Ocena efektywności technicznej i środowiskowej technologii zgazowania węgla w złożach: strumieniowym, przesuwnym i fluidalnym

• Autorzy: Czaplicka-Kolarz K. , Gądek M. , Pankiewicz M. , Śliwińska A. , Wodołażski A.

Warianty tytułu

EN

Assessment of technical and environmental efficiency of entrained flow, moving and fluidized bed coal gasification technologies

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy jest ocena wybranych, komercyjnie stosowanych technologii zgazowania węgla w instalacjach IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle) pod kątem efektywności technicznej i środowiskowej. W tym celu skupiono się na czterech technologiach zgazowania: Shell, GE, British Gas Lurgi (BGL) oraz Trig-KBR. Autorzy podjęli próbę zbadania, w jaki sposób różnice parametrów technologicznych poszczególnych technologii zgazowania rzutują na wyniki oceny wpływu na środowisko. W celu porównania efektywności technicznej w poszczególnych technologiach posłużono się wskaźnikiem sprawności wytwarzania energii elektrycznej. Natomiast oceny efektywności środowiskowej dokonano stosując metodę oceny cyklu życia LCA (Life Cycle Assessment). Analizy środowiskowe, z zastosowaniem dwóch metod oceny potencjalnych szkód środowiskowych w całym cyklu istnienia, wykazały zauważalne różnice pomiędzy porównywanymi technologiami. Z przeprowadzonych analiz efektywności środowiskowej i technologicznej wynika, iż technologia Shell wykazała się najwyższym wskaźnikiem efektywności technicznej. Natomiast najwyższy poziom efektywności środowiskowej wystąpił w przypadku technologii BGL. Obie te technologie wykazały się najkorzystniejszym stosunkiem efektywności środowiskowej względem efektywności technicznej. Uzyskane wyniki są nietypowe i ciekawe, co zachęca do pogłębionych dalszych analiz.

EN

The objective of this paper was an evaluation of selected and commercially applied IGCC technologies, in terms of technical and environmental efficiency. For this purpose authors focused on four gasification technologies: Shell, GE, British Gas Lurgi (BGL) and Trig-KBR. The authors undertook an attempt to investigate how the differences in the various technological parameters of each technologies refers to the results of an environmental impact assessment was made. The indicator of the electricity generation efficiency was used, to compare technical efficiency of various technologies. Assessment of the environmental efficiency was made by using LCA (Life Cycle Assessment). Environmental analyses, using two methods of the assessment of potential environmental damage resulting from the technology operation throughout the life cycle, showed noticeable differences between the compared technologies. Environmental and technological efficiency analyses showed that the Shell technology has the highest technical efficiency indicator, while the highest level of environmental efficiency was calculated for the BGL technology. Both of these technologies have the most advantageous ratio of the environmental efficiency relative to technical efficiency. Obtained results are unusual and interesting, which encourages for further in-depth analysis.

Słowa kluczowe

PL

zgazowanie węgla; IGCC; LCA; efektywność techniczna; efektywność środowiskowa

EN

coal gasification; IGCC; LCA; technical efficiency; environmental efficiency

• Wydawca: Wydawnictwo Górnicze Sp. z o.o.
• Czasopismo: Karbo
• Rocznik: 2013
• Tom: Nr 1
• Strony: 102--111
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Czaplicka-Kolarz K.

• Główny Instytut Górnictwa, Katowice

autor

Gądek M.

• Główny Instytut Górnictwa, Katowice

autor

Pankiewicz M.

• Główny Instytut Górnictwa, Katowice

autor

Śliwińska A.

• Główny Instytut Górnictwa, Katowice

autor

Wodołażski A.

• Główny Instytut Górnictwa, Katowice

Bibliografia

• 1. Cost and performance baseline for fossil energy plants. Final report, NETL2011 (DOE/NETL-2010/1399).
• 2. Zuideveld P., de Graaf J., Overview of Shell global solutions’ worldwide gasification developments. Gasification Technologies 2003.
• 3. www.shell.com/home/content/innovation/people_planet/ coal_gasification/ (wejście 02.2012).
• 4. van Dongen A., Kanaar M., Co-gasification at the Buggenum IGCC power plant. DGMK. German Society for Petroleum and Coal Science and Technology departmental conference “Energetic use of biomass” of 24 to 26 April 2006.
• 5. http://www.nuon.com/company/core-business/energy-generation/power-stations/buggenum/ (wejście 07.2012).
• 6. Cost and Performance Baseline for Fossil Energy Plants Vol. 1: Bituminous Coal and Natural Gas to Electricity. Rev. 2, NETL 2010 (DOE/NETL-2010/1397).
• 7. Arivapadi S., Shires P., Bhargava M, Ebbern D., KBR’S Transport Gasifier (TRIGTM) - An Advanced Gasification Technology for SNG production from low-rank coals. September 29-October 02, 2008, Pittsburgh, USA.
• 8. Dorminey J., Leonard R., Update on gasification testing at the power system development facility. 33rd International Technical Conference on Coal Utilization & Fuel Systems June 1-5, 2008.
• 9. Gursahani K. et al., New KBR Process for Coal To Ammonia. 53rd AlChe Safety in Ammonia Plants and Related Facilities Symphosium, San Antonio, Semptember 7-11, 2008.
• 10. Highman C., Van der Burgt M, Gasification, Elsevier 2008.
• 11. Pickett M.M.R., Modeling the performance and emissions of British Gas/Lurgi-based integrated gasification combined cycle Systems, 2000.
• 12. Major environmental aspects of gasification-based power generation technologies, final report. Office Of Fossil Energy National Energy Technology Laboratory, U.S. DOE 2002.
• 13. http://www.gl-group.com/pdf/BGL_Gasifier_DS.pdf (wejście: wrzesień 2012).
• 14. Agarwal P., Frey H. Ch., Performance Model of the Externally - Fired Combined Cycle (EFCC) System. Proceedings of the 88th Annual Meeting Air and Waste Management Association Pittsburgh, Pennsylvania, Paper No. 95 - 7.02, June 1995.
• 15. Czaplicka-Kolarz K. i in., Raport merytoryczny Cz.T.B. nr 8.1.1: „Określenie miar, standardów oraz procedur oceny efektywności technicznej, ekologicznej i kosztowej podziemnego i naziemnego zgazowania węgla”. Zał. 1. Przegląd metod oceny cyklu życia. GIG, grudzień 2011, materiał niepublikowany.
• 16. http://www.ipcc.ch/(dostęp 10.2011).
• 17. Frischknecht R., Jungbluth N., Althaus H.J., Doka G., Dones R., Hischier R., Hellweg S., Humbert S., Margni M, Nemecek T., Spielmann M, Implementation of Life Cycle Impact Assessment Methods: Data v 2.0. ecoinvent report No. 3, Swiss centre for Life Cycle Inventiories, Dubendorf, Switzerland 2007.
• 18. Goedkoop M, Oele M, Schryver, deA., Vieira M., SimaPro Database manual. Methods library. PRe Consultants, Netherlands 2008.
• 19. www.lcia-recipe.net (dostęp 10.2011).
• 20. Goedkoop M.J., Heijungs R, Huijbregts M, De Schryver A., Struijs J., Van Zelm R., ReCiPe 2008, A life cycle impact assessment method which comprises harmonised category indicators at the midpoint and the endpoint level; 2009, http://www.lcia-recipe.net (dostęp 10.2011).
• 21. Fiaschi D., Lombardi L., Integrated Gasifier Combined Cycle Plant with Integrated CO₂ - H₂S Removal: Performance Analysis, Life Cycle Assessment and Exergetic Life Cycle Assessment. Int. J. Applied Thermodynamics, 2002, t. 5, nr 1, s. 13.
• 22. Czaplicka-Kolarz K., Śliwińska A., Swiądrowski J., Alternatywne obniżenie emisji gazów cieplarnianych w cyklu życia bloku IGCC poprzez usuwanie dwutlenku węgla lub/i zagospodarowanie metanu w kopalni węgla kamiennego. Prace Naukowe GIG Górnictwo i Środowisko, 2012, nr 1, s. 23.
• 23. British Gas Lurgi Gasifier IGCC Base Cases PED-IGCC-98-004, Process Engineering Division, 2000.