Wspomaganie membranowej separacji CO2 ze spalin energetycznych z wykorzystaniem osuszania termoakustycznego

• Autorzy: Wiciak G. , Grzywnowicz K. , Remiorz L.

Warianty tytułu

EN

Method for aiding power-unit exhaust gasses treatment process with use of thermoacoustic cooling phenomenon

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Znaczący udział pary wodnej w spalinach niekorzystnie wpływa na parametry eksploatacyjne i operacyjne układu energetycznego. Ponadto, może on istotnie utrudniać proces oczyszczania spalin – zarówno z cząstek stałych, jak i związków gazowych. Dlatego też istotna zawartość wilgoci w spalinach, charakterystyczna dla układów zasilanych gazem ziemnym, może stanowić jedną z przeszkód w powszechnej implementacji zaawansowanych technologicznie układów oczyszczania spalin połączonych z wychwytem CO₂. W niniejszej pracy przedstawiono metodę wspomagania procesu wychwytu CO₂ z gazów spalinowych poprzez wykroplenie zawartej w nich wilgoci z wykorzystaniem ciepła procesowego, opartą o zjawisko chłodzenia termoakustycznego. W pracy podsumowano wyniki wstępnych analiz obliczeniowych, dotyczących zastosowania omawianej metody w przykładowym układzie gazowo-parowym i bazujących na danych eksperymentalnych oraz literaturze przedmiotu. Wyniki przeprowadzonych badań sugerują możliwość osiągnięcia zadowalających parametrów procesu osuszania spalin przy wykorzystaniu prezentowanej metody, wskazując także obszary dalszych badań i optymalizacji.

EN

High moisture content in exhaust gasses adversely affects operational and maintenance parameters of almost any power and heat plant. Furthermore, it might vitally obstruct flue gas treatment – both considering particulate matter, as well as gaseous compounds. Thus, high content of water vapor in exhaust gasses, specific especially for natural gas-fuelled units, might state one of essential limitations affecting widespread implementation of advanced flue gas treatment, combined with CO₂ capture. In the paper, the method for supporting of flue gas treatment by moisture condensation using the process heat, basing on application of the thermoacoustic cooling phenomenon, is presented. In the paper, results of introductory computational analyses, devoted to application of indicated method in gas turbine combined cycle unit and based on experimental data and literature, are briefly discussed. Results of the investigation suggest possibility of acquisition of satisfactory parameters of flue gas dehumidification process using presented method, indicating fields of further investigation and optimization.

Słowa kluczowe

PL

separacja membranowa; termoakustyka; oczyszczanie gazów

EN

membrane separation; thermoacoustics; gas cleaning

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2019
• Tom: nr 1
• Strony: 20--24
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wiciak G.

• Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych, Politechnika Śląska

autor

Grzywnowicz K.

• Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych, Politechnika Śląska

autor

Remiorz L.

• Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych, Politechnika Śląska

Bibliografia

• [1] Kotowicz J., Janusz-Szymańska K., Wiciak G., Technologie membranowe wychwytu dwutlenku węgla ze spalin dla nadkrytycznego bloku węglowego, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2015, Gliwice
• [2] Wiciak G., Wpływ zawartości wilgoci w mieszaninie gazowej CO2/N2 na wybrane parametry separacji CO2 membrany polimerowej kapilarnej, Membrany i procesy membranowe w ochronie środowiska. MEMPEP 2018. XII Konferencja naukowa, 13-16 czerwca 2018 r., Zakopane
• [3] Chmielniak T., Technologie energetyczne, Wydawnictwo WNT, 2013, Warszawa
• [4] Hariharan N. M., Sivashanmugam P., Kasthurirengan S., Influence of stack geometry and resonator length on the performance of thermoacoustic engine, Applied Acoustics 73 (2012), s. 1052-1058
• [5] Zink F., Vipperman J., Schaefer L., CFD simulation of thermoacoustic cooling, International Journal of Heat and Mass Transfer 53 (2010) s. 3940-3946
• [6] Bassem M. M., Thermoacoustic Stirling Heat Pump Working as a Heater, Applied Physics Express, vol. 4, 2011, s. 107301/1-3
• [7] Kikuchi R., Measurement of performance of thermoacoustic heat pump in a -3 to 160 °C temperature range, Japanese Journal of Applied Physics, vol. 54, 2015, s. 117101/1-4
• [8] Grzywnowicz K., Remiorz L., Thermoacoustic cooling – numerical model of elementary device, Rynek Energii, nr 4 (141), 2017, s. 63-68
• [9] Jagodzińska K., Hernik B., Pronobis M.: Analiza współspalania węgla i gazu w kotle OP 140, Energetyka gazowa 2016. Materiały VI konferencji naukowo-technicznej, 20-22 kwietnia 2016, Zawiercie, Wydawnictwo Instytutu Maszyn i Urządzeń Energetycznych, 2016, s. 231-244
• [10] Janusz-Szymańska K., Wpływ membranowej separacji CO2 na efektywność nadkrytycznego bloku węglowego, rozprawa doktorska, Politechnika Śląska, 2010, Gliwice
• [11] Spoelstra S., THermoAcoustic Technology for Energy Applications (THATEA) Project Final Report, Energy Research Centre of the Netherlands, 2012, Petten
• [12] Tijani M.E.H., Loudspeaker-driven thermoacoustic refrigeration, rozprawa doktorska, Eindhoven University of Technology, 2001, Eindhoven
• [13] Pavri R., Moore G. D., Gas Turbine Emissions and Control, GE Energy Services, 2001, Atlanta
• [14] Topolski J., Badur J., Efficiency of HRSG within a Combined Cycle with gasification and sequential combustion at GT26 Turbine, Instytut Maszyn Przepływowych, 2000, Gdańsk
• [15] SGT-8000H gas turbine series – proven in commercial operations, broszura informacyjna Siemens AG [dostęp online dn. 1.09.2018r], https://www.siemens.com/global/en/home/products/energy/power-generation/gas-turbines/sgt5-8000h.html#!/
• [16] Wiciak G., Grzywnowicz K., Remiorz L.: Metoda wspomagania oczyszczania energetycznych gazów spalinowych z wykorzystaniem zjawiska chłodzenia termoakustycznego – wybrane zagadnienia, Międzynarodowa XIII Konferencja Kotłowa ICBT Poland 2018, 23-26.10.2018r, Szczyrk

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).