Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Thermodynamic analysis of the advanced zero emission power plant

Kotowicz J., Job M.

Archives of Thermodynamics

|

2016

|

Vol. 37, no. 1

87--98

EN

The paper presents the structure and parameters of advanced zero emission power plant (AZEP). This concept is based on the replacement of the combustion chamber in a gas turbine by the membrane reactor. The reactor has three basic functions: (i) oxygen separation from the air through the membrane, (ii) combustion of the fuel, and (iii) heat transfer to heat the oxygen-depleted air. In the discussed unit hot depleted air is expanded in a turbine and further feeds a bottoming steam cycle (BSC) through the main heat recovery steam generator (HRSG). Flue gas leaving the membrane reactor feeds the second HRSG. The flue gas consist mainly of CO2 and water vapor, thus, CO2 separation involves only the flue gas drying. Results of the thermodynamic analysis of described power plant are presented.

2

Technical and economic aspects of oxygen separation for oxy-fuel purposes

Chorowski M., Gizicki W.

Archives of Thermodynamics

|

2015

|

Vol. 36, no. 1

157--170

EN

Oxy combustion is the most promising technology for carbon dioxide, originated from thermal power plants, capture and storage. The oxygen in sufficient quantities can be separated from air in cryogenic installations. Even the state-of-art air separation units are characterized by high energy demands decreasing net efficiency of thermal power plant by at least 7%. This efficiency decrease can be mitigated by the use of waste nitrogen, e.g., as the medium for lignite drying. It is also possible to store energy in liquefied gases and recover it by liquid pressurization, warm-up to ambient temperature and expansion. Exergetic efficiency of the proposed energy accumulator may reach 85%.

3

System approach to the analysis of an integrated oxy-fuel combustion power plant

Ziębik A., Gładysz P.

Archives of Thermodynamics

|

2014

|

Vol. 35, no. 3

39--57

EN

Oxy-fuel combustion (OFC) belongs to one of the three commonly known clean coal technologies for power generation sector and other industry sectors responsible for CO2 emissions (e.g., steel or cement production). The OFC capture technology is based on using high-purity oxygen in the combustion process instead of atmospheric air. Therefore flue gases have a high concentration of CO2 - Due to the limited adiabatic temperature of combustion some part of CO2 must be recycled to the boiler in order to maintain a proper flame temperature. An integrated oxy-fuel combustion power plant constitutes a system consisting of the following technological modules: boiler, steam cycle, air separation unit, cooling water and water treatment system, flue gas quality control system and CO2 processing unit. Due to the interconnections between technological modules, energy, exergy and ecological analyses require a system approach. The paper present the system approach based on the 'input-output' method to the analysis of the: direct energy and material consumption, cumulative energy and exergy consumption, system (local and cumulative) exergy losses, and thermoecological cost. Other measures like cumulative degree of perfection or index of sustainable development are also proposed. The paper presents a complex example of the system analysis (from direct energy consumption to thermoecological cost) of an advanced integrated OFC power plant.

4

Spalanie tlenowe dla kotłów pyłowych i fluidalnych zintegrowanych z wychwytem CO2

Nowak W.

Instal

|

2013

|

nr 10

15--19

PL

Technologia spalania węgla w tlenie zintegrowana z wychwytem, transportem i magazynowaniem CO2 jest obecnie przedmiotem szczegółowych badań w ramach Programu Strategicznego NCBiR „Zaawansowane technologie pozyskiwania energii” Zadanie 2: „Opracowanie technologii spalania tlenowego dla kotłów pyłowych i fluidalnych zintegrowanych z wychwytem CO2”. W artykule przedstawiono stan wiedzy na temat technologii spalania w tlenie oraz postępu prac badawczych w realizacji tego programu.

EN

The technology of coal combustion in oxygen integrated with capture, transportation, processing and storing of CO2 is presently under detailed investigations in Poland within the Strategic Programme NCBiR „Advanced technologies of energy production” within Task 2 „Study of the oxy-combustion technology for pulverized and fluidized bed boilers integrated with CO2 capture”. The paper discusses the current state of the oxy-fuel combustion development and the present stage of research in this field performed within the above listed project.

5

Thermodynamic analysis of the double Brayton cycle with the use of oxy combustion and capture of CO2

Ziółkowski P., Zakrzewski W., Badur J., Kaczmarczyk O.

Archives of Thermodynamics

|

2013

|

Vol. 34, no. 2

23--38

EN

In this paper, thermodynamic analysis of a proposed innovative double Brayton cycle with the use of oxy combustion and capture of CO2, is presented. For that purpose, the computation flow mechanics (CFM) approach has been developed. The double Brayton cycle (DBC) consists of primary Brayton and secondary inverse Brayton cycle. Inversion means that the role of the compressor and the gas turbine is changed and firstly we have expansion before compression. Additionally, the workingfluid in the DBC with the use of oxy combustion and CO2 capture contains a great amount of H2O and CO2, and the condensation process of steam (H2O) overlaps in negative pressure conditions. The analysis has been done for variants values of the compression ratio, which determines the lowest pressure in the double Brayton cycle.

6

Obliczenia równowagowe a wyniki pomiarowe produktów spalania gazu ziemnego w atmosferze CO2/O2/N2

Jerzak W., Kalicka Z., Kawecka-Cebula E.

Archiwum Spalania

|

2012

|

Vol. 12, nr 3

81--90

PL

Zaprezentowano porównanie wpływu atmosfery CO2/O2/N2 i O2/N2 na stężenie wybranych produktów spalania gazu ziemnego. Obliczenia równowagowe wykonano w programie FactSage™ 6.2 [1] w warunkach adiabatycznej temperatury płomienia. Numeryczne warianty warunków spalania, jak stężenie tlenu i CO2 w mieszance paliwowej oraz współczynnik nadmiaru tlenu, odpowiadały przeprowadzonym próbom eksperymentalnym. Porównanie wyników eksperymentalnych z obliczeniami w stanie równowagi wykazało podobieństwo m. in. w kierunku spadku stężenia NO wraz ze wzrostem zawartości CO2 w mieszance paliwowej. Zwiększanie współczynnika nadmiaru powietrza w przypadku atmosfery O2/N2 powodowało, początkowo wzrost stężenia NO a następnie spadek, zarówno w przypadku obliczeń jak i pomiarów. Dodatek CO2 do mieszanki utleniającej powodował zwiększenie stężenia CO w spalinach. Efekt ten słabnął wraz ze wzrostem współczynnika nadmiaru tlenu. Przedstawiono również wyniki obliczeń wpływu składu mieszanki na równowagowe stężenia rodników, mających istotny wpływ na przebieg procesu spalania. Wykazano, iż obliczenia równowagowe mogą być pomocne do określenia kierunku zmian składu spalin, szczególnie w przypadku modyfikacji składu mieszanki paliwowej.

EN

The effect of an O2/N2/CO2 atmosphere in comparison with the O2/N2 one on the concentrations of natural gas combustion products was presented. The equilibrium calculations were performed with FactSage ™ 6.2 program [1] for the adiabatic flame temperature. The combustion conditions assumed for the performed numeric calculations, such as the oxygen and carbon dioxide concentrations in oxidizing mixture and the oxygen excess ratio in the fuel mixture, were the same as in the carried-out experiments. The comparison of the experimental results with the calculated ones done for equilibrium conditions showed that NO concentration was decreasing in flue gas with increasing CO2 concentration in fuel mixture. In O2/N2 atmosphere, the increase in oxygen excess ratio results initially in increasing NO concentration, and then in its decrease, which was indicated by the calculations as well as the experimental studies. The CO 2addition in oxidizing mixture was producing the CO increase in flue gas. The effect was declining when the oxygen excess ratio got higher. There was also presented the effect of fuel mixture composition on equilibrium radicals concentrations, which affect substantially the combustion process. It was shown that the equilibrium calculations can be of help to indicate the direction of changes of flue gas composition, especially for the case, when the fuel mixture composition is modified.

7

Badania kinetyki spalania komunalnych osadów ściekowych w atmosferze wzbogaconej tlenem

Bień J., Gandor M.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2011

|

T. 14, nr 3

233-244

PL

Przedstawiono wyniki badań kinetyki spalania komunalnych osadów ściekowych w modyfikowanej atmosferze, realizowanych z zastosowaniem metodyki opartej na termograwimetrii. Badania termograwimetryczne przeprowadzono jako dynamiczne (nieizotermiczne) i statyczne (quasi-izotermiczne). Badania prowadzono w pięciu atmosferach gazowych, przygotowanych na bazie tlenu oraz ditlenku węgla. Udział tlenu w mieszance stanowił odpowiednio: 20, 40, 60, 80 oraz 100% obj. Eksperyment prowadzony był w zakresie temperatur 873 ÷ 1273 K. Otrzymane doświadczalnie wyniki, w oparciu o przyjęty model kurczącego się rdzenia (SCM), pozwoliły wyznaczyć podstawowe parametry kinetyczne: rząd reakcji n, współczynnik przedeksponencjalny K0, energię aktywacji Ea, oraz przeprowadzić szacowanie reaktywności osadów w szerokim zakresie parametrów. Wykazano przy tym znaczący wpływ stężenia tlenu na pozorną szybkość reakcji, w przeciwieństwie do wpływu temperatury, który okazał się nieznaczny. Zaobserwowano znaczący wpływ współczynnika szybkości nagrzewania na termiczną dekompozycję osadów ściekowych w tej samej atmosferze. Maksymalną szybkość ubytku masy próbki odnotowano przy największym współczynniku nagrzewu. Nie zaobserwowano natomiast znaczącego przesunięcia temperaturowego w kierunku wyższych wartości temperatur wraz ze wzrostem współczynnika nagrzewu, co ma miejsce przy wzroście stężenia tlenu.

EN

The paper presents the results of combustion kinetics of municipal sewage sludge in a modified atmospheres. The studies were investigated by a thermogravimetric analysis. Thermogravimetric tests were carried out as a dynamic (non-isothermal) and static (quasi-isothermal). Tests was conducted in five gaseous atmospheres prepared from oxygen and carbon dioxide. Participation of oxygen in the mixture were as following: 20, 40, 60, 80 and 100% vol. The experiment was conducted in the temperature range 873 ÷ 1273 K. Experimentally obtained results based on the model of the shrinking core (SCM), helped establish the basic kinetic parameters such as: reaction order n, factor K0 and activation energy Ea. The values of activation energy Ea and K0 were, respectively: 45.57 kJ/mol (10.9 kcal/mol) and 0.0127 mg/m2sPa. Values of activation energy Ea of sewage sludge combustion in O2/CO2 atmosphere in the temperature range 873 ÷ 1273 K show that the limiting factor of combustion is the diffusion of oxygen, therefore the combustion reaction takes place here only in the outer layer of the unreacted core. The experimental studies in a wide range of process parameters such as temperature and partial pressure of oxygen helped to create an array of apparent reaction rates as a function of temperature and oxygen concentration in the gas reaction. It has been shown the significant effect of oxygen on the apparent reaction rate, in contrast to the effect of temperature, which was insignificant. The impact of the heating rate on sludge combustion was also investigated. For this purpose, sludge was heated from ambient temperature to a 1000°C at a four different heating rates 10, 20 and 40 K min-1 in the ° variable O2/CO2 atmosphere. With increasing heating rates TG curves get closer and closer to each other. Percentage weight loss was about 65.26% at a heating rate 10 K min-1. At 40 K min-1 percentage loss was 65.97%. From that it could be stated the the heating rate play no role in the loss of material mass. With increasing heating rate is not observed a substantial shift of the peak temperature of the sample weight loss.

8

Spalanie w tlenie a emisja tlenków azotu. Stan wiedzy i perspektywy badawcze

Lasek J.

Energetyka

|

2011

|

nr 7

426-433

PL

Ograniczanie emisji tlenków azotu (NO oraz NO2, rozpatrywanych jako NOx) jest ciągle aktualnym obszarem badawczym. W artykule przedstawiono stan wiedzy na temat procesów tworzenia i eliminacji tlenków azotu dla procesów spalania tlenowego. Szczególny nacisk położono na objaśnienie wybranych czynników procesowych i ich oddziaływanie na emisję NOx. Specyficzne warunki panujące w komorach spalania tlenowego determinują procesy tworzenia i eliminacji tlenków azotu stwarzając nowe możliwości ograniczania ich emisji w porównaniu z tradycyjnym spalaniem w powietrzu.

EN

Emission of nitrogen oxides is current research issue. State of the art about creation and elimination of the NOx in oxy-fuel processes is presented. Particularly, the emphasis is placed on the explanation of some process factors and their influence on NOx emission. Specific conditions typical for oxy-fuel combustion chambers determine creation and elimination of NOx. Thus, they create new possibilities of NOx emission abatement in comparison to traditional air-fired combustion.

9

Niskotemperaturowa technologia Oxyfuel -- wyższa wydajność, niższe zużycie paliwa i ograniczenie emisji spalin

Buława J., Scheele J. von

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2010

|

R. 55, nr 7

448-452

PL

Osiągnięcie wzrostu wydajności istniejących pieców do topienia aluminium stanowi nie lada wyzwanie dla przemysłu aluminiowego. Producenci dążą do podniesienia sprawności procesów, zmniejszenia zużycia energii i redukcji emisji gazów wylotowych takich jak: CO2 i NOx. Wychodząc naprzeciw tym dążeniom opracowano unikatową, niskotemperaturową technologię spalania Oxyfuel. Zastosowanie niskotemperaturowego spalania Oxyfuel umożliwia wzrost wydajności topienia o 30-50 %, przy bardziej równomiernym rozkładzie temperatury eliminującym gorące miejsca w piecu. Dodatkowo zmniejsza się zużycie paliwa i obniża emisja spalin o 50 %. Technologia ta jest obecnie z powodzeniem stosowana w pięciu zakładach przemysłowych m.in. w zakładzie HYDRO w Norwegii oraz w SAPA i STENA Aluminium w Szwecji, gdzie uzyskano wzrost wydajność produkcji o 60 %. Referat omawia niskotemperaturową technologię spalania Oxyfuel i jej rzeczywisty wpływ na zwiększenie wydajności produkcji oraz zmniejszenie niebezpieczeństwa przegrzania powierzchni wsadu. W referacie zostaną również zaprezentowane wyniki, jakie uzyskano w zakładach referencyjnych po wprowadzeniu niskotemperaturowej technologii spalania Oxyfuel.

EN

Increasing throughput of existing furnaces represents a challenge for the aluminium industry. Producers need to constantly improve process yields, cut fuel consumptions and reduce emissions of gases, such as CO2 and NOX. Low-temperature Oxyfuel combustion technology is uniquely designed to meet these challenges. It typically boosts capacity by up to 30-50 %, delivers uniform furnace temperatures to avoid hot spots, and reduces fuel consumption and emissions by up to 50 %. The technology is currently successfully employed at five plants, including Hydro in Norway and Sapa and Stena Aluminium in Sweden, where it has boosted production capacities by up to 60 %. The paper describes the Low-temperature Oxyfuel technology and how it delivers real production capacity increases while mitigating the risk of overheating the aluminium surface. Results from installations in reverbatory and alloying furnaces are presented.

10

Spalanie biomasy w atmosferze wzbogaconej tlenem

Nowak W., Klajny T.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2008

|

T. 11, nr 2

229-241

PL

Przeprowadzono badania procesu spalania w atmosferze wzbogaconej tlenem. Szczególną uwagę poświęcono mechanizmowi i kinetyce procesu spalania biomasy. Analizę prowadzono zarówno eksperymentalnie, jak i w oparciu o model matematyczny. Zauważono, że mechanizm i kinetyka spalania procesu spalania biomasy zależą od stężenia tlenu.

EN

The study of the biomass combustion process carried out in oxygen enhanced conditions is presented. The presented paper is focused on the analysis of the kinetics and mechanism of biomass combustion processes. This analysis is based on both the data acquired during an experimental investigation and a mathematical model. It was observed that the combustion mechanism of biomass depended on the oxygen concentration as well as the kinetics of the combustion process of such fuels.

11

Spalanie węgla w tlenie

Nowak W., Czakiert T.

Karbo

|

2007

|

Nr 2

103-108

PL

Rozwój technologii bezemisyjnych stanowi kluczowy element w globalnej redukcji gazów cieplarnianych o 50-60 % rozpatrywany w długim czasie. Aby więc nowoczesne technologie energetyczne mogły sprostać zaostrzającym się wymaganiom ekologicznym, zwłaszcza w pod kątem CO2, powstają nowe koncepcje siłowni, w których wykorzystuje się innowacyjne rozwiązania, jak wychwytywanie CO2 ze spalin czy spalanie w tlenie. W artykule zaprezentowano wybrane aspekty spalania węgla w tlenie.

EN

The development of zero emission power plants is vital for achieving major 50-60 % long term reductions in greenhouse gas emissions. Thus in order to fulfill stringent environmental standards, in particular in emissions of CO2, a new concepts of power plants are developed in which such innovative aspects like CO2 capture from flue gases and oxy-combustion are used. The paper presents selected aspects of oxy combustion of coal.