Analiza termo - ekonomiczna nadkrytycznego bloku węglowego typu OXY z modułami ORC

• Autorzy: Kotowicz J. , Brzęczek M. , Job M.

Warianty tytułu

EN

The thermo - economic analysis of the supercritical OXY - type unit integrated with the ORC modules

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono analizę termo - ekonomiczną bloku węglowego typu oxy na parametry nadkrytyczne o mocy 600 MW zintegrowanego z modułami ORC (ang. Organic Rankine Cycle). Warunki tlenowe procesu spalania węgla kamiennego zapewnia tlenownia ASU (ang. Air Separation Unit) wykorzystująca wysokotemperaturową membranę HTM (ang. High Temperature Membrane). Analiza termodynamiczna pracy bloku z modułami ORC obejmuje pracę instalacji ORC na czterech czynnikach: benzenie, R245ca, toluenie oraz etanolu. Analizie ekonomicznej poddano układy: referencyjny blok oxy (REF), w którym ciepło odpadowe nie jest wykorzystywane, blok z zastąpioną sekcją wymienników niskoprężnych (REG) dzięki wykorzystaniu ciepła odpadowego oraz blok zintegrowany z siłowniami ORC w dwóch wariantach: z optymalnym (ORC_O) i nieodpowiednim (ORC_P) doborem czynników roboczych. Przedstawiono metodologię oceny rentowności inwestycji rozpatrywanych bloków wraz z głównymi założeniami potrzebnymi do jej wykonania. Dla każdego bloku wyznaczono graniczną cenę sprzedaży energii elektrycznej.

EN

The article presents a thermo - economic analysis of the oxy-type unit 600 MW integrated with an ORC modules. The waste heat sources in the analyzed power plant were identified and used by the integration with the ORC modules. The analysis of the ORC modules includes the work on four fluids: benzene, R245ca, toluene and ethanol. The economic analyzes were made for: reference oxy – type unit (REF), in which the waste heat is not used; the unit with the low pressure exchangers section (REG) replaced by the use of waste heat; and the unit integrated with the ORC modules in two variants: for optimal (ORC_O) and improper (ORC_P) choice of operating factors. The methodology of economic evaluation of the analyzed units with main assumptions were presented. For each variant the break-even price of electricity.

Słowa kluczowe

PL

nadkrytyczny blok węglowy; spalanie tlenowe; membrana wysokotemperaturowa; HTM; moduł ORC

EN

oxy – type unit; ORC module; working fluid; economic analysis

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2015
• Tom: Nr 3
• Strony: 64--71
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kotowicz J.

• Zakład Miernictwa i Automatyki Procesów Energetycznych w Instytucie Maszyn i Urządzeń Energetycznych Politechniki Śląskiej w Gliwicach, ul. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice

autor

Brzęczek M.

• Zakład Miernictwa i Automatyki Procesów Energetycznych w Instytucie Maszyn i Urządzeń Energetycznych Politechniki Śląskiej w Gliwicach, ul. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice - doktorant

autor

Job M.

• Zakład Miernictwa i Automatyki Procesów Energetycznych w Instytucie Maszyn i Urządzeń Energetycznych Politechniki Śląskiej w Gliwicach, ul. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice - doktorant

Bibliografia

• [1] Kotowicz J., Bartela Ł.: The influence of the legal and economical environment and the profile of activities on the optimal design features of a natural-gas-fired combined heat and power plant. Energy 2011;36(1):328-338
• [2] Kotowicz J., Job M.: Thermodynamic and economic analysis of a gas turbine combined cycle plant with oxy-combustion. Archives of Thermodynamics 2013;34(4):215-234
• [3] Chmielniak T., Kotowicz J., Łyczko J.: Parametric analysis of a dual fuel parallel coupled combined cycle. Energy 2001;26(12):1063-1074
• [4] Shahinfard S., Beyene A.: Regression comparison of organic mediums for low grade heat recovery operating on Rankine cycle. Journal of Power Technologies 93(4) 2013; 257 - 270.
• [5] Mikielewicz D., Mikielewicz J.: A thermodynamic criterion for selection of working fluid for subcritical and supercritical domestic micro CHP, Applied Thermal Engineering, Vol. 30 (2010), No. 16, 2357-2362.
• [6] Mazurek W., Swieboda T., Bryszewska-Mazurek A., Juchom S.: Metody podnoszenia sprawności siłowni ORC, I Konferencja Naukowo Techniczna Współczesne Technologie i Urządzenia Energetyczne, 2007 Kraków.
• [7] Mikielewicz D., Wajs J., Bajor M., Barcicka K.: Współpraca bloku gazowo parowego z obiegiem ORC. Materiały V Konferencji Naukowo - Technicznej Energetyka Gazowa 2013 121 - 134.
• [8] Kotowicz J., Michalski S.: Efficiency analysis of a hard-coal-fired supercritical power plant with a four-end high-temperature membrane for air separation. Energy 2014;64:109-119
• [9] Bartela Ł., Brzęczek M.: Analysis of the use of cooling heat of compressed gas to supply the Rankine cycle with a low-boiling medium. Rynek Energii 2014, Nr 4(113), 130-135.
• [10] GateCycle Version 5.40.0.r. GE Enter Software, LLC.
• [11] EBSILON Professional Version 10.3.0.17851. STEAG Energy Services HmbH.
• [12] Borsukiewicz-Gozdur A., Nowak W.: Badania eksperymentalne niskotemperaturowej minisiłowni parowej z czynnikiem organicznym. Monografia Ciepłownictwo, ogrzewnictwo, odnawialne źródła energii. Kraków 2013.
• [13] Ziółkowski P., Mikielewicz D., Mikielewicz J.: Increase of power and efficiency of the 900 MW supercritical power plant through incorporation of the ORC. Archives of Thermodynamics Vol. 34(2013), No. 4, 51 - 71.
• [14] Jian Song, Yan Li, Chun-wei Gu, Li Zhang: Thermodynamic analysis and performance optimization of an ORC (Organic Rankine Cycle) system for multi-strand waste heat sources in petroleum refining industry. Energy, Volume 71, 15 July 2014, Pages 673-680.
• [15] Jiangfeng Wang, Zhequan Yan, Man Wang, Shaolin Ma, Yiping Dai: Thermodynamic analysis and optimization of an (organic Rankine cycle) ORC using low grade heat source. Energy, Volume 49, 1 January 2013, Pages 356-365.
• [16] Donghong Wei, Xuesheng Lu, Zhen Lu, Jianming Gu: Performance analysis and optimization of organic Rankine cycle (ORC) for waste heat recovery. Energy Conversion and Management, Volume 48, Issue 4, April 2007, Pages 1113-1119.
• [17] Kotowicz J.: Elektrownie gazowo – parowe. KAPRINT, Lublin 2008
• [18] Quoilin S.: Techno-economic survey of Organic Rankine Cycle (ORC) systems Renewable and Sustainable. Energy Reviews 22;(2013);168–186.