Analiza energetyczna instalacji wychwytu CO2 z uwzględnieniem pracy przy zmiennym obciążeniu

• Autorzy: Bochon K. , Chmielniak T. J.

Warianty tytułu

EN

Energy analysis of CO2 capture installation including the work at variable load

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W badaniach przeprowadzono analizę energetyczną instalacji wychwytu CO2. Jej podstawowym celem była ocena zapotrzebowania na energię do regeneracji sorbentu oraz zapotrzebowania na chłodzenie instalacji wychwytu, co jest niezbędne do oceny warunków współpracy instalacji wychwytu z blokiem energetycznym. Jako technologię wychwytu CO2 ze spalin, dla bloku energetycznego na parametry nadkrytyczne, przyjęto absorpcję chemiczną, z zastosowaniem rozpuszczalnika aminowego. Obliczenia zostały rozszerzone o analizę dla zmiennego obciążenia bloku energetycznego oraz różnego stopnia wychwytu. Do badania wykorzystano komercyjny program do analizy procesów chemicznych Aspen Plus. W wyjściowym wariancie instalacji osiągnięto wynik w postaci współczynnika zapotrzebowania na ciepło do regeneracji na poziomie 3,49 MJ/kg CO2. Obliczenia wykonano także dla wariantu, w którym skropliny z separatora CO2/H2O za desorbe-rem trafiają do absorbera, a nie do desorbera, jak w wariancie wyjściowym, co pozwoliło na niewielkie ograniczenie ciepła potrzebnego do regeneracji. W przypadku zmiennych warunków pracy instalacji wychwytu zauważono pogorszenie efek-tywności pracy instalacji przy oddalaniu się od punktu nominalnego. Współczynnik zapotrzebowania ciepła do regeneracji przy zmianie obciążenia zwiększa się o ok. 0,18% na 1% spadku obciążenia bloku.

EN

In the studies the energy analysis of the CO2 capture installation was carried out. Its primary objective was the assessment of energy demand for the sorbent regeneration and the cooling demand of the capture installation, which is necessary to assess the cooperation conditions of the capture installation with the power unit. The chemical absorption was adopted as the technology for CO2 capture from flue gas for power unit with supercritical parameters, with application of an amine solvent. The calculations have been supplemented by the analysis for variable load of the power unit and varying removal efficiency. During the study a commercial code, for analysis of chemical processes, Aspen Plus was used. In the initial variant of the installation, the coefficient of the heat demand for regeneration with the value of 3.49 MJ/kg CO2 has been achieved. Calculations were also made for the variant, in which the condensate from the CO2/H2O separator behind the desorber goes to the absorber and not to the desorber, as in the initial variant. It allowed for a small reduction of the heat required for regeneration. In the case of variable working conditions of the capture installation the deterioration of the installation efficiency was observed when moving away from the nominal point. The coefficient of heat demand for regeneration during the load change increase by about 0.18% per 1% of the decrease in the power unit load.

Słowa kluczowe

PL

wychwyt CO2; absorpcja chemiczna; MEA; bloki nadkrytyczne

EN

CO2 capture; chemical absorption; MEA; supercritical power unit

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2014
• Tom: Nr 1
• Strony: 96--103
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bochon K.

• Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych, Politechnika Śląska

autor

Chmielniak T. J.

• Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych, Politechnika Śląska

Bibliografia

• [1] Bochon K., Stępczyńska K., Dykas S.: Analiza technologii wychwytu CO2 pod kątem ich zastosowania dla bloków dużej mocy. Systems – Journal of Transdysciplinary Systems Science, 17 (2012), Special Issue, 33-39.
• [2] Chmielniak T. J., Wójcik K., Bochon K.: Optymalizacja wybranych wariantów pracy instalacji. Analiza warunków pracy z różnymi obciążeniami i różnym stopniem wychwytu CO2. Analiza pod kątem bilansów energii wybranego układu. Sprawozdanie merytoryczne strategicznego program badawczego – Zaawansowane Technologie pozyskiwania Energii, Zadanie nr 1, punkt kontrolny 21 – V.1.2c.
• [3] Finkenrath M.: Cost and Performance of Carbon Dioxide Capture from Power Generation. Working Paper, International Energy Agency, 2011.
• [4] Goel M.: Carbon Capture and Storage: Science and Technology Focus for Mitigation of Climate Change. Materials of International Association for Energy Economics, 2010.
• [5] Łukowicz H., Mroncz M.: Basic Technological Concepts of a “Capture Ready” Power Plant. Energy & Fuels, 26 (2012), 6475−6481.
• [6] Pfaff I., Oexmann J., Kather A.: Optimized integration of post-combustion CO2 capture process in greenfield power plants. Energy, 35 (2010), 4030-4041.
• [7] Stępczyńska-Drygas K., Łukowicz H., Dykas S.: Calculation of an advanced ultra-supercritical power unit with CO2 capture installation. Energy Conversion and Management, 74 (2013), 201–208.
• [8] Wilk A., Więcław-Solny L., Krótki A., Śpiewak D.: Impact of the composition of absorption blend on the efficiency of CO2 removal. Chemik, 67/5 (2013), 399–406.
• [9] Wójcik K.: Modelowanie procesów absorpcji CO2 ze spalin bloków energetycznych dużej mocy. Praca doktorska, Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych, Politechnika Śląska, Gliwice 2010.