Modelowanie układu separacji tlenu z powietrza dla elektrowni na parametry nadkrytyczne z kotłem pyłowym typu oxy z zastosowaniem wysokotemperaturowej membrany separacyjnej four end

• Autorzy: Kotowicz J. , Michalski S.

Warianty tytułu

EN

Modeling of supercritical power plant with pulverized fuel boiler working in oxy-combustion technology and high temperature membrane "four end" for air separation

• Konferencja: Problemy badawcze energetyki cieplnej / Konferencja (10 ; 13-16.12.2011 ; Warszawa, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono algorytm obliczeń oraz przykładowe wyniki modelowania układu separacji tlenu z powietrza z zastosowaniem wysokotemperaturowej membrany (HTM) separacyjnej typu four end. W pierwszej kolejności wybrano najdogodniejsze do stworzenia modelu separatora membranowego four end środowisko programowe. Następnie stworzono model układu separacji tlenu oraz przeprowadzono obliczenia sprawdzające poprawność działania modelu Układ separacyjny składa się z membrany four end, sprężarki powietrza, turbiny rozprężnej, przeciwprądowego podgrzewacz powietrza i generatora elektrycznego. Wielkością determinującą wartości strumieni w całym układzie ASU jest strumień odseparowanego tlenu, którego wartość na potrzeby obliczeń modelu ASU przyjęta jest w przybliżeniu jak zapotrzebowanie na tlen dla bloku energetycznego o mocy elektrycznej równej 460 MW. Ostatnim krokiem było zintegrowanie modelu kotła oxy z instalacją ASU poprzez doprowadzenie spalin do tej ostatniej. W obliczeniach wyznaczono charakterystyki układu ASU takie jak moc i sprawność w funkcji stopnia odzysku tlenu w instalacji ASU. Wyznaczono także graniczny stopień odzysku tlenu. Pokazano różnice między optymalnym sprężem autonomicznej turbiny gazowej i sprężu w instalacji ASU.

EN

In this article computational algorithm and exemplary results for a model of a supercritical power plant with pulverized fuel boiler working in oxy-combustion technology and “four end” membrane separator were presented. First, the best software environment for building of a "four end" membrane separator model was chosen. Then, a model of an air separation unit was created and preliminary calculations were made on that model. The air separation unit structure consists of a "four end" membrane. air compressor and expander. In order to achieve s suitable oxygen stream, fuel gas thermodynamic parameters and stream were selected, basing on preliminary calculations. The most important step was integration of a model of pulverized fuel boiler in oxy-combustion technology. steam cycle model and air separation unit model. The most important results of the calculations were: power consumption of air separation unit, net and gross electric power production efficiency, flue gas stream and composition or stream and composition of flue gas enriched in oxygen from air separation unit. The results of the calculations were presented in this paper.

Słowa kluczowe

PL

modelowanie; elektrownia; separacja tlenu; separacja membranowa; kocioł pyłowy

EN

modeling; power plant; separation of oxygen; membrane separation; pulverized-fuel boiler; oxy-combustion technology

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Konferencje
• Rocznik: 2011
• Tom: z. 27
• Strony: 165--176
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kotowicz J.

• Politechnika Śląska, Gliwice

autor

Michalski S.

• Politechnika Śląska, Gliwice

Bibliografia

• [1] Chmielniak T., The role of various technologies in achieving emissions objectives in the perspective of the years up to 2050. Rynek Energii, 2011; 92:3-9
• [2] Chmielniak T., Łukowicz H., Kochaniewicz A., Kierunki wzrostu sprawności współczesnych bloków energetycznych. Rynek Energii, Nr 6(79), 2008, 14-20.
• [3] Kotowicz J., Janusz-Szymańska K., Wpływ systemu separacji CO2 na efektywność elektrowni węglowej na parametry nadkrytyczne. Rynek Energii, 2011, 2 (93), 8-12.
• [4] Liszka M., Ziębik A.: Coal - fired oxy - fuel power unit - Process and system analysis. Energy, 35 (2010), 943-951.
• [5] Toftegaard M.B., Brix J., Jensen P.A., Glarborg P., Jensen A.D., Oxy-fuel combustion of solid fuels. Progress in Energy and Combustion Science, 2010; 36:581-625
• [6] Dillon D.J., White V., Allam R.J., Wall R.A., Gibbins J., Oxy-combustion Process for CO2 Capture from Power Plant. Mitsui Babcock Energy Limited, 2005
• [7] Buhre B.J.P., Elliott L.K., Sheng C.D., Gupta R.P. and Wall T.F., Oxy-fuel combustion technology for coal-fired power generation. Progress in Energy and Combustion Science, 2005; 31:283-307.
• [8] Pfaff I., Kather A., Comparative thermodynamic analysis and integration issues of CCS steam power plants based on oxy-combustion with cryogenic or membrane based air separation. Energy Procedia 1 (2009) 495-502.
• [9] Stadler H. et al.: Oxyfuel coal combustion by efficient integration of oxygen transport membranes. International Journal of Greenhouse Gas Control 5 (2011) 7-15.