Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Efficiency of Supercritical Coal Power Stations with Integrated CO2 Capture and Compression Systems Based on Oxy-combustion Technology

Kotowicz J., Brzęczek M., Job M.

Acta Energetica

|

2016

|

nr 1

69--76

EN

This paper presents supercritical coal-fired power stations integrated withCO2 capture and compression systems based on oxy-combustion. The efficiency and key performance indicators of analysed units with different oxygen generation methods have been compared. The following methods are presented: cryogenic, cryogenic-membrane based on polymer membranes, and membrane methods with three-end and four-end HTM membranes. Loss of efficiency in reference to a plant operating in classic arrangement (without CO2 capture) is given for all analysed systems. The main thermodynamic parameters of the considered power units were presented. The paper is a summary of results of the strategic programme ”Development of oxygen combustion technology for pulverised- and fluidised-bed boilers with integrated CO2 capture” carried out by the authors.

PL

W artykule przedstawiono nadkrytyczne elektrownie węglowe zintegrowane z instalacjami wychwytu i sprężania CO2 w technologii oxy-spalania. Porównano efektywność oraz główne parametry pracy analizowanych bloków dla różnych metod produkcji tlenu. Przedstawiono metody: kriogeniczną, kriogeniczno-membranową wykorzystującą membrany polimerowe i metody membranowe wykorzystujące membrany ceramiczne HTM typu three-end oraz four-end. Pokazano utratę sprawności wszystkich analizowanych układów względem elektrowni pracującej w trybie klasycznym (bez instalacji wychwytu CO2). Przedstawiono główne parametry termodynamiczne rozpatrywanych bloków. Praca jest syntezą rezultatów w realizowanym przez autorów projekcie strategicznym „Opracowanie technologii spalania tlenowego dla kotłów pyłowych i fluidalnych zintegrowanych z wychwytem CO2”.

2

The thermodynamic analysis of CO2 separation installation in a supercritical 600 MW coal unit

Berdowska S., Skorek-Osikowska A.

Rynek Energii

|

2013

|

Nr 3

130-134

EN

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

The thermodynamic and economic analysis of a 600 MW oxy-fired coal unit with membrane-cryogenic oxygen production system and CO2 capture installation

Berdowska S., Skorek-Osikowska A.

Journal of Power Technologies

|

2013

|

Vol. 93, nr 5

271--278

EN

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.

4

Analysis of a gas turbine used in a high temperature membrane air separation unit

Kotowicz J., Michalski S.

Zeszyty Naukowe / Akademia Morska w Szczecinie

|

2012

|

nr 31 (103)

128-133

EN

In this article computational algorithm and exemplary results for a model of an air separation unit (ASU) with “four end” high temperature membrane (HTM) were presented. First, the software environment for building of a "four end" membrane separator model was chosen. Then, a model of an air separation unit was created and preliminary calculations were made on that model. The air separation unit structure consists of a “four end” membrane, heat exchanger, electrical generator, air compressor and expander. Parameter that determines all flows in the ASU model is the oxygen mass flow rate. This mass flow rate is approximately the same as oxygen mass flow rate feeding oxy boiler working in a 460 MW power plant. The most important step of this paper was the integration of a model of pulverized fuel boiler in the oxy-combustion technology and the air separation unit model by sending flue gas from boiler to ASU. The characteristics of ASU such as power and efficiency as a function of the oxygen recovery rate were made. Maximal value of oxygen recovery rate was calculated. The difference between optimal compressor pressure ratio of the autonomic gas turbine and of the air separation unit are presented in this paper.

5

Wpływ wybranych parametrów na sprawność kotła CFB typu oxy

Kotowicz J., Dryjańska A., Balicki A.

Rynek Energii

|

2012

|

Nr 2

120--126

PL

W artykule przedstawiono model kotła pracującego w technologii spalania tlenowego. Jest to kocioł fluidalny (CFB) na nadkrytyczne parametry pary 29MPa/600˚C, pracujący w bloku o mocy elektrycznej brutto: 600MW. Kocioł zaprezentowano w dwóch układach: z recyrkulacją spalin osuszonych oraz z recyrkulacją spalin wilgotnych. Omówiono metodologie wyznaczania sprawności termicznej kotła CFB oxy oraz opisano założenia przyjęte do analizy parametrycznej dla jego obu wariantów konstrukcyjnych. Podczas analizy przebadano wpływ na sprawność kotła takich wielkości jak: różnica temperatur w podgrzewaczu wody pomiędzy gorącymi spalinami wylotowymi a wlotową zimną wodą zasilającą kocioł oraz stosunek nadmiaru utleniacza w komorze paleniskowej, dla obu wariantów recyrkulacji spalin w kotle. Dokonano również oceny wpływu czystości tlenu w utleniaczu na sprawność kotła. Wykazano jednak, że przyrost sprawności w miarę zwiększania stężenia tlenu w utleniaczu jest pomijalnie mały. Udowodniono, że zasadnicze znaczenie dla wartości sprawności ma sposób organizacji recyrkulacji spalin. Recyrkulacja spalin mokrych powoduje wzrost sprawności kotła o ok. 1,5% w porównaniu do recyrkulacji spalin suchych.

EN

This paper presents a model of boiler operating in oxygen combustion technology. This is a CFB boiler for supercritical steam parameters 29MPa/600˚C, operating at the power unit of gross electricity: 600 MW. The boiler is presented in two systems: with dried flue gas recirculation and humid flue gas recirculation. The methodology determining the thermal efficiency of the boiler and the assumptions for parametric analysis of two structural variants are described. During the analysis the impact on boiler efficiency of such quantities as the temperature difference between hot flue gas outlet and inlet cold water at the end of the water heater, and the ratio of excess oxidant in the combustion chamber, for both variants of the flue gas recirculation in the boiler. The impact of oxygen puroty in the oxididant on the efficiency of the boiler is also evaluated. Is shown, that the increase in efficiency with increasing oxygen concentration in the oxidant is negligibly small. It has been proven that essential to the efficiency value is the flue gas recirculation way. Flue gas wet recirculation increases boiler efficiency by approximately 1.5% compared to the dry exhaust gas recirculation.

6

Modelling and analysis of the carbon dioxide processing instalation using physical separation in a supercritical 460 MW coal unit working in oxy-combustion technology

Skorek-Osikowska A.

Archiwum Energetyki

|

2012

|

T. 42, nr 3/4

107--125

EN

The idea of oxy-combustion technology consists in burning fuel in the atmosphere of high purity oxygen. As a result, flue gas in such systems consists exclusively of almost carbon dioxide and water vapor. However, in practice, apart from CO2 and H2O, such compounds as argon, sulfur dioxide, nitrogen or oxygen appear in flue gas, which have to be separated to a great extent before CO2 transport. The most frequently used method of the separation of these gases from the CO2 stream is physical separation. In order to determine the energy intensity of the separation process, a numerical model of the carbon dioxide capture installation from the coal powered unit operating in oxy-combustion system has been built in the Aspen Plus software. This paper presents the results of calculations of the energy intensity of the process, taking into account such parameters as purity and recovery rate of the separated CO2 for a 460 MW supercritical unit. The analysis shows that reaching high purity and recovery rate of the carbon dioxide separated from flue gas is not difficult. However, reaching the required levels of other compounds content can be problematic. The main results are quantitatively presented in this paper. Some solutions for decreasing the energy intensity are also proposed.

PL

Idea układów oxy-spalania polega na spalaniu paliwa w atmosferze wysokiej czystości tlenu. Spaliny z tego typu układów składają się prawie wyłącznie z dwutlenku węgla i wody, a zatem koszt przygotowania CO2 do transportu do miejsca składowania jest niższy niż w układach konwencjonalnych. Jednak w praktyce, obok CO2 i H2O w spalinach pojawiają się także inne związki, w tym np. argon, dwutlenek siarki, azot czy tlen, które muszą zostać odseparowane przed transportem CO2. Najczęściej stosowanymi metodami separacji tych gazów ze strumienia CO2 jest separacja fizyczna. W celu określenia energochłonności procesu separacji zbudowany został model numeryczny układu wychwytującego dwutlenku węgla ze spalin bloku węglowego pracującego w atmosferze tlenowej. W tym celu wykorzystano program Aspen Plus. Obliczenia prowadzono dla układu o mocy 460 MW. W artykule przedstawiono wyniki obliczeń energochłonności układu z uwzględnieniem takich parametrów, jak czystość czy stopień odzysku CO2. Z analiz wynika, że osiągnięcie wysokiej czystości i stopnia odzysku separowanego z gazów spalinowych dwutlenku węgla nie jest trudne, jednak osiągnięcie wymaganych poziomów zawartości innych związków może być problematyczne. Zaproponowano również sposoby obniżenia energochłonności instalacji wychwytu CO2.

7

Modelowanie układu separacji tlenu z powietrza dla elektrowni na parametry nadkrytyczne z kotłem pyłowym typu oxy z zastosowaniem wysokotemperaturowej membrany separacyjnej four end

Kotowicz J., Michalski S.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Konferencje

|

2011

|

z. 27

165--176

PL

W artykule przedstawiono algorytm obliczeń oraz przykładowe wyniki modelowania układu separacji tlenu z powietrza z zastosowaniem wysokotemperaturowej membrany (HTM) separacyjnej typu four end. W pierwszej kolejności wybrano najdogodniejsze do stworzenia modelu separatora membranowego four end środowisko programowe. Następnie stworzono model układu separacji tlenu oraz przeprowadzono obliczenia sprawdzające poprawność działania modelu Układ separacyjny składa się z membrany four end, sprężarki powietrza, turbiny rozprężnej, przeciwprądowego podgrzewacz powietrza i generatora elektrycznego. Wielkością determinującą wartości strumieni w całym układzie ASU jest strumień odseparowanego tlenu, którego wartość na potrzeby obliczeń modelu ASU przyjęta jest w przybliżeniu jak zapotrzebowanie na tlen dla bloku energetycznego o mocy elektrycznej równej 460 MW. Ostatnim krokiem było zintegrowanie modelu kotła oxy z instalacją ASU poprzez doprowadzenie spalin do tej ostatniej. W obliczeniach wyznaczono charakterystyki układu ASU takie jak moc i sprawność w funkcji stopnia odzysku tlenu w instalacji ASU. Wyznaczono także graniczny stopień odzysku tlenu. Pokazano różnice między optymalnym sprężem autonomicznej turbiny gazowej i sprężu w instalacji ASU.

EN

In this article computational algorithm and exemplary results for a model of a supercritical power plant with pulverized fuel boiler working in oxy-combustion technology and “four end” membrane separator were presented. First, the best software environment for building of a "four end" membrane separator model was chosen. Then, a model of an air separation unit was created and preliminary calculations were made on that model. The air separation unit structure consists of a "four end" membrane. air compressor and expander. In order to achieve s suitable oxygen stream, fuel gas thermodynamic parameters and stream were selected, basing on preliminary calculations. The most important step was integration of a model of pulverized fuel boiler in oxy-combustion technology. steam cycle model and air separation unit model. The most important results of the calculations were: power consumption of air separation unit, net and gross electric power production efficiency, flue gas stream and composition or stream and composition of flue gas enriched in oxygen from air separation unit. The results of the calculations were presented in this paper.