Analysis of supercritical coal-fired combined heat and power plant integrated with membrane carbon capture and storage installation

• Autorzy: Bartela Ł. , Kotowicz J. , Janusz-Szymańska K.

Warianty tytułu

PL

Analiza nadkrytycznej elektrociepłowni węglowej zintegrowanej z membranową instalacją CCS

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the paper, the results of analysis of integrating chosen supercritical combined heat and power (CHP) unit with a membrane carbon capture and storage (CCS) installation are shown. As a way to improving the operation characteristics of such a system, the use of heat from cooling of permeate compressed in area of carbon capture installation for useful heat production is proposed. An additional source of heat is the cooling of carbon dioxide which is compressed for its preparation for transport to storage place. The considered use of cooling heat to useful heat production of leads to a reduction in steam consumption, and in consequence to an increase of steam turbine power. For two analyzed cases the influence of changing thermal load of unit on gross power and loads of heat exchangers is determined. The study involved the influence of assumed annual operation time of CHP unit on the basic thermodynamic characteristics: annual efficiency of electricity production, annual efficiency of heat production and annual overall efficiency. In conclusions, the paper highlighted the importance of the heat integration of CHP unit with CCS installation.

PL

W artykule przedstawiono rezultaty analizy dotyczącej integracji wybranego nadkrytycznego bloku CHP z membranową instalacją CCS. Zaproponowano sposób na poprawę charakterystyk pracy takiego układu polegający na wykorzystaniu ciepła chłodzenia permeatu sprężanego w obrębie instalacji wychwytu dwutlenku węgla do produkcji ciepła użytkowego. Dodatkowym źródłem ciepła jest chłodzenie dwutlenku węgla sprężanego celem jego przygotowania do transportu do miejsca składowania. Rozpatrywane wykorzystanie ciepła chłodzenia jako ciepła grzewczego prowadzi do zmniejszenia poboru pary upustowej i w rezultacie do wzrostu mocy turbiny parowej. Dla dwóch analizowanych przypadków określono wpływ zmiany obciążeń cieplnych bloku na moc brutto oraz obciążenia poszczególnych wymienników ciepłowniczych. Badaniom poddano wpływ przyjętego czasu pracy elektrociepłowni w roku na podstawowe charakterystyki efektywności średniorocznej: średniorocznej sprawności wytwarzania energii elektrycznej, średniorocznej sprawności wytwarzania ciepła oraz średniorocznej sprawności ogólnej układu. W podsumowaniu pracy podkreślono duże znaczenie samej integracji bloku CHP z instalacją CCS po stronie cieplnej.

Słowa kluczowe

EN

coal power plant; CHP block; CCS membrane installation

PL

elektrociepłownia węglowa; blok CHP; membranowa instalacja CCS

• Wydawca: Wydawnictwo Instytutu Maszyn Przepływowych PAN ; Komitet Problemów Energetyki Polskiej Akademii Nauk
• Czasopismo: Archiwum Energetyki
• Rocznik: 2011
• Tom: T. 41, nr 3-4
• Strony: 185--195
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz.

Twórcy

autor

Bartela Ł.

autor

Kotowicz J.

autor

Janusz-Szymańska K.

• Silesian University of Technology Faculty of Energy and Environmental Engineering Institute of Power Engineering and Turbomachinery Gliwice

Bibliografia

• [1] Energy Policy of Poland until 2030. Ministry of Economy. Warsaw, 10 November 2009 (in Polish).
• [2] Zaporowski B.: Energy and cost effectiveness analysis of steam and gas-steam combined heat and power plants. Rynek Energii 5(78), 2008, 41-44 (in Polish).
• [3] Budzianowski W.: Critical evaluation of low-carbon electricity production technologies. Rynek Energii 4(95), 2011, 127-133 (in Polish).
• [4] Directive 200Ą/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 energy market and amending Directive 92/9Ą/EEC.
• [5] Chmielniak T., Kosman G., Łukowicz H.: Carbon dioxide capture system integration with condensing power units. Rynek Energii 6(79), 2008, 75-81 (in Polish).
• [6] Chmielniak T.: The role of various technologies in achieving emissions objectives in the perspective of the years up to 2050. Rynek Energii 1(92), 2011, 3-9 (in Polish).
• [7] Milewski J., Świercz T., Badyda K., Miller A., Dmowski A., Biczel P.: The control strategy for a molten carbonate fuel cell hybrid system. Int. J. Hydrogen Energy 35( 2010), 7, 2997- 3000 (in Polish).
• [8] Szargut J., Ziębik A.: Fundamentals of thermal engineering. PWN, Warszawa 1998.
• [9] Sekret R., Wilczyński J.: The effect of variations in ambient air temperature and heating season length on the number of degree-days on the example of the city of Częstochowa. Rynek Energii 4(95), 2011, 58-63 (in Polish).
• [10] Kotowicz J., Janusz-Szymańska K.: Influence of COi separation on the efficiency of the supercritical coal fired power plant. Rynek Energii 2(93), 2011, 8-12 (in Polish).