Analiza integracji jednostki separacji CO₂ z obiegiem cieplnym bloku energetycznego

• Autorzy: Sztekler K , Kalawa W. , Panowski M.

Warianty tytułu

EN

Analysis of CO₂ separation unit integration with the thermal-steam cycle of the power unit

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Światowe tendencje w ochronie środowiska wskazują na konieczność ograniczenia emisji dwutlenku węgla, który wpływa na rozwój efektu cieplarnianego. Ponieważ podstawowym paliwem wykorzystywanym w energetyce zawodowej jest węgiel, sektor przemysłu jest największym emitorem CO₂; zatem prace nad redukcją dwutlenku węgla w tej branży są w pełni uzasadnione. Wchwili obecnej adsorpcyjne technologie wychwytu CO₂ nie są jeszcze zastosowane w skali przemysłowej, tym samym nie posiadamy w pełni udokumentowanych informacji dotyczących ich wpływu na bloki energetyczne. Przy wykorzystaniu oprogramowania IPSEpro zamodelowano obieg referencyjny bloku o mocy 833MWe oraz układ separacji CO₂ ze spalin, który bazuje na metodach adsorpcyjnych. Analizowano technologię PTSA (Pressure Temperature Swing Adsorption) stanowiącą połączenie dwóch technologii separacji PSA (Pressure Swing Adsorption) i TSA (Temperature Swing Adsorption). Po opracowaniu układów zintegrowano jednostkę wychwytu dwutlenku węgla i innych urządzeń technologicznych z obiegiem parowo-wodnym elektrowni. Integracja w tym wypadku polega na jak najbardziej optymalnym rozmieszczeniu wszystkich urządzeń niezbędnych separacji i transportu CO₂. Dane uzyskane z obliczeń modelowych pozwoliły na dokładną analizę wpływu układu separacji CO₂ oraz innych niezbędnych urządzeń potrzebnych do realizacji samego procesu wychwytu CO₂ i jego przygotowania do transportu w postaci ciekłej na moc bloku oraz sprawność obiegu. Przeprowadzona analiza pozwoliła na oszacowanie ilości dwutlenku węgla, który nie zostanie wyemitowany do atmosfery, co niewątpliwie może zmniejszyć uciążliwość instalacji energetycznych dla środowiska.

EN

Global trends in environmental protection point to the need to reduce emissions of carbon dioxide contributing to the greenhouse effect. Since the primary fuel used in the power industry is coal, the power industry is the largest emitter of CO₂, justifying a particular focus on reducing the emissions fromthis source. At present, adsorption technologies for CO₂ capture are not yet used on a commercial scale, and there is a lack of adequate information concerning their effects on energy units. IPSEpro software was used for modeling a reference thermal-steam cycle power unit with an 833MWe load, and CO₂ separation fromthe flue gas unit (which is based on adsorptionmethods). This study analyzed PTSA (Temperature Pressure Swing Adsorption) technology, which represents a combination of two separation technologies – PSA (Pressure Swing Adsorption) and TSA (Temperature Swing Adsorption). After the development of the systems of the power unit, the carbon dioxide capture unit and other technological installations were integrated into the thermal-steam cycle of the power unit. Integration in this case relied on the optimal arrangement of all the equipment necessary to carry out the task of reducing emissions of carbon dioxide in the steam cycle of the power unit. The data obtained from the model’s calculations allowed for accurate analysis of the impact of the separation of CO₂. It was also possible to evaluate other devices needed for the implementation of the process of CO₂ capture and preparation for transport in liquid form, considering the unit load and the cycle efficiency. The analysis made it possible to estimate the carbon dioxide amount not emitted into the atmosphere, a key factor in measuring the impact of power plants on the environment.

Słowa kluczowe

PL

CO2; separacja; sekwestracja CO2; modelowanie

EN

CO2; separation; CO2 sequestration; modeling

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Polityka Energetyczna
• Rocznik: 2014
• Tom: T. 17, z. 2
• Strony: 137--152
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sztekler K

• AGH Akademia Górniczo Hutnicza im. S. Staszica w Krakowie, Katedra Maszyn Cieplnych i Przepływowych, Kraków

autor

Kalawa W.

• AGH Akademia Górniczo Hutnicza im. S. Staszica w Krakowie, Katedra Maszyn Cieplnych i Przepływowych, Kraków

autor

Panowski M.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Zaawansowanych Technologii Energetycznych, Częstochowa

Bibliografia

• SZCZYGIEŁ, L. 2007. Dwutlenek węgla – wróg czy przyjaciel? Biuletyn Urzędu Regulacji Energetyki nr 5.
• CZAKIERT i in. 2005 – CZAKIERT, T., BIS, Z., MUSKAŁA, W. i NOWAK, W. 2005. Badania dooewiadczalne fluidalnego spalania węgla brunatnego w atmosferze wzbogaconej tlenem. Inżynieria Chemiczna i Procesowa t. 26, z. 4, s. 831–845.
• DRESZER i in. 2008 – DRESZER, K. i SOLNY, L.W. 2008. Obniżenie emisji CO2 z sektora energetycznego możliwe ścieżki wyboru technologii. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal t. 11, z. 1.
• Ministerstwo Gospodarki 2010 – Kierunki Rozwoju Czystych Technologii Węglowych, Warszawa.
• Communication from the Commission to the European Parliament, the Council, the European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions – Supporting early demonstration of sustainable power generation from fossil fuels – COM(2008) 30 final.
• KOTOWICZ i in. 2007 – KOTOWICZ, J. i JANUSZ, K. 2007. Sposoby redukcji emisji CO2 z procesów energetycznych. Rynek Energii nr 1.
• SUCHECKI, T.T. 2005. Zeolity z popiołów lotnych. Wrocław.
• CICISZWILI i in. 1990 – CICISZWILI, G.W., ANDRONIKASZWIL, T.G., KIROW, G.N. i FILZOW, L.D. 1990. Zeolity naturalne. Warszawa, WNT.
• CHMIELNIAK i in. 2010 – CHMIELNIAK, T. i ZIĘBIK A. 2010. Obiegi cieplne nadkrytycznych bloków węglowych. Monografia, Gliwice.
• MAJCHRZAK-KUCEBA, I. 2001. Badania usuwania i zagospodarowania dwutlenku węgla ze spalin kotłowych przy użyciu zeolitów. Rozprawa doktorska.
• SZTEKLER i in. 2009 – SZTEKLER, K., PANOWSKI, M. i KLAJNY, R. 2009. Analiza rozwiązań konfiguracyjnych integracji technologii wychwytu CO2 z konwencjonalną siłownią cieplną. Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej z. 26, s. 317–324.
• Oficjalny biuletyn informacyjny wydany przez Elektrownie Bełchatów, 2007 – Działalność BOT Elektrowni Bełchatów S.A. w Dziedzinie Ochrony Środowiska, Bełchatów.
• www.ziemianarozdrozu.pl