Energy effectiveness of heat and electricity cogeneration integrated with amine CO2 processing unit

• Autorzy: Ziębik A. , Budnik M. , Liszka M.

Warianty tytułu

PL

Efektywność energetyczna skojarzonej gospodarki cieplno-elektrycznej zintegrowanej z aminową instalacją usuwania CO2

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper deals with the thermodynamic analysis of the energy effectiveness of a CHP plant integrated with a CO2 processing unit and installation of waste heat recovery. The adequate measure of energy effectiveness of heat and electricity cogeneration are the savings of the chemical energy of fuels in comparison with the separate production of heat and electricity. Integration of a CHP plant with a CO2 processing unit requires a modification of the algorithms concerning calculations of primary energy savings and these algorithms, as described in the paper, have been properly adapted to the integrated CHP plant installations. The paper also presents results of energy savings concerning both the reference plant and CHP plant integrated with CO2 processing unit and an installation of waste heat recovery concerning three cases of the unit consumption of heat for regenerating the solvent. Presented are effects of partial compensation of the increased internal consumption of heat for regeneration of solvent in the integrated units. The similar effect has taken place in the case of heat losses from district heating network provided by a CHP plant in comparison with the separate production of heat in a heating plant.

PL

W pracy przedstawiono wyniki analizy efektywności energetycznej elektrociepłowni zintegrowanej z aminową instalacją usuwania CO2 i układem odzysku ciepła. Miarodajnym wskaźnikiem efektywności energetycznej skojarzonego wytwarzania ciepła i elektryczności jest oszczędność energii chemicznej paliwa w porównaniu z rozdzielonym wytwarzaniem ciepła i elektryczności. Integracja elektrociepłowni z instalacją usuwania i sprężania CO2 wymaga modyfikacji algorytmów obliczania wskaźników oszczędności energii. W pracy przedstawiono algorytmy przystosowane do zintegrowanych układów elektrociepłowni. Zaprezentowano wyniki analizy wskaźników oszczędności energii chemicznej paliwa zarówno dla elektrociepłowni referencyjnej, jak również zintegrowanej dla trzech przypadków poboru ciepła regeneracji sorbentu w aminowej instalacji usuwania CO2. Zaprezentowano również efekty częściowej kompensacji zwiększonego zużycia ciepła na potrzeby własne elektrociepłowni. Jest to podobny efekt jak częściowa kompensacja strat występujących przy przesyłaniu ciepła. Oba efekty kompensacji uzyskuje się dzięki realizacji skojarzonej gospodarki cieplno-elektrycznej.

Słowa kluczowe

EN

energy effectiveness; cogeneration; post-combustion CO2 capture; process integration; primary energy savings

PL

efektywność energetyczna; kogeneracja; usuwanie dwutlenku węgla; integracja procesów

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Energia [Stowarzyszenie Elektryków Polskich - COSiW]
• Czasopismo: Energetyka
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 5
• Strony: 331--339
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Ziębik A.

• Silesian University of Technology, Institute of Thermal Technology

autor

Budnik M.

• Silesian University of Technology, Institute of Thermal Technology

autor

Liszka M.

• Silesian University of Technology, Institute of Thermal Technology

Bibliografia

• [1] Directive 2004/8/EC of the European Parliament and of the Council of 11 February 2004 on the promotion of cogeneration based on a useful heat demand in the internal market and amending Directive 92/42/EC.
• [2] Guidelines for Implementation of the CHP Directive 2004/8/EC. Guidelines for implementation of Annex II and Annex III. European Commission GD TREN. Draft Final November 2006.
• [3] Ogawa T., Ohashi Y., Yamanaka S., Miyaike K.: Development of carbon dioxide removal system from the flue gas of coal fired power plant, Energy Procedia, Vol. 1, Issue 1, 2009, 721-724.
• [4] Mangalapally H. P., Hasse H.: Pilot plant experiments for post combustion carbon dioxide capture by reactive absorption with novel solvents, Energy Procedia, Vol. 4, 2011, 1-8.
• [5] Global CCS Institute, CO2 capture technologies, Post combustion capture - January 2012, last accessed 21.11.2013, cdn.globalccsinstitute.com/sites/default/files/publications/29721/co2-capture-technologies-pcc.pdf
• [6] MHI’s energy efficiency flue gas CO2 capture technology and large scale CCS demonstration test at coal-fired power plants in USA, Mitsubishi Heavy Industries Technical Review Vol. 48 No. 1, March 2011.
• [7] Final Report - CASTOR (CO2, from Capture to Storage), Project report, April 2011, last accessed 21.11.2013, www.cordis.europa. eu/documents/documentlibrary/124772011EN6.pdf/documentlibrary/124772011EN6.pdf
• [8] Lund H., Vad Mathiesen B.: The role of Carbon Capture and Storage in a future sustainable energy system, Energy 44 (2012) 469-476.
• [9] Ziębik A., Budnik M., Liszka M.: Thermodynamic indices assessing the integration of coal-fired CHP plants with post-combustion CO2 processing unit (CPU). Energy Conversion and Management 73 (2013), pp. 389-397
• [10] Ziębik A., Budnik M., Liszka M.: Analysis of energy indices of a power plant adapted for the production of heat integrated with the amine CO2 processing unit. Journal of Cleaner Production (in press) 2014
• [11] Horlock J.H.: Cogeneration- Combined Heat and Power (CHP). Thermodynamics and Economics, Krieger Publishing Company, Malabar Florida, 1997.
• [12] Kuramochi T., Ramírez A., Turkenburg W., Faaij A.: Technoeconomic prospects for CO2 capture from distributed energy systems, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 19, 2013, 328-347.
• [13] Kuramochi T., Faaij A., Ramírez A., Turkenburg W.: Prospects for cost-effective post-combustion CO2 capture from industrial CHPs, International Journal of Greenhouse Gas Control, Vol. 4, Issue 3, 2010, 511-524.
• [14] Mago P. J., Smith A. D.: Evaluation of the potential emissions reductions from the use of CHP systems in different commercial buildings, Building and Environment, Vol. 53, 2012, 74-82.
• [15] Uddin S.N., Barreto L.: Biomass-fired cogeneration systems with CO2 capture and storage, Renewable Energy, Vol. 32, Issue 6, May 2007, 1006-1019.
• [16] Szargut J., Ziębik A.: Fundamentals of thermal engineering (in Polish), PWN, Warsaw, 2000
• [17] Szargut J., Ziębik A.: Cogeneration of heat and electricity – CHP (in Polish). Polish Academy of Sciences, Katowice-Gliwice 2007.
• [18] Thermoflex version 22, Thermoflow Inc. www.thermoflow.com
• [19] Ziębik A., Gładysz P.: Optimal coefficient of the share of cogeneration in district heating systems. Energy Vol. 45, Issue 1, September 2012, pp. 220-227.
• [20] Gładysz P., Ziębik A.: Complex analysis of the optimal coefficient of the share of cogeneration in district heating systems. Energy 62 (2013), pp. 12-22.
• [21] Danziger R.: Cogeneration technology. The 1991 National Energy Management Forum – June 24 and 25, 1991, Melbourne, Australia.
• [22] Sama D.A.: Looking at the True Value of Steam. Oil and Gas Journal, April 14, 1980.
• [23] Ziębik A., Budnik M., Liszka M.: Savings of the chemical energy of fuel in CHP plant integrated with CO2 processing unit (in Polish). Section 26 in the monograph “Analysis of energy systems” (Eds. Weglowski B., Duda P.) Technical University of Cracow, 2013.
• [24] Ziębik A., Hoinka K.: Energy systems of complex buildings. Springer-Verlag London, 2013.