Analiza termodynamiczna zeroemisyjnej elektrowni gazowo-parowej ze spalaniem tlenowym i suchą recyrkulacją spalin

• Autorzy: Kotowicz J. , Job M.

Warianty tytułu

EN

Thermodynamic analysis of zero-emission combined cycle power plant with oxy-combustion and dry flue gas recirculation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono elektrownię gazowo-parową ze spalaniem tlenowym i suchą recyrkulacją spalin w turbinie gazowej. Spalanie tlenowe w turbinie gazowej, będące jedną z technologii wychwytu CO2, dzięki eliminacji azotu z procesu spalania, pozwala na uzyskanie spalin zawierających głównie dwutlenek węgla oraz parę wodną. Dzięki temu proces separacji CO2 można ograniczyć do usunięcia nadmiaru wody ze spalin, lecz z drugiej strony, proces produkcji tlenu w jednostce separacji tlenu obarczony jest znacznym zużyciem energii. Przedstawiono wyniki analizy termodynamicznej elektrowni w szerokim zakresie stopnia sprężania turbiny gazowej oraz temperatury za komorą spalania, a także wpływ czystości utleniacza oraz energochłonności jednostki separacji tlenu na sprawność elektrowni.

EN

This paper presents the zero-emission combined cycle power plant with oxy-combustion and dry flue gas recirculation in a gas turbine. Oxy-combustion in the gas turbine, which is a one of CO2 capture technologies, thanks to the elimination of nitrogen from combustion process, leads to the production of flue gas containing mainly carbon dioxide and water vapor. This allows to limit the CO2 separation process to removal of excess water from the flue gas, but on the other hand, the oxygen production process in the air separation unit is associated with significant energy consumption. The results of thermodynamic analysis of the power plant in a wide range of gas turbine compression rate and combustor outlet temperature, as well as the influence of the oxidant purity and energy consumption of the air separation unit on the efficiency of the power plant are presented.

Słowa kluczowe

PL

elektrownia gazowo-parowa; instalacja wychwytu CO2; spalanie tlenowe

EN

combined cycle power plant; carbon capture installation; oxy-combustion

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2017
• Tom: Nr 3
• Strony: 92--98
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kotowicz J.

• Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych Politechniki Śląskiej w Gliwicach

autor

Job M.

• doktorant w Zakładzie Miernictwa i Automatyki Procesów Energetycznych w Instytucie Maszyn i Urządzeń Energetycznych Politechniki Śląskiej w Gliwicach

Bibliografia

• [1] Chmielniak T.: Technologie energetyczne. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2008.
• [2] Kotowicz J.: Elektrownie gazowo – parowe. Wydawnictwo KAPRINT, Lublin 2008.
• [3] Badyda K.: Perspektywy rozwoju technologii turbin gazowych oraz bloków gazowo-parowych. Rynek Energii 2014;113:72-82.
• [4] Kotowicz J., Janusz K.: Sposoby redukcji emisji CO2 z procesów energetycznych. Rynek Energii 2007;1(68):10-18.
• [5] Kanniche M., Gros-Bonnivard R., Jaud P., Valle-Marcos J., Amann J. M., Bouallou C.:Pre-combustion, post-combustion and oxy-combustion in thermal power plant for CO2 capture. International Journal of Greenhouse Gas Control 2008;2:9-20.
• [6] Zheng L.: Oxy-fuel combustion for power generation and carbon dioxide (CO2) capture. Woodhead Publishing Limited, 2011.
• [7] Yantovsky E., Górski J., Shokotov M.: Zero Emissions Power Cycles. CRC Press, 2009.
• [8] Sanz W., Jericha H., Moser M., Heitmeir F.: Thermodynamic and Economic Investigation of an Improved Graz Cycle Power Plant for CO2 Capture. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power 2005;127:765-772.
• [9] Kvamstal H. M., Jordal K., Bolland O.:A quantitive comparison of gas turbine cycles with CO2 capture. Energy 2007;32:10-24.
• [10] Kotowicz J., Job M., Brzęczek M.: Porównanie termodynamiczne elektrowni gazowo - parowych bez i z wychwytem CO2. Rynek Energii 2014;3(112):82-87.
• [11] Darde A., Prabhakar R., Tranier J., Perrin N.: Air separation and flue gas compression and purification units for oxy-coal combustion systems. Energy Procedia 2009;1:527-534.
• [12] Higginbotham P., White V., Fogash K., Guvelioglu G.: Oxygen Supply for Oxycoal CO2 Capture. Energy Procedia 2011;4:884-891.
• [13] Tranier J., Dubettier R., Darde A., Perrin N.: Air Separation, flue gas compression and purification units for oxy-coal combustion systems. Energy Procedia 2011;4:966-971.
• [14] Janusz-Szymańska K., Dryjańska O.: Possibilities for improving the thermodynamic and economic characteristics of an oxy-type power plant with a cryogenic air separation unit. Energy 2015;85:45-61.
• [15] 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.
• [16] Smith A. R., Klosek J.: A review of air separation technologies and their integration with energy conversion process. Fuel Processing Technology 2001;70:115-134.
• [17] Hashim S. M., Mohamed A. R., Bhatia S.: Current status of ceramic-based membranes for oxygen separation from air. Advances in Colloid and Interface Science 2010;160:88-100.
• [18] Burdyny T., Struchtrup H.: Hybrid membrane/cryogenic separation of oxygen from air for use in the oxy-fuel process. Energy 2010;35:1884–1897.
• [19] Berdowska S., Skorek-Osikowska A.: Technology of oxygen production in the membrane-cryogenic air separation system for a 600 MW oxy-type pulverized bed boiler.Archives of Thermodynamics 2012;33(3):65-76.
• [20] Skorek-Osikowska A., Bartela Ł., Kotowicz J.: A comparative thermodynamic, economic and risk analysis concerning implementation of oxy-combustion power plants integrated with cryogenic and hybrid air separation units. Energy Conversion and Management 2015;92:421-430.
• [21] Rubin E. S., Berkenpas M. B., McCoy S. T.: Technical Documentation: The Economics of CO2 Transport by Pipeline Storage in Saline Aquifers and Oil Reserves. Carnegie Mellon University, Pittsburgh, USA, 2008.
• [22] GateCycle Version 5.40. Manual. GE Enter Software, LLC.
• [23] Kotowicz J., Job M.: Porównanie termodynamiczne zeroemisyjnych elektrowni gazowo-parowych ze spalaniem tlenowym. Rynek Energii 2016;6(127):36-42.
• [24] Kotowicz J., Job M., Brzęczek M.: The characteristics of ultramodern combined cycle power plants. Energy 2015;92:197-211.
• [25] Sanjay, Singh O., Prasad B.N.:Comparative performance analysis of cogeneration gas turbine cycle for different blade cooling means. International Journal of Thermal Sciences 2009;48:1432-1440.
• [26] Kotowicz J., Job M.: Optymalizacja parametrów części parowej układu gazowo-parowego ze spalaniem tlenowym i instalacją wychwytu CO2. Rynek Energii 2013;4(107):48-55.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).