Wykorzystanie ciepła odpadowego w procesie przygotowania spalin na potrzeby separacji metodą VPSA

• Autorzy: Zarzycki R. , Panowski M.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rm.2015.28

Warianty tytułu

EN

Waste heat utilisation for flue gas pretreatment due to carbon dioxide separation by VPSA method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W ostatnich latach są prowadzone intensywne prace związane z ograniczeniem emisji CO2 do atmosfery z procesów spalania paliw węglowych w energetyce. W ramach tych prac powstały już nowe technologie oksyspalania, jak również kilka metod separacji CO2 ze spalin. Jedną z nich jest technologia adsorpcyjna VPSA (Vacuum Pressure Swing Adsorption). W technologii VPSA proces adsorpcji i desorpcji jest realizowany przez zmianę ciśnienia. Skuteczność tej metody zależy w dużym stopniu od właściwości sorbentu i jego zdolności sorpcyjnej względem CO2. Parametrami, które wpływają na pojemność sorpcyjną sorbentu, jest temperatura spalin i ich ciśnienie. W przypadku stosowanych sorbentów pojemność sorpcyjna bardzo wzrasta wraz z obniżeniem temperatury spalin i wzrostem ciśnienia. W takim przypadku jest możliwe ograniczenie rozmiarów jednostki adsorpcyjnej, a także kosztów procesu wstępnego sprężania spalin. W pracy przedstawiono propozycję technologii przygotowania spalin kotłowych na potrzeby procesu VPSA, przy założeniu minimalizacji kosztów energetycznych tego procesu i zapotrzebowania na sorbent. W ramach proponowanej technologii zakłada się wykorzystanie ciepła odpadowego ze spalin na potrzeby zasilania chłodziarki absorpcyjnej wytwarzającej wodę lodową. W wyniku przeprowadzonych obliczeń symulacyjnych określono zapotrzebowanie na energię do wstępnego procesu sprężania spalin przed jednostką VPSA oraz minimalne zapotrzebowanie sorbentu do separacji CO2 z przepływającego przez adsorber strumienia spalin.

EN

One of research carried out intensively nowadays is the one on reduction of CO2 emission to atmosphere from fossil fuel combustion in energy sector. The new technologies like oxycombustion or technologies of separation from the flue gas were developed as their result. One of separation technologies considered is VPSA (Vacuum Pressure Swing Adsorption) adsorption on solid sorbents, which is done owing to different pressures on both, adsorption and desorption side of the unit. The efficiency of this method depends on solid sorbent properties and its sorption capacity in respect of separated gas components. The thermodynamic parameters of the separation process that influence sorption capacity are temperature and pressure. This is because the sorption capacity strongly increases with lowering temperature and increasing pressure of the flue gas. Therefore, in such conditions, sorbent demand for separation decreases that makes separation unit to be much smaller, and moreover, it makes flue gas compression process less energy consuming. The paper presents the concept of technology of flue gas pretreatment that may minimise energy cost of separation and sorbent demand for CO2 separation. Proposed technology assumes utilisation of waste heat from flue gas for feeding the absorption cooler that produces cold water for flue gas cooling. This allows not only flue gas cooling but in the same time for moisture removal, which also has positive impact on separation process. As a result of calculation performed, the energy demand for flue gas compression as well as sorbent amount were assessed and showed advantages of proposed technology.

Słowa kluczowe

PL

CCS; chłodziarka adsorpcyjna; redukcja emisji CO2; dwutlenek węgla

EN

CCS; absorption cooler; CO2 emission reduction; carbon dioxide

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika
• Rocznik: 2015
• Tom: z. 87 [291], nr 3
• Strony: 277--285
• Opis fizyczny: Bibliogr. 4 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Zarzycki R.

• Politechnika Częstochowska, ul. Brzeźnicka 60A, 42-200 Częstochowa

autor

Panowski M.

• Politechnika Częstochowska

Bibliografia

• [1] http://www.shuangliang.com/eng/product.asp?ID=24 (dostęp: 11 lipca 2014 r.).
• [2] Majchrzak-Kucęba I.: Testing and evaluation of novel CO2 adsorption, Environmental Engineering, Taylor & Francis Group, London 2013.
• [3] Wawrzyńczak D., Majchrzak-Kucęba I., Nowak W.: Badania separacji CO2 na wybranych sorbentach metodą adsorpcji zmiennociśnieniowej PSA, Budownictwo i Inżynieria Środowiska, Wydawn. Politechniki Białostockiej, 1 (2010), 85-89.
• [4] Więcław-Solny L., Tatarczuk A., Krótki A., Stec M.: Postęp prac w badaniach technologicznych aminowego usuwania CO2 ze spalin, Polityka Energetyczna, t. 16, z. 4. Wydawn. Instytutu GSMiE PAN, Kraków 2013, s. 229-241.