Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Koncepcja układu elektrociepłowni zintegrowanej ze zgazowaniem węgla w reaktorze z recyrkulacją CO2

Malik T., Liszka M., Ziębik A.

Karbo

|

2014

|

Nr 4

188--194

PL

W ostatnim czasie coraz więcej uwagi przywiązuje się do zgazowania węgla w reaktorach fluidalnych. W artykule zaprezentowano koncepcję kogeneracyjnego układu pracującego w oparciu o fluidalny reaktor zgazowania. Układy IGCC (ang.: Integrated Gasification Combined Cycle) produkujące elektryczność pracują głównie w oparciu o reaktory strumieniowe i można stwierdzić, że są to układy dojrzałe technologicznie. Skład syngazu generowanego w reaktorze fluidalnym z recyrkulacją CO2, różni się od składu syngazu generowanego w reaktorach strumieniowych. Konieczny jest zatem dobór struktury układu energetycznego dostosowany do pracy z fluidalnym reaktorem zgazowania. Autorzy przedstawili również koncepcję integracji procesów termodynamicznych oraz wykorzystania ciepła odpadowego, która prowadzi do podwyższenia atrakcyjności wskaźników termodynamicznych kogeneracyjnego układu IGCC. Ciepło w układzie produkowane jest w wymienniku za kotłem odzyskowym, w chłodnicy syngazu, w chłodnicach międzystopniowych kompresorów tlenu, powietrza i CO2, jak również w wymienniku ciepłowniczym zasilanym parą z upustu turbiny oraz w kotle szczytowym. Model symulacyjny prezentowanej koncepcji został wykonany w programie Thermoflex, a wyniki symulacji pozwoliły na obliczenie wskaźnika EUF (ang.: Energy Utilization Factor) oraz sprawności egzergetycznej układu. Uzyskane wyniki wskazują na wysoki wskaźnik EUF. Wskaźnik EUF dla kogeneracyjnego układu IGCC wyniósł około 90% . Sprawność egzergetyczna brutto układu kogeneracyjnego wyniosła blisko 38,21%. Taka różnica wynika z faktu, że egzergia wyprodukowanego ciepła jest niska, przez co jej udział w produktach układu jest znikomy. Na wysoki wskaźnik EUF wpływ ma jednocześnie kilka czynników, a są nimi realizacja gospodarki skojarzonej poprzez wytwarzanie ciepła w wymienniku zasilanym z upustu ciepłowniczego turbiny parowej, produkcja ciepła grzejnego w oparciu o niskotemperaturowe ciepło odpadowe układu oraz zastosowanie kotła szczytowego. Prezentowany w artykule wariant układu z kotłem szczytowym może być ofertą dla nowych systemów ciepłowniczych, gdyż oprócz pokrywania szczytowego zapotrzebowania na ciepło pełnić może rolę rezerwowego źródła ciepła.

EN

In recent times, more and more attention is paid to coal gasification in fluidized bed reactors. The paper presents the concept of co-generation system operating on the basis of fluidized bed gasification reactor. IGCC systems (Integrated Gasification Combined Cycle) producing electricity work mainly on the basis of entrained flow reactors and one can state they are technologically mature systems. Composition of syngas generated in fluidized bed reactor with CO2 recirculation is different than composition of syngas from entrained flow gasifier. For that reason, a new structure of the system must be proposed. It is therefore necessary to select the structure of the power system adapted for use with fluidized bed gasification reactor. The authors has also presented a concept of thermodynamic processes integration as well as utilization of low grade waste heat, which should result in more attractive thermodynamic indicators of the IGCC. The district heat is produced using classical final flue gas cooler located in HRSG (Heat Recovery Steam Generator), syngas cooler, compression trains of ASU (Air Separation Unit) and CO2 product, as well as in peak boiler. IGCC CHP plant has been modelled on the Thermoflex software. Results obtained from the simulation model indicate that EUF (Energy Utilization Factor) for the analyzed IGCC CHP plant concept has reached ca. 90 %. However the gross energy efficiency has reached 38,21 %. The difference between values of these two assessment factors is due to low energy of produced district heat. High value of EUF is a result of several factors, which are: combined heat and power production, waste heat utilization within the system and district heat production in peak boiler. An alternative of a peak boiler presented in the article can be an offer for the newly built heat systems since, besides coveting the peak demand for heat it can serve as a backup heat source.

2

Czysty węgiel na jutro. Rozwój branży węgla brunatnego cz. 1

Kasztelewicz Z.

Energetyka Cieplna i Zawodowa

|

2014

|

Nr 5

62--69

PL

W XXI wieku surowce energetyczne wciąż będą najważniejszymi nośnikami energii, umożliwiającymi rozwój gospodarki. Kraje, które będą posiadały ich własne zasoby, zagwarantują sobie bezpieczeństwo energetyczne i gospodarczą niezależność. Surowce energetyczne są narzędziem geopolityki i specyficzną bronią, której bogate w ich zasoby państwa nie zawahają się użyć do realizacji swoich celów. Mając to na uwadze, należy radykalnie zmienić sposób myślenia o węglu i konsekwentnie wprowadzać rozwiązania, które spowodują, że będzie on przyjazny dla środowiska.

3

Influence of the selected parameters on the effectiveness of IGCC system integrated with CCS installation

Skorek-Osikowska A., Bartela Ł., Kotowicz J.

Chemical and Process Engineering

|

2014

|

Vol. 35, nr 2

233--248

EN

The paper presents the basic input data and modelling results of IGCC system with membrane CO2 capture installation and without capture. The models were built using commercial software (Aspen and GateCycle) and with the use of authors’ own computational codes. The main parameters of the systems were calculated, such as gross and net power, auxiliary power of individual installations and efficiencies. The models were used for the economic and ecological analysis of the systems. The Break Even Point method of analysis was used. The calculations took into account the EU emissions trading scheme. Sensitivity analysis on the influence of selected quantities on break-even price of electricity was performed.

4

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

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

Karbo

|

2013

|

Nr 1

102--111

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.

5

Kogeneracyjny układ IGCC z wychwytem CO2 i odzyskiem ciepła na potrzeby ciepłownictwa

Malik T., Liszka M., Ziębik A.

Karbo

|

2013

|

Nr 1

94--101

PL

W pracy została zaprezentowana koncepcja kogeneracyjnego układu IGCC z usuwaniem CO2 oraz wykorzystaniem ciepła odpadowego. Ciepło produkowane jest w wymienniku za kotłem odzyskowym, w chłodnicy syngazu, w chłodnicach międzystopniowych kompresorów tlenu, azotu, powietrza i CO2, jak również w klasycznym wymienniku ciepłowniczym zasilanym parą z turbiny parowej. Układ został porównany z referencyjnym kogeneracyjnym układem IGCC z wychwytem CO2 bez odzysku ciepła, gdzie ciepło jest wyłącznie produkowane w wymienniku ciepłowniczym zasilanym parą z wylotu turbiny. Modele układów sporządzono w programie Thermoflex. Oba układy poddano ocenie poprzez obliczenie wybranych wskaźników termodynamicznych, takich jak EUF (ang.: Energy utilization factor) oraz sprawność egzergetyczna. Uzyskane wyniki wskazują na to, że układ kogeneracyjny z odzyskiem ciepła posiada bardziej korzystne wskaźniki termodynamiczne, niż układ referencyjny. Wskaźnik EUF dla układu z odzyskiem ciepła wynosi ok. 84,5% co jest wynikiem o 7 punktów procentowych wyższym od układu bez odzysku. Sprawności egzergetyczne obu układów są zbliżone do siebie, jedynie nieznacznie wyższą sprawność osiągnął układ z odzyskiem ciepła, a wyniosła ona 43,2%. Ponadto obliczony wskaźnik zmniejszenia emisji CO2 z uwagi na zastosowanie gospodarki skojarzonej dla obu układów osiąga wartości około 12 kg CO2/s, jednakże korzystniejszą wartością tego wskaźnika charakteryzuje się układ bez odzysku ciepła.

EN

The paper presented a concept of a cogeneration IGCC system with removal of CO2 and waste heat recovery and its use. Heat is generated in the heat exchanger behind a recovery boiler in the syngas cooler, the inter-stage coolers of oxygen, nitrogen, air and CO2 compressors, as well as in the classic heat coil powered by steam from a steam turbine. The system has been compared with the reference IGCC cogeneration system with CO2 capture without heat recovery, where the heat is only produced in the heat exchanger powered by steam from the turbine’s outlet. The models of systems were prepared in Thermoflex software. Both systems were evaluated by calculating the selected thermodynamic indicators such as EUF (called: Energy utilization factor) and exergetic efficiency. The obtained results indicate that the cogeneration system with heat recovery has more favorable thermodynamic ratios than the reference system. EUF indicator for heat recovery system is approximately 84,5% what is the result by 7 percentage points higher than the system without recovery. Exergetic efficiency of both systems is similar to each other, only slightly higher efficiency was achieved by a system with heat recovery, and it amounted to 43,2%. In addition, the calculated rate of CO2 emissions reduction, due to the use of the combined cycle economy of both systems reaches the value of approximately 12 kg CO2/s, but a system without heat recovery has the more favorable value of this index.

6

Analiza porównawcza cykli życia technologii naziemnego zgazowania węgla i elektrowni węglowej

Niemotko K., Śliwińska A., Czaplicka-Kolarz K.

Journal of Mechanical and Transport Engineering

|

2013

|

Vol. 65, No. 3

47--57

PL

W ostatnich latach często powraca temat budowy elektrowni IGCC w Polsce, w związku z tym autorzy poszukują odpowiedzi na pytanie, jakie korzyści środowiskowe, związane m.in. z redukcją emisji gazów cieplarnianych, są osiągalne dzięki wdrożeniu w Polsce tej technologii. W pracy oceniono oddziaływanie środowiskowe wykorzystując metodę oceny cyklu życia (LCA). Dzięki temu zostały uchwycone zmiany wielkości oddziaływania na środowisko wynikające ze wzrostu sprawności wytwarzania energii elektrycznej i redukcji zużycia węgla. W ramach prac przeprowadzono analizę cyklu życia bloku gazowo-parowego zintegrowanego ze zgazowaniem węgla (IGCC) według najnowszej technologii Siemens. Rezultaty porównano do oddziaływania w cyklu życia elektrowni węglowej jako technologii odniesienia. Przeprowadzono również analizy dla wariantów obejmujących wychwytywanie dwutlenku węgla – w przypadku technologii IGCC z gazu syntezowego przed spaleniem (tzw. pre combustion), a w przypadku elektrowni ze spalin (tzw. post combustion). Dla analizowanych wariantów wyznaczono ślad węglowy za pomocą wskaźnika IPCC 2007 GWP 100a, a także obliczono całkowite oddziaływanie na środowisko w trzech kategoriach szkód (zdrowie ludzkie, jakość ekosystemu, zasoby) stosując metodę Ekowskaźnika 99.

EN

Recently the issue of building Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC) in Poland returns. The authors look for the answer, what environmental advantages connected with greenhouse gases emissions are achievable thanks to commercialization of IGCC in Poland. The environmental impact, using Life Cycle Assessment (LCA) was evaluated. Changes of environmental impact which come from efficiency growth of electricity production and the coal consumption reduction were found out. The life cycle analysis of IGCC according to the newest technology – Siemens was performed. The results were compared to the life cycle of power plant as the reference technology. Also cases with capturing of carbon dioxide from syngas (pre-combustion) and exhaust gas (post-combustion) were analyzed. For considered cases the carbon footprint was determined using IPCC 2007 GWP100a. Total environmental impact in three damage category (Human Health, Ecosystem Quality, Resources) was calculated using Ecoindicator 99.

7

Miejsce węglowych elektrowni gazowo–parowych w „miksie” energii jutra

Moryń-Kucharczyk E.

Energetyka

|

2013

|

nr 2

178-180

PL

W artykule przedstawiono stan obecny i perspektywy rozwoju zintegrowanych układów gazowo-parowych typu IGCC oraz PFBC wykorzystywanych w elektroenergetyce. Przeprowadzona analiza SWOT potwierdziła duży potencjał tych rozwiązań zarówno z punktu widzenia energetyki jak i ochrony klimatu.

EN

Described is the present condition and development prospects of integrated gas-steam systems of IGCC and PFBC type used in electric power industry. The carried out SWOT analysis confirmed a great potential of these solutions both from the power industry and environmental protection point of view.

8

Efektywność ekonomiczna układu gazowo-parowego zintegrowanego ze zgazowaniem węgla oraz z instalacją CCS

Janusz-Szymańska K.

Rynek Energii

|

2012

|

Nr 5

24--30

PL

W artykule przeprowadzono analizę efektywności ekonomicznej elektrowni IGCC. Badany układ składa się z generatora gazu, instalacji wychwytu i separacji CO2 oraz z układu gazowo-parowego. Dla wybranego układu IGGC zintegrowanego z instalacją CCS określono nakłady inwestycyjne. Wyznaczono podstawowe wskaźniki efektywności ekonomicznej. Obliczono graniczną cenę sprzedaży energii elektrycznej oraz koszt emisji unikniętej. Analizowano wpływ zmiany sprawności układu oraz wskaźnika potrzeb własnych układu na koszt wytworzenia 1MWh energii elektrycznej. Również określono wpływ dyspozycyjności, wysokości nakładów inwestycyjnych, ceny paliwa na poszczególne składniki kosztowe oraz na wielkości makroekonomiczne.

EN

In this article the economic efficiency of an IGCC power plant was analyzed. This system consists of a gas generator, CO2 membrane installation (CCS) and a combined cycle. The investment cost was assumed for the selected IGCC systems integrated with the CCS installation. The basic indicators of economic analysis were determined. For the conducted analysis it is essential to determine the break-even price of electricity, as well as the cost of CO2 avoided emission. The effect of changes of the efficiency of the system and the auxiliary power rate on the price of 1 MWh of electricity was analyzed. Also, the effect of the availability, the investment cost, the price of fuel, the cost of individual elements and the size of macroeconomic factors was analyzed.

9

Alternatywne obniżenie emisji gazów cieplarnianych w cyklu życia bloku IGCC przez usuwanie dwutlenku węgla lub/i zagospodarowanie metanu w kopalni węgla kamiennego

Czaplicka-Kolarz K., Śliwińska A., Świądrowski J.

Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko / Główny Instytut Górnictwa

|

2012

|

nr 1

17-34

PL

W artykule przedstawiono analizę potencjalnych korzyści dla środowiska, jakie płyną z wykorzystania CH4 w kopalniach węgla kamiennego, w cyklu życia systemu: kopalnia - blok gazowo-parowy zintegrowany ze zgazowaniem węgla (ang. Integrated Gasification Combined Cycle - IGCC). Następnie wyniki porównano z możliwymi korzyściami osiągalnymi wskutek wychwytywania CO2. W perspektywie całego cyklu istnienia bloku gazowo-parowego zintegrowanego ze zgazowaniem węgla najważniejsze są następujące czynniki: emisja CO2, sprawność wytwarzania energii elektrycznej i wielkość zużycia węgla. Zastosowanie układu wychwytywania CO2 przyczynia się do zmniejszenia potencjału cieplarnianego w cyklu życia, a w konsekwencji do obniżenia jego sprawności. W rezultacie następuje wzrost oddziaływania na środowisko we wszystkich pozostałych kategoriach wpływu, szczególnie związanych z wyczerpywaniem się paliw kopalnych. Zagospodarowanie CH4 w kopalni, szczególnie z układów wentylacyjnych, może przyczynić się do poprawy oddziaływania systemów energetycznych na środowisko, chociaż w porównaniu do sekwestracji w znacznie mniejszym stopniu. W przeciwieństwie do sekwestracji, zagospodarowanie CH4 nie wpływa na zwiększenie oddziaływania w innych kategoriach. Mimo to może wiązać się z dodatkowymi korzyściami w postaci zysków ze sprzedaży produktów ubocznych omawianego procesu - energii elektrycznej i ciepła.

EN

The article presents the analysis of potential advantages for the environment related to the use of CH4 in hard coal mines in the life cycle system: mine - Integrated Gasification Combined Cycle Plant - IGCC. Next the results were compared with the possible benefits accessible due to CO2 capture. In the perspective of the whole cycle of existence of the integrated gasification combined cycle block most important are the following factors: CO2 emissions, efficiency of electric energy generation and coal consumption quantity. The application of the CO2 capture system contributes to the decrease of the greenhouse potential in the life cycle and in consequence to the reduction of its efficiency. As a result follows the growth of impact on the environment in all remaining impact categories, particularly connected with fossil fuels exhaustion. CH4 management in the mine, especially from ventilation systems, can contribute to the improvement of impact of energy systems on the environment, though in comparison with sequestration to a considerably smaller extent. In contradiction to sequestration, CH4 management does not influence the increase of impact in other categories. In spite of this it can be connected with additional advantages in the form of profits from the sale of by-products of the discussed process - electric energy and heat.

10

Advanced integrated gasification combined cycle (A-IGCC) by exergy recuperation - technical challenges for future generations

Kawabata M., Kurata O., Iki N., Tsutsumi A., Furutani H.

Journal of Power Technologies

|

2012

|

Vol. 92, nr 2

90--100

EN

With the limited worldwide resource of coal, a new technology has been developed in using a low grade coal to breakthrough the current technical limitation in the IGCC system and attains higher plant efficiency. This study attempts an exergy-recuperation within the combined cycle on HYSYS process simulation, so called Advanced IGCC (A-IGCC), in which the system is designed to increase the cold gas efficiency and save the exergy of the fuel throughout the system by using a gas turbine exhaust as an external heat source encouraging an autothermal reaction. Three types of syngas compositions were investigated depending on the gasifier conditions with exergy recuperation. Plant efficiency was significantly higher with the presence of exergy recuperation in the system. This was attributed to an efficient exergy saving in the system as opposed to a conventional IGCC, which has significant exergy loss in the combustion and gasification processes. Improved plant performance generated from a low temperature gasifier was obtained with the A-IGCC model, although the model requires further developments in technology, such as the gasification at a lower gas temperature, powerful heat exchanger, gas purification at high temperature, etc., for the actual implementation.

11

Analysis of electricity generation in a integrated gasification combined cycle unit

Bartela Ł., Kotowicz J.

Archiwum Energetyki

|

2012

|

T. 42, nr 3/4

3--14

EN

This paper presents an analysis of the electricity generation system, which, according to the presented assumptions, is part of the integrated gasification combined cycle (IGCC). In this study, fuels with characteristics different from the ones of natural gas as well as two aspects of their use in combined cycles were considered. In the first step, a gas turbine designed for natural gas combustion (but operated in the IGCC system) was analyzed. The operation of the turbine was analyzed with or without regulation ensuring the high temperature of flue gases leaving the expander. In the next step, the whole system of electricity generation was analyzed. For this step, a suitable steam cycle structure was assumed. For different cases of system operation, the influence of steam pressure produced in three levels of heat recovery steam generator on the efficiency of the steam cycle as well as the effectiveness of the entire electricity generation system was studied. The analysis was performed for four cases that covered two different gaseous fuels, use of gas turbine regulation and use of supplementary firing.

PL

W artykule zaprezentowano wyniki analizy układu wytwarzania energii elektrycznej, który zgodnie z prezentowanymi założeniami jest częścią układu gazowo-parowego zintegrowanego ze zgazowaniem węgla (IGCC). W pracy omówiono dwa aspekty związane z wykorzystywaniem w obiegu kombinowanym paliwa o odmiennej charakterystyce w stosunku do gazu ziemnego. W pierwszej kolejności analizie poddano charakter pracy turbiny gazowej projektowanej dla spalania gazu ziemnego, ale wykorzystywanej w układzie IGCC. Analizowano tutaj pracę turbiny bez regulacji, jak również z regulacją mającą na celu utrzymanie na wysokim poziomie temperatury spalin opuszczających ekspander maszyny. W kolejnym etapie przeprowadzono analizę obejmującą cały układ wytwarzania energii elektrycznej. W tym celu przyjęto odpowiednią strukturę obiegu parowego. Dla różnych wariantów pracy układu badano wpływ poziomów ciśnień pary produkowanej w poszczególnych profilach kotła odzyskowego na wskaźniki efektywności pracy samego obiegu parowego, jak również całego układu wytwarzania energii elektrycznej. Analizę prowadzono dla czterech wariantów obejmujących stosowanie dwóch różnych paliw, stosowanie regulacji turbiny gazowej oraz stosowanie instalacji dopalania.

12

Zintegrowany układ oksyspalania i zgazowania węgla

Zuwała J., Babiarz M., Ściążko M.

Rynek Energii

|

2011

|

nr 3

41-46

PL

W artykule przedstawiono połączenie układu IGCC ze zgazowaniem węgla kamiennego w złożu CFB z jednoczesnym tlenowym spalaniem powstałego karbonizatu w kotle CFB na parametry nadkrytyczne. Celem pracy jest porównanie parametrów: współczynników emisji CO2 oraz sprawności proponowanego układu i technologii węglowych, które mają zostać opracowane i wdrożone w niedalekiej przyszłości. Innowacyjność procesu polega na zawracaniu większości dwutlenku węgla powstałego podczas spalania karbonizatu i wykorzystaniu go jako czynnika zgazowującego i gazu rozcieńczającego tlen przed spalaniem. Energia elektryczna generowana jest w zespołach turbin parowych i gazowych. Spalany gaz syntezowy jest gazem o wysokiej zawartości wodoru powstałym po konwersji CO oraz oczyszczeniu ze związków siarki i większości dwutlenku węgla. Obliczenia symulacyjne zostały przeprowadzone dla dwóch wariantów układu: z zastosowaniem technologii CCS i bez technologii CCS. Obliczenia symulacyjne przeprowadzono za pomocą programu ChemCAD 6.3.1.

EN

The article presents integration of IGCC with hard coal CFB gasification and oxy-combustion of received char in a supercritical boiler. The aim of this paper is to compare CO2 emission coefficients and efficien-cies of the proposed system with CO2 emission coefficients and efficiencies of coal technologies which will be developed and implemented soon. The innovation aspect of the system is the recirculation of major amount of produced CO2 and its application as gasification agent and oxygen diluting medium before oxy-combustion. Electricity is generated in systems of steam and gas turbines. The main component of fuel gas is hydrogen, obtained by water gas shift CO conversion, sulfur compounds removal and CO2 capture. The simulation was performed for 2 variants of the proposed system: with and without CCS technology. The software used for calculations was ChemCAD 6.3.1.

13

Analiza pracy turbiny gazowej pracującej w układzie IGCC

Bartela Ł., Kotowicz J.

Rynek Energii

|

2011

|

nr 4

16-22

PL

W artykule zaprezentowano wyniki obliczeń turbiny gazowej zasilanej paliwem gazowym o charakterystyce odmiennej w stosunku do paliwa, dla spalania którego turbina gazowa jest projektowana. Celem badań było określenie podstawowych charakterystyk pracy turbiny zasilanej gazem będącym produktem zgazowania oraz oczyszczania prowadzonym w obrębie układu IGCC zintegrowanego z instalacją wychwytu dwutlenku węgla. Dla uzyskania charakterystyk podstawo-wych wielkości posłużono się własnym algorytmem obliczeniowym. W artykule zamieszczono podstawowe zależności jakie zaimplementowano do algorytmu. Podczas badań stopniowo uzmienniano skład paliwa gazowego obserwując zachowanie takich wielkości jak sprawność oraz moc turbiny gazowej, strumień sprężanego powietrza oraz temperatura spalin wylotowych. Dodatkowo opracowany algorytm pozwala na określanie wskaźnika ilości powietrza jakie służy do chłodzenia łopatek ekspandera. Uzmiennianie strumienia tego powietrza jest wymagane z uwagi na konieczność zachowania bezpiecznych warunków pracy przy zmienionych warunkach przepływowych w obrębie ekspandera. W artykule również analizowano wpływ stopnia integracji turbiny gazowej z instalacją tlenowni na charakterystyki pracy turbiny gazowej.

EN

In the paper the results of calculations of the gas turbine powered with gaseous fuel of different cha-racteristics in relation to the designed fuel are shown. The main aim of the researches was to obtain the basic characteristics for gas turbine supplied with gas, which is a product of gasification and cleaning, carried out in the IGCC system integrated with CCS installation. In order to obtain the characteristics of the main quantities own computational algorithm was used. In the paper the main relationship that were implemented into the algorithm are shown. During the analyses the composition of the gaseous fuel was gradually changed and such quantity as efficiency and power of a gas turbine, stream of compressed air and exhaust gas temperature were observed. In addition, the developed algorithm allows for the determination of the index of the amount of air used for cooling of the expander blades. The change of this air flow is required to maintain safe operation at the changed condition of flow in the expander. In the paper the influence of the degree of integration of the gas turbine installation with air separation unit was also analyzed.

14

Węglowe technologie energetyczne 2020+

Chmielniak T.

Polityka Energetyczna

|

2010

|

T. 13, z. 2

77-90

PL

W artykule omówiono główne uwarunkowania rozwoju technologii węglowych wynikające z aktualnie przewidywanych scenariuszy osiągnięcia pożądanego stężenia dwutlenku węgla w atmosferze. Z analizowanych scenariuszy wynika, że nie można sprostać zapotrzebowaniu na elektryczność bez wykorzystania węgla. Dla spełnienia obowiązujących i nowych wymagań ekologicznych konieczne jest opracowanie nowych klas technologii jego wykorzystania do produkcji elektryczności. Przedstawiono kierunki rozwoju bloku kondensacyjnego oraz układu gazowo-parowego zintegrowanego ze zgazowaniem węgla. Określono zakres koniecznych prac badawczo-rozwojowych. Porównano główne charakterystyki technologii z uwzględnieniem ich ewolucji i doskonalenia.

EN

The article describes main issues of coal technology development which arise from predicted scenario of a CO2 concentration level in the atmosphere. A conclusion of this scenario is that the demand for electricity could not by satisfy without coal utilization. For the purpose of satisfy of current and future ecology regulation, it is necessary to work out new coal technology classes for electricity production. Development directions of steam and gas-steam cycles integrated witch coal gasification are shown. The scope of research and development work is determined. Main characteristics which take into account their evolution end development are compared.

15

Membrane separation of carbon dioxide in the integrated gasification combined cycle systems

Kotowicz J., Skorek-Osikowska A., Janusz-Szymańska K.

Archives of Thermodynamics

|

2010

|

Vol. 31, no. 3

145-164

EN

Integrated gasification combined cycle systems (IGCC) are becoming more popular because of the characteristics, by which they are characterized, including low pollutants emissions, relatively high efficiency of electricity production and the ability to integrate the installation of carbon capture and storage (CCS). Currently, the most frequently used CO2 capture technology in IGCC systems is based on the absorption process. This method causes a significant increase of the internal load and decreases the efficiency of the entire system. It is therefore necessary to look for new methods of carbon dioxide capture. The authors of the present paper propose the use of membrane separation. The paper reviews available membranes for use in IGCC systems, indicates, inter alia, possible places of their implementation in the system and the required operation parameters. Attention is drawn to the most important parameters of membranes (among other selectivity and permeability) influencing the cost and performance of the whole installation. Numerical model of a membrane was used, among others, to analyze the influence of the basic parameters of the selected membranes on the purity and recovery ratio of the obtained permeate, as well as to determine the energetic cost of the use of membranes for the CO2 separation in IGCC systems. The calculations were made within the environment of the commercial package Aspen Plus. For the calculations both, membranes selective for carbon dioxide and membranes selective for hydrogen were used. Properly selected pressure before and after membrane module allowed for minimization of energy input on CCS installation assuring high purity and recovery ratio of separated gas.

16

Analiza procesów energetycznych w elektrowni gazowo - parowej zintegrowanej ze zgazowaniem węgla

Zaporowski B.

Systems : journal of transdisciplinary systems science

|

2008

|

Vol. 13, spec. iss. 2/2

274--280

EN

The paper presents the analysis of energy processes in technological systems of gas-steam power plant integrated with coal gasification (Integrated Coal Gasification Combined Cycle, IGCC). There are presented the mathematical models describing the behavior of main elements of the gas-steam power plant integrated with coal gasification, such as the gas generator, gas cooler, gas turbine block, heat recovery steam generator and steam turbine cycle. On the basis of the elaborated mathematical models and computer programme the simulation of the coal gasification process and the energy effectiveness gas-steam power plant integrated with coal gasification was done. The influence of coal gasification technology and gas turbine design parameters on the efficiency of electric energy generation was examined during the simulation.

17

Układy gazowo-parowe zintegrowane ze zgazowaniem

Kotowicz J., Iluk T.

Rynek Energii

|

2008

|

nr 3

34-40

PL

W artykule przedstawiono zagadnienia związane ze zgazowaniem paliw stałych. Omówiono przesłanki przemawiające za wdrożeniem tej technologii wytwarzania energii elektrycznej. Szczegółowo pokazano różne technologie zgazowania. Scharakteryzowano wybrane generatory gazu. Opisano procesy oczyszczania gazu wytworzonego w generatorze. Przedstawiono i scharakteryzowano wybudowane w świecie od 1994r. istniejące układy IGCC. Wiele miejsca poświęcono elektrowni w Puertollano, pokazano jej schemat i dokładny opis. Wykonano własne obliczenia ekonomiczne. Jako wskaźnik oceny ekonomicznej wybrano graniczną cenę sprzedaży energii elektrycznej. Wielkość tę wyznaczono w funkcji czasu pracy układu w ciągu roku, ceny paliwa (węgla), wysokości nakładów inwestycyjnych. Obliczono, że przy odpowiednio długich czasach pracy technologia IGCC może być atrakcyjna pod względem ekonomicznym.

EN

In the paper solid fuel gasification issues and advantages of initiating of this technology are presented. The different gasification technology are shown in details. Some gasifiers has characterized. The syngas cleaning process are described. IGCC systems, which were built after 1994, has been described. The Puertollano Power Plant and its diagram are described in details. In the paper the economic calculations are done. The limit sale price of electricity was chosen as economic coefficient. This variable was calculate as a function of: work annual time, fuel price (coal) and total investment cost. Calculations show that properly long work time, permit to the economically use IGCC technology.

18

Potrzeby odtworzeniowe krajowej energetyki a wymagania energetyki „zeroemisyjnej”

Zuwała J.

Karbo

|

2008

|

Nr 1

36-47

PL

Scharakteryzowano krajowy sektor energetyki zawodowej i elektrociepłowni oraz zidentyfikowano jego potrzeby odtworzeniowe w zakresie mocy zainstalowanej. Potrzeby inwestycyjne zderzono z technologicznymi wymaganiami dla budowy nowych bloków energetycznych uwzględniających redukcję emisji CO2 do atmosfery. W oparciu o projekt rozdziału uprawnień do emisji CO2 i scenariusze wzrostu zapotrzebowania na energię elektryczną do roku 2030 określono szacunkowy wzrost kosztu wytwarzania 1 MWh energii elektrycznej związany z wdrożeniem technologii usuwania, transportu i składowania CO2 w pokładach geologicznych.

EN

The paper gives the characteristics of Polish power sector (utility plants and CHP plants). The retrofit needs were identified and confronted with the future requirements concerning the anthropogenic CO2 emission. Basing on the proposal of the CO2 emission limits for Polish power sector and the scenarios of electricity demand growth up to 2030, the approximate burden of the CO2 removal cost on the unit electricity price was evaluated.

19

Kierunki rozwoju procesów zgazowania paliw

Hycnar J. J.

Karbo

|

2008

|

Nr 1

13-21

PL

Procesy zgazowania paliw z racji zachodzących procesów wysokotemperaturowych i stosowanych procesów oczyszczania i przeróbki gazu umożliwiają nie tylko odzyskiwanie i uzyskiwanie ciepła, ale również gazu syntezowego i wodoru dla chemii i energetyki oraz stosunkowo łatwej separacji i sekwestracji dwutlenku węgla. Zagraniczne doświadczenia wskazują, że poprzez właściwy dobór reaktora zgazowującego wsadem mogą być nie tylko konwencjonalne paliwa, ale także biomasa, odpady rafineryjne, z górnictwa węgla, komunalne itp. Ponadto, wysokie temperatury umożliwiają degradację odpadów niebezpiecznych. Dotychczasowy rozwój procesów zgazowania paliw był ukierunkowany głównie na tworzenie gazu syntezowego do produkcji wielu produktów chemicznych, w tym paliw płynnych. Opracowywane programy rozwoju instalacji zgazowania paliw do 2020 roku wskazują na silny wzrost udziału układów gazowo-parowych zintegrowanych ze zgazowaniem paliw, jako źródła produkcji czystej energii elektrycznej i powiązania jej z wykorzystaniem gazu syntezowego także do produkcji wyrobów chemicznych. Powstające w procesie zgazowania odpady stałe w zależności od temperatury zgazowania przyjmują postać żużla spieczonego (popiół denny) lub topionego. Żużel topiony w przeciwieństwie do popiołu dennego, w wyniku witryfikacji stanowi materiał neutralny dla środowiska o dużych możliwościach zagospodarowania.

EN

Fuel gasification process, due to proceeding high-temperature processes as well as the applied cleaning and processing of gas, enables the recovery and acquisition not only of heat but also of syngas and hydrogen for chemical and power industries, and it makes carbon dioxide separation and sequestration comparatively easy. The experiments carried out abroad indicate that through the right choice of gasifying reactor its charge can be composed not only of conventional fuels but also of biomass, refinery wastes, coal mining wastes, municipal refuse etc. Moreover, high temperatures enable the degradation of hazardous waste. Up-to-date development of fuel gasification processes has been basically directed to create syngas for making numerous chemical products, including liquid fuels. The currently-under-work programs for development of fuel gasification installations until 2020 indicate a substantial increase in participation of gas-steam systems, integrated with gasification of fuels, as a source of clean electric energy production with the application of syngas, also for making chemical products. Depending on gasification temperature, the solid waste formed during gasification process can take the form of agglomerated slag (bottom ash), or molten slag. Unlike the bottom ash, the molten slag, in result of vitrification, is an environmentally neutral material with vast possibilities of utilization.

20

Nowej generacji elektrownia jako "czysta technologia węglowa"

Kotowski W.

Energetyka Cieplna i Zawodowa

|

2008

|

Nr 1

50--54

PL

Sektor energii elektrycznej jest integralną częścią gospodarki każdego kraju. Oddziałowuje na poziom życia społeczeństwa i stopień dewastacji przyrody.