Integracja bloku elektrociepłowni węglowej na parametry nadkrytyczne z instalacją wychwytu dwutlenku węgla oraz turbiną gazową

• Autorzy: Bartela Ł. , Skorek-Osikowska A. , Kotowicz J.

Warianty tytułu

EN

Integration of a supercritical coal-fired heat and power plant with carbon capture installation and gas turbine

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przeprowadzenie integracji bloku elektrociepłowni parowej z absorpcyjną instalacją separacji CO2, gdzie dla celów procesu desorpcji wymagane jest zapewnienie dużej ilości ciepła, może być zdecydowanie bardziej problematyczne niż w przypadku układów kondensacyjnych. Wynika to z ograniczonej dyspozycyjności pary, która w bloku elektrociepłowni wykorzystywana jest dla produkcji ciepła użytecznego. Rozwiązaniem stosunkowo prostym z konstrukcyjnego punktu widzenia może być wykorzystanie autonomicznego generatora ciepła, jakim może być kocioł opalany biomasą lub turbina gazowa, w przypadku której produkcja energii elektrycznej obarczona jest względnie niską jednostkową emisją CO2. W artykule zaprezentowano rezultaty analizy elektrociepłowni na parametry nadkrytyczne zintegrowanej z absorpcyjna instalacją separacji CO2 współpracującą z lotniczo-pochodną turbiną gazową oraz parowaczem. Dla takiego układu autorzy określili średnioroczne wskaźniki termodynamiczne, a w tym sprawności wytwarzania energii elektrycznej, ciepła, sprawność ogólną oraz wskaźniki ekologiczne, takie jak średnioroczne jednostkowe emisje CO2 obciążające jednostkę energii chemicznej paliw oraz obciążające jednostkę energii elektrycznej netto. Dla porównania wskaźniki oceny określono również dla układu elektrociepłowni, w ramach której nie jest realizowana separacja CO2. W analizie posłużono się modelem elektrociepłowni pozwalającym na symulację pracy bloku zgodnie z przyjmowanymi charakterystykami zapotrzebowania na ciepło oraz charakterystykami temperaturowymi sieci ciepłowniczej.

EN

Integration of a heat and power plant unit with an absorption carbon dioxide capture installation, where for the desorption process large amount of heat is needed, can be much more problematic than in the case of condensing systems. It results from the limited availability of steam, which in the case of a heat and power plant is used for the production of useful heat. A relatively simple solution from the constructional point of view may be the use of an autonomous heat generator, which can be a biomass boiler or gas turbine, where the production of electricity is burdened with a relatively low carbon dioxide emission. This paper presents the results of the analysis of a supercritical power plant integrated with the absorption CO2 capture installation cooperating with an aeroderivative gas turbine and an evaporator. For such a system, the authors determined the average thermodynamic indicators, including the efficiency of electricity generation, heat generation, overall efficiency and environmental indictors, such as the average annual unit CO2 emissions per a unit of chemical energy of fuel and per unit net electricity. For the purpose of a comparison, the evaluation indices were also determined for a heat and power plant, in which carbon dioxide capture is not realized. In the analyses, a model of a heat and power plant was used, allowing for the simulation of the operation of the unit according to the assumed characteristics of heat load and temperature profiles of the district heating network.

Słowa kluczowe

PL

analiza termodynamiczna; kogeneracja; absorpcyjny wychwyt CO2

EN

thermodynamic analysis; cogeneration; chemical absorption CO2 capture

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2012
• Tom: Nr 3
• Strony: 56--62
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bartela Ł.

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

autor

Skorek-Osikowska A.

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

autor

Kotowicz J.

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

Bibliografia

• [1] Bartela Ł., Skorek-Osikowska A., Łukowicz P.: Analiza integracji układu elektrociepłowni z absorpcyjną instalacją wychwytu dwutlenku węgla. Materiały XIII Międzynarodowej Konferencji Naukowo-Technicznej "Forum Energetyków GRE 2012", Szczyrk, 25-27 kwietnia 2012.
• [2] Budzianowski W.M.: Can ‘negative net CO2 emissions’ from decarbonised biogas-to-electricity contribute to solving Poland’s carbon capture and sequestration dilemmas? Energy, 2011, 36(11):6318-6325.
• [3] Chmielniak T., Kosman G., Łukowicz H.: Integracja instalacji wychwytu CO2 z kondensacyjnymi blokami energetycznymi. Rynek Energii, 2008, 6(79):75-81.
• [4] Franco A., Diaz A.R., The future challenges for „clean coal technologies”: Joining efficiency increase and pollutant emission control. Energy, 2009, 34(3):348-354.
• [5] Kjaer S.: Advanced super critical power plant. Experiencesof ELSAMPROJEKT. http://www.elsamprojekt.com.pl/
• [6] Kotowicz J., Bartela Ł.: Optimisation of the connection of membrane CCS installation with a supercritical coal- fired power plant. Energy, 2012, 38(1):118-127.
• [7] Kotowicz J., Bartela Ł.: Optymalizacja termodynamiczna i ekonomiczna elektrowni gazowo-parowej z wykorzystaniem algorytmów genetycznych. Rynek Energii, 2008, 2(75):31-38.
• [8] Kotowicz J., Bartela Ł.: The influence of economic parameters on the optimal values of the design variables of a combined cycle plant, Energy, 2010, 35(2):911-919.
• [9] 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.
• [10] Kotowicz J., Skorek-Osikowska A., Bartela Ł.: Economic and environmental evaluation of selected advanced power generation technologies. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part A: Journal of Power and Energy, 2011, 225(3):221-232.
• [11] Milewski J., Miller A., Sałaciński J., Badyda K.: Influence of the utilization factor on the performance of solid oxide fuel cell hybrid systems. Chemical and Process Engineering, 2006, 27:237-254.
• [12] Skorek-Osikowska A., Kotowicz J., Janusz-Szymańska K.: Comparison of the Energy Intensity of the Selected CO2-Capture Methods Applied in the Ultra-supercritical Coal Power Plants. Energy&Fuels. dx.doi.org/10.1021/ef201687d
• [13] Szargut J, Ziębik A.: Podstawy gospodarki energetycznej. PWN, Warszawa, 1998.