Bezpośrednie wykorzystanie gazów wylotowych z turbiny gazowej w przemyśle przetwórczym – przegląd zastosowań i możliwości wdrożenia na polskim rynku

• Autorzy: Cichocki Marek , Salamonik Ilona , Bielecki Marcin , Fadlun Ever , Rusowicz Artur

Warianty tytułu

EN

Gas turbine direct exhaust gas integration in process industry – review of applications and opportunities to implement in the Polish market

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Klasyczne układy ze skojarzonym wytwarzaniem energii elektrycznej i ciepła wymagają wprowadzenia dodatkowego medium grzejnego. Alternatywnym rozwiązaniem jest bezpośrednie wykorzystanie gazów wylotowych z silnika cieplnego. Dzięki wysokiej temperaturze oraz znacznym strumieniem ciepła w stosunku do mocy, gazy wylotowe z turbiny Gazowej (TG) zostały z powodzeniem zastosowane w skali przemysłowej jako: podgrzane powietrze w piecach przemysłowych, źródło ciepła do bezpośredniego osuszania oraz w absorpcyjnych urządzeniach chłodniczych. W artykule zawarto przegląd udokumentowanych zastosowań TG w przemyśle przetwórczym z uwzględnieniem uwarunkowań technicznych i ekonomicznych, jak również, kryteria doboru TG. Opisane rozwiązania pozwoliły na obniżenie energochłonności w zakresie od 7% do 20% oraz redukcję kosztów zużywanej energii na poziomie 15-30%. Redukcja energochłonności obniża ilość emitowanego CO2. Osiągnięto także całkowitą sprawność układów kogeneracji powyżej 90%. Dokonano również wstępnej oceny możliwości integracji gazów wylotowych dla TG produkowanych przez Baker Hughes w polskim przemyśle.

EN

The typical combined heat and power plants require the introduction of additional heating medium. The alternative solution is the direct integration of the exhaust gases from heat engine. High temperature and high exhaust energy to power ratio, enabled the integration of Gas Turbine (GT) exhaust gases at industrial scale as: preheated combustion air for industrial furnaces, heat source for direct drying and for absorption chillers. The article comprises the review of documented applications of GTs with direct exhaust gas integration in the process industry focusing on technical and economic considerations, as well as GTs selection criteria. The described solutions allowed to reduce specific energy consumption by 7-20% or the costs of energy consumption by 15-30%. The reduction of specific energy consumption allows to decrease the amount of CO 2 emitted. The overall efficiency of cogeneration plant above 90% was achieved. The preliminary feasibility assessment of the opportunities to integrate exhaust gases in the polish industry for the Gas Turbines produced by Baker Hughes is done.

Słowa kluczowe

PL

turbina gazowa; odzysk ciepła; poligeneracja; piece przemysłowe; energochłonność

EN

gas turbine; waste heat recovery; cogeneration; polygeneration; drying; industrial furnace; fuel; combustion; specific energy consumption; emission; carbon dioxide

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2021
• Tom: Nr 5
• Strony: 68--77
• Opis fizyczny: Bibliogr. 35 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Cichocki Marek

• Politechnika Warszawska

autor

Salamonik Ilona

• BH Poland

autor

Bielecki Marcin

• BH Poland

autor

Fadlun Ever

• Baker Hughes

autor

Rusowicz Artur

• Politechnika Warszawska

Bibliografia

• [1] Jacobs J. A. III Shneider M., GER - 3430G Cogeneration Application Considerations, GE Energy, 2009.
• [2] BAT for the Manufacture of Large Volume Inorganic Chemicals- Ammonia, Acids and Fertilisers, EC, 2007.
• [3] BAT Reference Document for the Production of Large Volume Organic Chemical, EC, 2017.
• [4] Reference Document on BAT in the Ceramic Manufacturing Industry, European Commission, 2007.
• [5] Kapur S., ABB Lummus Global SRT® Cracking Technology for The Production of Ethylene, w Handbook of petrochem. production processes, McGraw-Hill, 2005.
• [6] Manninen J. ,. Zhu X. X, Optimal GT Integr. to the Process Ind., Ind. Eng. Chem. Res., tom 38, str. 4317-4329, 1999.
• [7] Davidse J., Roukema J., Application of GT Generators for Preheating Combustion Air With Conventional Boilers or Furnaces, w ASME GT Conference, Amsterdam, 1984.
• [8] McKeagan D., Direct Heating in Oil Refineries Using GT Exhaust, Energy & Fuels, tom 21, str. 1195-1196, 2007.
• [9] Cooke D., Parizot W., Cogen., Direct Exh. Integr. of GT in Ethylene Prod., w ASME GT Congress, Brussels, 1990.
• [10] Malhotra A., KBR PURIFIER Technology and Project Execution Options for Ammonia Plants, w 25th AFA International Fertilizer Technology Conference, Dubai, 2012.
• [11] Ruziska P. A., C. C. Song R. A. Wilkinson, Exxon chemical low energy ammonia process start ‐ up experience, Process Safety Progress, tom 4, nr 2, str. 79-84, 1985.
• [12] Albano J., E. Olszewski T. Fukushima, GT Integration Reduces Ethylene Plant's Energy Needs, O&G Journal, tom 90, nr 6, str. 55-60, 1992.
• [13] Moosavi S., R. Tahery, Integr. GTs with Cracking Heaters in Ethylene Plants, IJERT, tom 3, nr 6, str. 820-825, 2014.
• [14] Peltier R., Port Arthur II Integrated H2/Cogen. Facility, Port Arthur, Texas, Power, 2005.
• [15] Doherty M. C., D. R. Wright, Application of Aircraft Derivative and Heavy Duty GT in the Process Industries, w ASME Inernational GT Conference, San Diego, 1979.
• [16] Energy Solution, Solar, [Online]. Available: https://www.solarturbines.com/en_US/solutions/case-studies.html.
• [17] Detailed Project Report on GT Based Co-Gen. Tech. (3.5 MW), Ministry of Power, Gov. of India, New Delhi, 2010.
• [18] Benvenuti E., M. Sargenti, The PGT2, a New 2-MW Class Efficient GT: Applications and Operating Experience in Cogen., w ASME Turbo Asia Conference, Jakarta, 1996.
• [19] Hepbasli A., N. Ozalp, Co-generation studies in Turkey an application of a ceramic factory in Izmir, Turkey, Applied Thermal Engineering, tom 22, str. 679-691, 2002.
• [20] CELFA, [Online]. Available: https://www.ceflaplantsolutions.com/en/case-history/.
• [21] Yoru Y., T. Karakoc, Dynamic energy and exergy analyses of an ind. cogen. sys., IJER, tom 34, str. 345-356, 2010.
• [22] Coskun C., M. Bayraktar, Z. Oktay I. Dincer, Energy and exergy analyses of an industrial wood chips drying process, International Journal of Low-Carbon Technologies, tom 4, str. 224-229, 2009.
• [23] Lizarraga J. M. S.a. A. V. S. B. Aguado, Cogeneration With Gas Turbines For Dryers and Hot Water Boilers, Heat Recovery Systems & CHP, tom 15, nr 3, str. 319-325, 1995.
• [24] Use of GT Exhaust for the Direct Drying of Food Products., NY State Energy R&D Authority, Albany, 1988.
• [25] USA DOE's CHP Tech. Assist. Partner., [Online]. Available: https://betterbuildingsinitiative.energy.gov/chp/chp-taps.
• [26] ICF International Report for DoE (USA), Opportunities for CHP in Data Centers, 2009.
• [27] Mardiat E., C. Braddock Performance Results and LL from Austin Energy's Packaged CCHP System, Proc. Globalcon, 2005.
• [28] Stambler I., 4.6 MW plant with an indirect fired 2600 ton chiller at 76.8% efficiency, GT WORLD, 2004.
• [29] Berry J. B., R. Schwass, J. Teigen, R. Fiskum K. J. Rhodes, Advanced Absorption Chiller Converts Turbine Exhaust to Air Conditioning, w International Sorption Heat Pump Conference, Denver, CO, USA, 2005.
• [30] Petrov A. Y., J. B. Berry A. Zaltash, Commercial Integrated Energy Systems Provide Data That Advance CCHP, w ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition, Chicago, 2006.
• [31] Bassols J., B. Kuckelkorn, Trigen. in the food industry, Applied Thermal Engineering, tom 22, str. 595-602, 2002.
• [32] Popli S., P. Rodgers V. E. , Trigen. scheme for energy efficiency enhancement in a NG processing plant through turbine exhaust gas waste heat utilization, Applied Energy, tom 93, str. 624-636, 2012.
• [33] Rusowicz A., A. Grzebielec A. Ruciński, Analysis of the gas turbine selection by the pinch point technology method, Przem. Chem., tom 92, nr 8, str. 1476-1477, 2013.
• [34] BROAD, DLF Cyber City, District CHP Project - Broad Case Study, 2010.
• [35] UNFCCC, Installation of Natural gas based CCHP systems in DLF SEZ Park, Hyderabad, India, 2006.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).