Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Elektrownia oxy z jonową membraną separacyjną - analiza techniczno-ekonomiczna z oszacowaniem ryzyka inwestycyjnego

Kotowicz J., Michalski S., Węcel D., Ogulewicz W.

Rynek Energii

|

2015

|

Nr 3

72--79

PL

W pracy analizowano elektrownię złożoną z: tlenowego kotła pyłowego zasilanego węglem kamiennym, układu turbiny parowej, instalacji wychwytu i sprężania CO2 oraz tlenowni wyposażonej w: jonową membranę separacyjną typu four-end. W elektrowni tej założono nadkrytyczne parametry pary (para świeża - 650 °C/30 MPa; para wtórnie przegrzana - 670 °C/6 MPa). Moc elektryczna generatora sprzężonego z turbiną parową wynosi 600 MW. W artykule przedstawiono sumaryczne wyniki analizy termodynamicznej, ekonomicznej oraz ryzyka dla elektrowni oxy bez oraz z wykorzystaniem ciepła odpadowego. Pierwszą z metod wykorzystania tego ciepła jest całkowite lub częściowe zastąpienie wysokoprężnych oraz niskoprężnych regeneracyjnych podgrzewaczy wody. Dzięki takiemu rozwiązaniu likwidowane są upusty pary z turbiny parowej, a tym samym rośnie moc elektryczna generatora sprzężonego z tą turbiną. Drugą analizowaną metodą wykorzystania ciepła odpadowego jest zastosowanie organicznego obiegu Rankine`a (ORC). W artykule dla wszystkich analizowanych przypadków przedstawiono wykresy izoliniowe sprawności wytwarzania energii elektrycznej netto oraz granicznej ceny sprzedaży energii elektrycznej w funkcji stopnia odzysku tlenu oraz sprężu sprężarki powietrza w tlenowni. Optymalne wartości tych wielkości porównano z analogicznie wyznaczonymi wielkościami dla bloku referencyjnego, który to składa się z klasycznego kotła pyłowego (powietrze jako utleniacz) oraz układu turbiny parowej. Ostatecznie zestawiono ze sobą wyniki analizy ryzyka dla bloku oxy i referencyjnego pod postacią wykresów prawdopodobieństwa skumulowanego w funkcji granicznej ceny sprzedaży energii elektrycznej.

EN

The power plant that contains: a hard coal-fired oxy-type pulverized fuel boiler, a steam turbine unit, a carbon dioxide capture unit and an air separation unit with a four-end type ion transport membrane was analyzed in this paper. The supercritical parameters were assumed for this power plant (live steam at 650 °C/30 MPa; reheated steam at 670 °C/6 MPa). Gross electric power of the generator driven by steam turbine is equal to 600 MW. The main results of thermodynamic, economic and risk analysis for the oxy type power plant with and without the use of waste heat are presented. First method of the use of this heat is the total or partial replacement of high and low pressure regenerative water heaters. The steam bleeds from steam turbine are eliminated and the power of the generator driven by this turbine increases. Second method of use of waste heat is implementation of an Organic Rankine Cycle (ORC). For all analyzed cases the isolines diagrams of the net efficiency of electricity generation and break-even price of electricity as a function of oxygen recovery rate and air compressor pressure ratio were presented in this paper. Optimal values of this quantities were compared with analogous quantities calculated for the reference power plant. The reference power plant contains: a classical pulverized fuel boiler (air as oxidant) and a steam turbine unit. Finally, the results of risk analysis for the oxy type and the reference power plant were presented as a diagram of a cumulative distribution as a function of break-even price of electricity.

2

Dobór optymalnych pod względem ekonomicznym parametrów pracy membranowej tlenowni zintegrowanej z nadkrytycznym blokiem węglowym

Kotowicz J., Michalski S., Ogulewicz W., Węcel D.

Rynek Energii

|

2015

|

Nr 2

91--98

PL

W pracy analizowano dwa warianty elektrowni (W1 i W2) składające się z następujących instalacji: kotła pyłowego typu oxy zasilanego węglem kamiennym, układu turbiny parowej, instalacji wychwytu i sprężania CO2 oraz tlenowni wyposażonej w: wysokotemperaturową membranę separacyjną typu four-end. Dla obydwu wariantów parametry pary świeżej to 650 °C/30 MPa, a pary wtórnie przegrzanej to 670 °C/6 MPa. Moc brutto wariantu W1 elektrowni oxy jest równa 600 MW. Wariant W2 różni się od wariantu W1 bloku oxy tym, że zastosowano w nim wymienniki zasilane ciepłem ze spalin oraz gazu pozostałego po separacji tlenu do podgrzania wody obiegowej w układzie turbiny parowej, a tym samym zastąpiono całkowicie lub częściowo niektóre z wymienników regeneracyjnych. W efekcie moc elektryczna brutto tego wariantu jest wyższa. W artykule przeprowadzono analizę ekonomiczną dla obydwu wariantów bloku oxy oraz bloku referencyjnego, który jest złożony z obiegu turbiny parowej (jak w wariancie W1 bloku oxy) oraz klasycznego kotła pyłowego. Wyznaczono nakłady inwestycyjne na budowę poszczególnych elementów tego bloku, które wraz z wielkościami termodynamicznymi takimi jak sprawność elektryczna bloku netto wykorzystano jako dane wejściowe dla przeprowadzonej analizy ekonomicznej. Jako miernik ekonomiczny wykorzystano graniczną cenę sprzedaży energii elektrycznej. Na podstawie wyników obliczeń dobrano optymalne spręże sprężarki powietrza oraz stopienie odzysku tlenu w tlenowni. Dodatkowo wyznaczone graniczne ceny sprzedaży energii elektrycznej w optymalnych punktach pracy i porównano z analogiczną ceną wyznaczoną dla bloku referencyjnego.

EN

Two variants of an oxy type power plant (W1 and W2) that contains steam turbine, hard coal-fired oxy-type pulverized fuel boiler, carbon dioxide capture unit and an air separation unit with a four-end type high-temperature membrane were analyzed in this paper. For both variants the live steam thermodynamic parameters are 650 °C/30 MPa and the reheated steam parameters are 670 °C/6 MPa. Gross electric power of the W1 variant of the oxy type power plant is equal to 600 MW. The second variant (W1) differs from the first one in that heat exchangers, supplied by heat from the flue gas and the gas remaining after the separation of oxygen in the air separation unit, were added. These heat exchangers were raising the temperature of the feed water in the steam turbine unit and thereby partially or completely were replacing the regenerative water heaters. The economic analysis of both variants of the oxy type power plant and the reference power plant (which contains the same steam turbine as in variant W1 of the oxy type power plant and a classical pulverized fuel boiler) were carried out in this paper. The investment costs of individual elements of the power plant were determined. These investment costs and thermodynamic indicators such as the net efficiency of electricity generation were used as inputs for economic analysis. The break-even price of electricity was used as an economic indicator. The optimal air compressor pressure ratio and optimal oxygen recovery rate were determined. Additionally the break-even price of electricity in optimal working points for both variants of oxy type power plant were compared with the break-even price of electricity for the reference power plant.

3

Wpływ wybranych parametrów pracy układu turbiny gazowej zainstalowanej w tlenowni na sprawność nadkrytycznego bloku oxy

Kotowicz J., Michalski S.

Rynek Energii

|

2013

|

Nr 3

74-80

PL

Analizowana w pracy elektrownia składa się z następujących instalacji: układu turbiny parowej, kotła pyłowego typu oxy zasilanego węglem kamiennym, instalacji przygotowania do transportu i sprężania dwutlenku węgla oraz tlenowni z zastosowanymi: wysokotemperaturową membraną separacyjną typu four-end i układem turbiny gazowej. Moc bloku brutto jest równa 600 MW, parametry pary świeżej to 650 °C/30 MPa, pary wtórnie przegrzanej to 670 °C/6 MPa. Dla założonej mocy brutto analizowanego bloku oxy określono między innymi sprawność termiczną kotła, sprawność wytwarzania energii elektrycznej bloku brutto i wskaźnik potrzeb własnych bloku. Wielkości te wyznaczono w funkcji temperatury gazu na wlocie do turbiny gazowej oraz w funkcji sprężu sprężarki powietrza dla założonego stopnia odzysku tlenu w membranie wysokotemperaturowej. Dzięki znajomości tych wielkości wyznaczono sprawność wytwarzania energii elektrycznej bloku netto. Ze względu na tę wielkość określono wartości optymalne sprężu sprężarki powietrza dla analizowanych temperatur gazu na wlocie do turbiny gazowej.

EN

The supercritical power plant analyzed in this paper, contains the following elements: steam turbine, hard coal fired oxy-type pulverized fuel boiler, carbon dioxide capture unit, air separation unit with: four-end type high-temperature membrane and gas turbine unit. Gross electric power of the power plant is equal to 600 MW. The live steam thermodynamic parameters are 650 °C/30 MPa and the reheated steam parameters are 670 °C/6 MPa. Under the assumption of constant gross power of the analyzed power plant among others, a thermal boiler efficiency, a gross efficiency of the power plant and auxiliary powers of mentioned above installations were designated as a function of inlet gas turbine temperature and air compressor pressure ratio for assumed oxygen recovery rate in high temperature membrane. With the knowledge of these quantities, a net efficiency of the power plant for two oxygen recovery rates were determined. Due to this efficiency the optimal air compression ratios were determined.

4

Analiza termodynamiczna i ekonomiczna nadkrytycznej elektrowni na węgiel kamienny z jonową membraną do separacji powietrza

Michalski S.

Rynek Energii

|

2013

|

Nr 2

54--60

PL

Analizowana w pracy elektrownia składa się z następujących instalacji: turbiny parowej, kotła pyłowego typu oxy zasilanego węglem kamiennym, tlenowni z zastosowaną wysokotemperaturową membraną separacyjną typu four-end oraz instalacją przygotowania do transportu i sprężania dwutlenku węgla. Moc bloku brutto jest równa 600 MW, parametry pary świeżej to 650 °C/30 MPa, pary wtórnie przegrzanej to 670 °C/6 MPa. Przy założeniu stałej mocy brutto analizowanej elektrowni wyznaczono sprawność termiczną kotła oraz zapotrzebowanie na moc urządzeń w wyżej wymienionych instalacjach. Pozwoliło to wyznaczyć sprawności wytwarzania energii elektrycznej bloku netto dla dwóch stopni odzysku tlenu w membranie. Tak wyznaczona sprawność jest niższa o 8,3÷9,4 punktu procentowego od układu referencyjnego. Zasadni-cze znaczenie dla wzrostu sprawności ma integracja cieplna wszystkich instalacji z obiegiem turbiny parowej. Umożliwia ona zastąpienie paru podgrzewaczy regeneracyjnych przez podgrzewacze gazowe i wzrost mocy układu nawet o 49 MW. W konsekwencji sprawność analizowanej elektrowni jest niższa o 6,4÷7,4 punktu procentowego od sprawności elektrowni referencyjnej (spalanie w powietrzu). Przeprowadzona analiza ekonomiczna wskazuje na to, że bloki oxy z zastosowaną integracją cieplną instalacji są opłacalne w budowie, ponieważ graniczna cena energii elektrycznej wyznaczona dla nich jest o 9,53÷12,53 zł/MWh niższa od granicznej ceny wyznaczonej dla elektrowni referencyjnej.

EN

Supercritical power plant analyzed in this paper, contains the following elements: steam turbine, hard coal fired oxy-type pulverized fuel boiler, air separation unit with four-end type high-temperature membrane and carbon dioxide capture unit. Gross electric power of the power plant is equal to 600 MW. Live steam thermodynamic parameters are 650 °C/30 MPa and reheated steam parameters are 670 °C/6 MPa. Under assumption of constant gross power of the analyzed power plant, a thermal boiler efficiency and auxiliary powers of mentioned above installations were designated as a function of oxygen recovery rate. They allowed to determine a net efficiency of the power plant for two oxygen recovery rates. This efficiency is lower by 8.3÷9.4 percentage point than the reference power plant efficiency. Integration of all installation with steam turbine is crucial for the net efficiency increase. This operation allows to replace steam regenerative heat exchangers by gas-water heat exchangers. It allows to increase gross electrical power by up to 49 MW. As a result, the net efficiency of the analyzed power plant is 6.4÷7.4 percentage points lower than the efficiency of the reference power plant. The economic analysis indicate that the oxy type power plants with integration of all installations with a steam turbine are profitable, because break-even price of electricity is lower by 9.53÷12.53 PLN/MWh than the price for the reference power plant.

5

Modeling of a supercritical power plant with an oxy type pulverized fuel boiler, a carbon dioxide capture unit and a ‘four-end’ type membrane air separator

Kotowicz J., Michalski J.

Archiwum Energetyki

|

2012

|

T. 42, nr 2

73--83

PL

W artykule analizowano elektrownie o mocy 600 MW i parametrach pary świeżej 30 MPa/650 °C i wtórnej 6 MPa/670 °C. Elektrownia wyposażona jest w następujące instalacje: kocioł pyłowy typu oxy, wysokotemperaturową membranę do separacji powietrza typu ‘four-end’ oraz instalację przygotowania i sprężania CO2. Wymienione instalacje zostały zamodelowane. Przy założeniu stałej mocy brutto analizowanej elektrowni wyznaczono zapotrzebowanie na moc zamodelowanych instalacjach, sprawność obiegu parowego oraz sprawność termiczną kotła. Wielkości te wyznaczono w funkcji stopnia odzysku tlenu w membranie. Pozwoliło to wyznaczyć sprawność wytwarzania energii elektrycznej netto.

EN

The analysis of a 600 MW supercritical power plant with parameters of life steam at 30 MPa/650 °C and of reheated steam 6 MPa/670 °C was made. Power plant is equipped with the following units: oxy type pulverized fuel boiler, ‘four-end’ high temperature membrane air separator and carbon dioxide capture system which were modeled. With the assumption of a constant gross power of the analyzed power plant, the thermal efficiency of the boiler and the steam cycle efficiency were calculated. These parameters were designated as a function of the recovery rate of oxygen in the air separation unit. This allowed to determine gross and net efficiency of electricity generation.