MW class units for the extension of their use to 2035–2040. The fundamental problems needed to be resolved for the fulfilment of appropriate environmental criteria (including BAT conclusions) and technological ones (mainly increase the flexibility of the heat) have been specified. The paper also outlined the scope of scientific research and industrial applications.

13

Efektywność zastosowania zbiorników akumulacyjnych w instalacjach dużych bloków kondensacyjnych i duobloków

Chmielniak T., Łukowicz H., Pilarz P.

Nowa Energia

|

2016

|

nr 5/6

72--79

PL

W ostatnich latach, szczególnie w Europie, priorytetem stało się wytwarzanie energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych (OZE), w tym z elektrowni wiatrowych i ogniw fotowoltaicznych, które pracują w sposób stochastyczny. Problematyka dekarbonizacji przesuwa coraz częściej technologie paliw kopalnych do funkcji bilansujących przy braku generacji elektryczności ze źródeł odnawialnych. To powoduje ciągłą zmianę istotności poszczególnych kryteriów oceny technologii węglowych, a także gazowych. Obok zawsze istotnego kryterium sprawnościowego w całym zakresie obciążenia, wzrasta znaczenie zdolności do zmiany obciążenia (elastyczność cieplna) wszystkich modułów instalacji i kryterium niezawodnościowego.

14

Investigation of a combined gas-steam system with flue gas recirculation

Chmielniak T., Mońka P., Pilarz P.

Chemical and Process Engineering

|

2016

|

Vol. 37, nr 2

305-316

EN

This article presents changes in the operating parameters of a combined gas-steam cycle with a CO2 capture installation and flue gas recirculation. Parametric equations are solved in a purpose-built mathematical model of the system using the Ebsilon Professional code. Recirculated flue gases from the heat recovery boiler outlet, after being cooled and dried, are fed together with primary air into the mixer and then into the gas turbine compressor. This leads to an increase in carbon dioxide concentration in the flue gases fed into the CO2 capture installation from 7.12 to 15.7%. As a consequence, there is a reduction in the demand for heat in the form of steam extracted from the turbine for the amine solution regeneration in the CO2 capture reactor. In addition, the flue gas recirculation involves a rise in the flue gas temperature (by 18 K) at the heat recovery boiler inlet and makes it possible to produce more steam. These changes ontribute to an increase in net electricity generation efficiency by 1%. The proposed model and the obtained results of numerical simulations are useful in the analysis of combined gas-steam cycles integrated with carbon dioxide separation from flue gases.

15

Układy gazowo-parowe z CO2 jako czynnikiem roboczym

Lepszy S., Chmielniak T.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2015

|

z. 87 [291], nr 2

127--134

PL

W procesie rozwoju technologii energetycznych istotne miejsce zajmują technologie wykorzystania ciepła odpadowego i technologie wykorzystania ciepła niskotemperaturowego. Jednym z najpopularniejszych obiegów wykorzystywanych w tym celu jest obieg Rankine’a. Wykorzystanie dwutlenku węgla jako czynnika roboczego zarówno w obiegach o ciśnieniu nadkrytycznym, jak i obiegach transkrytycznych cechuje się wieloma zaletami w porównaniu z tradycyjnymi obiegami wykorzystującymi parę wodną. Najistotniejsze z nich są związane z rozmiarami maszyn i urządzeń. Dwutlenek węgla jest również czynnikiem dostępnym, o małym potencjale wpływu na warstwę ozonową w porównaniu z innymi czynnikami organicznymi. W pracy przedstawiono analizę układu gazowo-parowego z CO2 jako czynnikiem roboczym. W szczególności określono podstawowe parametry energetyczne oraz straty egzergii w wymiennikach ciepła.

EN

In the process of the development of energy systems, waste heat recovery and low temperature technologies occupy an important place. One of the most common system used for this purpose is the Rankine cycle. The use of carbon dioxide as the working medium in both the superand sub critical pressure cycles has several advantages compared to traditional steam cycles. The most important advantages are associated with dimensions of machines and equipment. Carbon dioxide is also a common medium, with a low potential impact on the ozone layer as compared to other organic mediums. The paper presents an analysis of different configurations of the gas-steam cycles with CO2 as the working fluid. In particular, the basic parameters of the energy analysis were determined and exergy losses are specified.

16

Analiza matematyczna pracy prostej turbiny gazowej po zmianie paliwa

Lepszy S., Chmielniak T.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2015

|

z. 87 [291], nr 3

227--234

PL

Zastosowanie biomasy do produkcji energii elektrycznej z użyciem turbin gazowych małej mocy wymaga opracowania modeli maszyn i urządzeń o odmiennej charakterystyce w stosunku do szeroko rozpowszechnionych układów lotniczych i przemysłowych wykorzystujących paliwa konwencjonalne. W celu wskazania najistotniejszych zagadnień związanych z opracowaniem nowych rozwiązań dla turbin gazowych zasilanych paliwem z biomasy, w artykule przedstawiono analizę matematyczną pracy prostej turbiny gazowej małej mocy po zmianie paliwa. W szczególności zwrócono uwagę na możliwość wystąpienia pompażu, przekroczenia dopuszczalnych prędkości obrotowych oraz mocy. Przedstawiono również analizę parametrów komory spalania po zmianie paliwa.

EN

The use of biomass to produce electricity using gas turbines requires the development of models with different characteristics in relation to the widespread aero and industrial systems using conventional fuels. In order to identify the most important issues related to the development of new solutions for gas turbines fueled with biogas, in the article, the mathematical analysis and models of the operation of the simple gas turbine after the change of fuel are shown. In particular, attention was paid to: possibilities of surging occurrence and exceeding the permissible speed and power. An analysis of the parameters of the combustion chamber after the change of the fuel was shown.

17

Zgazowanie węgla przy wykorzystaniu CO₂ jako czynnika zgazowującego : doświadczenia IChPW

Chmielniak T., Sobolewski A., Tomaszewicz G.

Przemysł Chemiczny

|

2015

|

T. 94, nr 4

442-448

PL

Technologia zgazowania węgla w celu wytwarzania gazu syntezowego, który może być wykorzystywany w wielu procesach chemicznych i energetycznych jest znana i stosowana na świecie od wielu lat. Obecnie obserwuje się znaczący wzrost zainteresowania zgazowaniem, szczególnie w szybko rozwijających się Chinach. W Instytucie Chemicznej Przeróbki Węgla (IChPW) od 30 lat rozwijana jest technologia zgazowania węgla w złożu fluidalnym. Co więcej, w ostatnich latach w IChPW prowadzi się badania nad jej rozwojem w kierunku wykorzystania ditlenku węgla jako czynnika zgazowującego. Ditlenek węgla w tym procesie spełnia podwójną funkcję, jest jedno-cześnie nośnikiem węgla oraz tlenu, przez co wpływa na poprawę efektywności procesu (zwiększenie strumienia entalpii chemicznej gazu procesowego, spadek zużycia tlenu) oraz na zmniejszenie względnej emisji CO₂. Wyniki badań pilotowych realizowanych w IChPW potwierdzają korzystny wpływ zastosowania CO₂ jako czynnika zgazowującego. Uzyskane rezultaty badań są stosowane dla opracowania koncepcji, projektu technologicznego oraz studiów wykonalności demonstracyjnej instalacji zgazowania węgla w złożu fluidalnym przy wykorzystaniu CO₂ jako utleniacza.

EN

Polish sub-bituminous coal and lignite were gasified both under ambient (up to 50 kPa) or elevated (1 MPa) overpressures at below 900°C or below 920°C, resp., under pilot plant conditions. Air, O₂, CO₂ and steam were used as gasifying agents in circulating fluidized-bed reactors. The beneficial effect of using CO₂ as gasifying agent was confirmed. The results were used for prepg. a feasibility study and process design of a demonstration plant where coal gasification was integrated with combustion of char under oxy-combusition conditions.

18

Technologia usuwania rtęci z węgla przed procesem spalania

Chmielniak T., Misztal E., Mazurek I., Sajdak M.

Przemysł Chemiczny

|

2015

|

T. 94, nr 4

480-486

PL

Przedstawiono wyniki badań nad procesem usuwania rtęci z węgla jako efektywnej metody ograniczenia jej emisji do atmosfery z procesów termochemicznego przetwórstwa węgla. Metoda ze względu na większą zawartość rtęci oraz znacząco mniejsze (niż w przypadku spalin) ilości gazu poddawanego oczyszczaniu jest atrakcyjna procesowo i ekonomicznie w stosunku do tradycyjnych wtórnych metod usuwania rtęci. Dodatkową zaletą zastosowania pirolizy jest możliwość uzyskania paliwa o lepszych parametrach jakościowych (w stosunku do paliwa wejściowego). Ponadto, co ważne, technologia nie ingeruje w sam proces technologiczny spalania węgla i oczyszczania spalin. Realizowane w IChPW prace obejmowały pełny cykl badawczy od badań laboratoryjnych do badań w skali półtechnicznej. Badania przeprowadzono dla węgla kamiennego i brunatnego. Szczególnie atrakcyjne wyniki uzyskano dla węgla brunatnego, dla którego skuteczność usuwania rtęci wynosiła ponad 90%. Na podstawie badań eksperymentalnych opracowano wytyczne i koncepcję realizacji procesu w skali przemysłowej. Dla przedstawionej w pracy koncepcji przemysłowej został opracowany bilans energetyczny i masowy. Dokonano także porównania kosztów opracowanej w IChPW technologii z innymi technologiami opartymi na wtórnych metodach usuwania rtęci z gazów procesowych.

EN

Bituminous coals and lignites were tested for Hg removal using low-temperature pyrolysis (200–550°C) in laboratory (1 g and 100 g) and bench scale (rotary kiln, 1,5–2 kg/h). The Hg removal efficiency reached over 90% for lignites and 22–78% for the bituminous coals. An industrial proces for Hg removal from lignites was developed. For the proposed configuration the mass and energy balance was elaborated. In comparison to post-combustion technologies of Hg reduction, IChPW’s concept proved to be costeffective and competitive.

19

Opracowanie technologii dla wysoko sprawnych „zero-emisyjnych” bloków węglowych zintegrowanych z wychwytem CO2 ze spalin. Koncepcja i główne wyniki badań

Chmielniak T.

Polityka Energetyczna

|

2015

|

T. 18, z. 3

75--86

PL

Głównym zadaniem artykułu jest przekazanie informacji o koncepcji i wynikach badań uzyskanych w projekcie strategicznym Zaawansowane Technologie Pozyskiwania Energii, głównie w zadaniu 1: Opracowanie technologii dla wysokosprawnych „zero-emisyjnych” bloków węglowych zintegrowanych z wychwytem CO2 ze spalin. Jego głównym celem było: a) opracowanie metod, technologii i programów zwiększenia efektywności energetycznej i ekologicznej wytwarzania energii elektrycznej i ciepła w elektrowniach i elektrociepłowniach węglowych oraz podwyższenie ich niezawodności i dyspozycyjności, b) opracowanie dokumentacji technologicznej układów stanowiących podstawę do budowy krajowych instalacji demonstracyjnych wychwytu ze spalin oraz bezpiecznego składowania CO2, c) opracowanie dla warunków krajowych strategicznych kierunków rozwoju czystych technologii węglowych do zastosowań w energetyce, w tym bloków 50+. Przedstawiono koncepcję nowej klasy bloków kondensacyjnych na parametry pary: 650°C/670°C/30 MPa, które jednocześnie powinny spełniać wymagania capture ready. Wskazano na podstawie badań materiałowych i studiów konstrukcyjnych prowadzonych w projekcie na możliwość wzrostu temperatury pary pierwotnej do poziomu 673/670°C, a temperatury pary wtórnej do wartości 692/690°C, co stanowi istotny postęp w stosunku do obecnie budowanych bloków na parametry nadkrytyczne (para świeża/para wtórna 600 (610)/610 (620)°C). Analizowane kierunki wzrostu sprawności sprawdzano dla tej koncepcji bloku referencyjnego. Określono potencjał różnych przedsięwzięć służących poprawie sprawno- ści. Omówiono zakres badań w zakresie oceny elastyczności cieplnej, zwiększenia dyspozycyjności, nowych systemów diagnostycznych. Osobnym zagadnieniem rozpatrywanym w artykule jest analiza procesu wychwytu CO2 i dyskusja efektywności różnych opcji integracji instalacji wychwytu z obiegiem wodno-parowym bloku. W zakończeniu artykułu pokazano kierunki dalszych badań dla rozwiązania współczesnych problemów energetyki węglowej oraz wskazano na monografie dokumentujące wyniki uzyskane w projekcie.

EN

The main task of this paper is to provide information about the concept and the results of the Strategic Research Programme entitled Advanced Technologies for Energy Generation, mainly in Task 1 – Development of a technology for highly efficient zero-emission coal-fired power units integrated with CO2 capture from flue gas. The main aim of this task was: a) to develop methods, technologies and programs in order to increase the efficiency of generating electricity at coal-fired power plants and increase their reliability and availability, b) to develop technological documentation of systems that will become a basis for the construction of national demonstration installations for the capture of CO2 from flue gases and its safe storage, c ) to work out Poland-specific directions for further development of clean coal technologies to be used in the power industry, including 50+ units. The concept of the new class of power plant units with steam parameters: 650°C/670°C/30MPa, which also will meet the “capture ready” requirements has been discussed. On the basis of material and structural studies carried out in the project the possibility of designing the unit with a leave steam temperature of 673/670°C, and the temperature of the steam reheat – 692/690°C has been show. This is a significant improvement over the currently built supercritical units (live steam / steam reheat 600 (610)/610(620)°C). The directions of efficiency increase was tested and analysed for a 900 MW unit. An efficiency improvement is found in all the cases under analysis. The range of tests for the assessment of thermal flexibility, increased availability and new diagnostic systems were also discussed. Another issue considered in the article was the analysis of the CO2 capture process and discussion of the effectiveness of different integration options for the separation unit with the water-steam cycle. The directions for further research for solutions of the contemporary problems of coal-based energy are presented and monographs documenting the results of the project are shown.

20

Elastyczność cieplna bloków energetycznych dużych mocy. Możliwości jej wzrostu

Chmielniak T., Łukowicz H., Pilarz P.

Nowa Energia

|

2015

|

nr 5-6

40--53

PL

W artykule przedstawiono wybrane zagadnienia związane z możliwością zwiększenia elastyczności cieplnej bloków energetycznych dużej mocy. Głównie zajęto się oceną możliwości zmiany mocy przez wprowadzenie odpowiednich korekt w schemacie cieplnym. Ilościowo analizowano kilka przykładów dla bloków 200 i 900 MW. W tym ostatnim wypadku szczegółowo przedyskutowano efekty dla wprowadzenia do obiegu cieplnego zbiornika akumulacyjnego. Oceniono możliwość zwiększenia mocy bloku w dłuższym okresie czasu oraz zakres zmniejszenia minimum technicznego bloku. Wskazano na zalety technologiczne duobloku.