In this paper a 600 MW oxy-type coal unit with a pulverized bed boiler and a membrane-cryogenic oxygen separator and carbon capture installation was analyzed. A membrane-cryogenic oxygen separation installation consists of a membrane module and two cryogenic distillation columns. In this system oxygen is produced with the purity equal to 95%. Installation of carbon capture was based on the physical separation method and allows to reduce the CO2 emission by 90%. In this work the influence of the main parameter of the membrane process – the selectivity coefficient, on the efficiency of the coal unit was presented. The economic analysis with the use of the break-even point method was carried out. The economic calculations were realized in view of the break-even price of electricity depending on a coal unit availability.
In this paper the influence of the CO2 separation installation on the efficiency of power plant was analyzed. For the calculations a coal unit with the electric power rating at 600 MW with pulverized bed boiler working in oxy-combustion technology was adopted. This coal plant achieves a gross efficiency equal to 48.92%, and resulting flue gases contain 79% of CO2. In order to purify and increase the concentration of carbon dioxide in the exhaust gas a drying and purification installation based on physical separation technology was proposed. The prepared flue gas is compressed to the pressure required for transport, assumed at 150 bar. Electric power needed to drive machines in the CO2 capture and compression installation is 45.23 MW and causes the efficiency decrease of the plant by 3.96 percentage points.
PL
W artykule analizowano wpływ instalacji separacji CO2 na sprawność bloku energetycznego. Obliczeniom poddano blok węglowy o mocy elektrycznej 600 MW z kotłem pyłowym pracującym w technologii oxy – spalania. Blok charakteryzuje się sprawnością brutto na poziomie 48,92%, a powstałe spaliny zawierają 79% CO2. W celu oczyszczenia i zwiększenia koncentracji ditlenku węgla w spalinach zaproponowano instalację osuszania i oczyszczania gazów opartą na technologii separacji fizycznej. Model instalacji zbudowano z wykorzystaniem programu Aspen Plus. Stężenie ditlenku węgla w oczyszczonych spalinach jest równe 95%. Przygotowane spaliny sprężano do ciśnienia transportu wynoszącego 150 bar. Energia elektryczna potrzebna do napędu urządzeń układu wychwytu i sprężania CO2 wynosi 45,23 MW, co obniża sprawność bloku węglowego o 3,69 punktu procentowego.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In this paper a 600 MW coal unit with pulverized bed boiler working in oxy-combustion technology with a hybrid, membrane-cryogenic oxygen separation installation and carbon capture and storage system was analyzed. Membrane-cryogenic oxygen separator consists of a membrane module and two cryogenic distillation columns. Boiler works in oxy-combustion technology, therefore resulting flue gases contain 79% of CO2. In order to increase the concentration of carbon dioxide in the exhaust gas to the value of 95% an installation based on physical separation technology was used. In this work main results of energy intensity of each system are presented. The economic analysis of coal power plant with the use of Break Even Point method was realized. In order to verify the profitability of building of coal unit with membrane-cryogenic oxygen separation installation the analysis of sensitivity in dependence of investment costs and coal price was performed.
The purpose of this paper was to investigate the physical and mechanical properties of compressed expanded graphite (CEG) and their porous derivatives after impregnation, polymerization; and carbonization by the use of acoustic emission method (AE). The mechanical and structural characteristics of compressed expanded graphite and their three groups of porous composites after each technological process are presented and discussed. The measurements of acoustic emission parameters in these materials were carried out at wide range of frequency of the waves (0.1÷2.5 MHz). The changes of two of parameters: - AE pulses counts rate and spectrum distribution of AE waves - are presented in this paper. The analysis of the respective parameters AE also gives possibility to determine the micro- and macro structural changes of materials at different levels of technological processes. Applications of these materials as catalysts with high specific surface make them very interesting subject of study. Also compressed expanded graphite composite membranes prepared from furfuryl alcohol polymers are promising for gas separation.
PL
Cel pracy stanowiło zbadanie przy użyciu metody emisji akustycznej (EA) fizycznych i mechanicznych właściwości sprasowanego grafitu ekspandowanego (SGE) i jego porowatych pochodnych kompozytowych, otrzymanych po procesach impregnacji, polimeryzacji i karbonizacji. Przedstawiono i przedyskutowano mechaniczne i strukturalne charakterystyki sprasowanego grafitu ekspandowanego i trzech porowatych kompozytów otrzymanych na jego bazie, po kolejnych procesach technologicznych. Pomiary parametrów zarejestrowanych sygnałów EA w tych materiałach wykonano w szerokim przedziale częstotliwości emitowanych w materiale fal (0,1-2,5 MHz). W pracy przedstawiono zmiany dwu z tych parametrów: szybkości zliczeń impulsów i rozkładu widmowego emitowanych fal. Analiza poszczególnych parametrów emisji akustycznej stwarza możliwości określenia mikro- i makrostrukturalnych zmian w materiałach, wytworzonych na różnych etapach procesu technologicznego. Przewidywane szerokie zastosowanie tych materiałów jako katalizatorów, posiadających bardzo duże powierzchnie właściwe, czyni je niezwykle interesującym przedmiotem badań. Również bardzo perspektywiczne jest wykorzystanie kompozytowych membran z matrycą ze sprasowanego grafitu ekspandowanego, wypełnionego polimerem alkoholu furfurylowego. do separacji gazów.
In this paper, different methods of oxygen production are characterized. The main attention is focused on the use of polymer membranes. Hybrid method is proposed in the process of oxygen production. Membrane is used in the first stage of this method, while in the second one, the cryogenic process is chosen. The calculations of the membrane parameters have been made in Aspen software. The characteristic values for the membrane separation process such as oxygen recovery rate and permeate purity have been determined. Various systems have been analyzed. It has been calculated that energy consumption in the process of cryogenic oxygen production reaches 0.2 kWh/kgO2 or even 0.19 kWh/kgO2 in the membrane process using a vacuum pump, and in the near future, with the improvement of the membrane properties it will be limited to 0.15 kWh/kgO2.
PL
W artykule scharakteryzowano różne metody produkcji tlenu. Główną uwagę skupiono na wykorzystaniu membran polimerowych. W procesie produkcji tlenu zaproponowano metodę hybrydową, w której w pierwszym stopniu stosuje się membranę, zaś w drugim proces kriogeniczny. Obliczenia membran wykonano przy wykorzystaniu programu Aspen. Wyznaczono charakterystyczne wielkości dla procesu separacji membranowej takie jak stopień odzysku tlenu i czystość permeatu. Analizowano różne układy. Obliczono, że przy zastosowaniu pompy próżniowej w procesie membranowym energochłonność kriogenicznego procesu wytwarzania tlenu może wynieść 0,2 kWh/kgO2 lub nawet 0,19 kWh/kgO2, zaś w najbliższej przyszłości wraz z polepszeniem się właściwości membran może być ograniczona do 0,15 kWh/kgO2.
In this paper the results of the thermodynamic analysis of the oxy-combustion type pulverized bed boiler integrated with a hybrid, membrane-cryogenic oxygen separation installation are presented. For the calculations a 600 MW boiler with live steam parameters at 31.1 MPa /654.9[degrees]C and reheated steam at 6.15 MPa/672.4[degrees]C was chosen. In this paper the hybrid membrane-cryogenic technology as oxygen production unit for pulverized bed boiler was proposed. Such an installation consists of a membrane module and two cryogenic distillation columns. Models of these installations were built in the Aspen software. The energy intensity of the oxygen production process in the hybrid system was compared with the cryogenic technology. The analysis of the influence of membrane surface area on the energy intensity of the process of air separation as well as the influence of oxygen concentration at the inlet to the cryogenic installation on the energy intensity of a hybrid unit was performed.
Obiekty energetyczne wykorzystują tlen produkowany metodą separacji kriogenicznej. Technologia ta jest jedną z najbardziej zaawansowanych technicznie metod produkcji O2. Pozwala ona na uzyskanie 99,5% czystości tlenu, jednakże zapotrzebowanie na energię jest wysokie i wynosi 220-340 kWh/MgO2 w zależności od ilości wyprodukowanego tlenu. W pracy zaprezentowano separację tlenu przy pomocy wysokotemperaturowych membran ceramicznych. Materiał, z którego wykonane są membrany przewodzi tylko jony O2 w temperaturze 700-900°C, dlatego czystość uzyskanego tlenu wynosi 100%. Przedstawiono mechanizm separacji tlenu przy użyciu membran wysokotemperaturowych oraz jego najważniejsze parametry tj. czystość i stopień odzysku tlenu. Określono wpływ powierzchni membrany i zastosowanych ciśnień na główne parametry procesu produkcji tlenu oraz na moc zastosowanych urządzeń (sprężarki i pompy próżniowej) i ich energochłonność. W artykule przedstawiono również sposób integracji metodą three-end i four-end modułu membranowego z kotłem fluidalnym oxy. Przedstawiono wady i zalety każdej z metod i określono dla nich zapotrzebowanie na moc i energochłonność oraz wpływ na sprawność bloku.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.