Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Selected methods to reduce energy consumption of carbon capture and storage installation in ultra-supercritical power plant

100%

Kotowicz J. , Janusz-Szymańska K.

|

tom T. 41, nr 3-4

97-110

EN

In the paper, the influence of CO2 separation system on the efficiency of electricity production in ultra-supercritical power plant was analyzed. The installation of CO2 separation consisting of a two-stage membrane system and four-stage CO2 compressor with intercooling, which provides increasing CO2 pressure to 20 MPa, was proposed. The proposed carbon capture and storage (CCS) installation allows for the separation of 90% of emitted CO2 from the energy unit with the purity equal to 0.90 and the liquefaction of this stream. This installation requires power supply in the amount of 141.3 MW, which corresponds to the energy equal to 0.903 MJ/kgco2 removed. Several ways to reduce energy consumption of CO2 capture were presented. The paper presents the results of calculation aiming at decreasing the energy consumption of CCS installation through the use of devices with multi-stage intercooled, lowering the temperature of the gas prior to the next level of compression and partial recovery of the energy needed to compression of the separated gas stream before the second stage of the membrane (using a gas turbine). The effect of using heat from the cooling of flue gases, separated and compressed CO2 in the steam turbine regeneration system on the effectiveness of the whole system was also shown. The effect on power requirement for the CCS installation of CO2 liquefaction under pressure near to the critical pressure and then using the liquid CO2 pump in order to increase pressure to the value required for transport was presented.

PL

W artykule przedstawiono wpływ systemu separacji CO2 na sprawność wytwarzania energii elektrycznej w supernadkrytycznym bloku węglowym. Zaproponowano instalację separacji CO2 z zastosowaniem dwustopniowego układu membranowego oraz czterostopniowy kompresor dwutlenku węgla z chłodzeniem międzystopniowym, który zapewnia podniesienie ciśnienia CO2 do 20 MPa. Instalacja CCS ma na celu odseparowanie 90% strumienia emisji CO2 z bloku energetycznego przy jego czystości równej 0,9 oraz upłynnienie tego strumienia. Instalacja ta wymaga doprowadzenia mocy elektrycznej w ilości 141,3 MW, co odpowiada zapotrzebowaniu na energię w ilości 0,903 MJ/kgco2 usuniętego. Przedstawiono kilka sposobów zmniejszenia energochłonności procesu wychwytu CO2. W pracy przedstawiono wyniki obniżenia energochłonności instalacji CCS poprzez zastosowanie urządzeń wielostopniowych z chłodzeniem międzystopniowym, obniżenie temperatury gazu przed kolejnym stopniem sprężania oraz poprzez częściowy odzysk energii potrzebnej do sprężenia strumienia separowanych gazów przed drugim stopniem membranowym (zastosowanie turbiny gazowej). Badano również wpływ wykorzystania ciepła z chłodzenia spalin, separowanego i sprężanego CO2 w układzie regeneracji turbiny parowej na efektywność całego układu. Określono także, jak wpływa na zapotrzebowanie mocy instalacji CCS upłynnienie CO2 pod ciśnieniem zbliżonym do ciśnienia krytycznego, a następnie zastosowanie pompy ciekłego CO2 celem podniesienia ciśnienia do wartości wymaganej dla transportu.

2

Analiza dwustopniowych układów membranowej separacji CO2 ze spalin bloku węglowego

100%

Janusz-Szymańska K. , Kotowicz J.

|

tom z. 27

65--77

PL

W pracy przedstawiono analizę zastosowania membranowej instalacji separacji dwutlenku węgla ze spalin powstających w bloku energetycznym. Do analizy procesu wychwytu CO2 wybrano membrany polimerowe. W wielu przypadkach nie można osiągnąć żądanego efektu separacji (stopień odzysku oraz czystość otrzymywanego CO2 powinna być na poziomie 90%) przy wykorzystaniu instalacji jednostopniowej. Zastosowanie pojedynczego układu pozwala osiągnąć wysoką czystość produktu kosztem obniżenia stopnia odzysku. Dlatego by uzyskać odpowiednią czystość produktu, a zarazem wysoką wydajność procesu stosuje się układy kilkustopniowe - kaskady membranowe. W artykule głównie skupiono uwagę na wpływie pracy różnych struktur układów dwustopniowych na czystość i stopień odzysku otrzymywanego CO2. Analizowano kaskady membranowe bez i z nawrotem składnika. Badano strukturę układu kaskady odpędzającej (zawrócenie strumienia permeatu) oraz zatężającej (zawrócenie strumienia retentatu) i jej wpływ na jakoś otrzymywanego dwutlenku węgla. Również analizie poddano strukturę układów dwustopniowych bez nawrotu składnika. Oceniane efektywność pracy układu gdy drugi stopień zasilany był permeatem oraz układ z mieszaniem permeatów. Dla wszystkich analizowanych układów badano wpływ ciśnień, powierzchni membran oraz selektywności na charakterystyki procesu separacji - tj. czystość, stopień odzysku CO2 oraz energochłonność procesu.

3

Konsekwencje termodynamiczne i ekonomiczne wprowadzenia do bloku energetycznego membranowej instalacji wychwytu gazu cieplarnianego (CO2)

100%

Janusz-Szymańska K. , Kotowicz J.

|

2014

|

tom Nr 3

76--81

PL

W artykule przedstawiono analizę termodynamiczną i ekonomiczną nadkrytycznego bloku węglowego zintegrowanego z instalacją wychwytu gazu cieplarnianego (CO2). Określono wpływ instalacji CC na zmianę sprawności wytwarzania energii elektrycznej. Dobrana trójsekcyjna membranowa instalacja separacji dwutlenku węgla zapewnia 90% stopień separacji o czystości otrzymanego CO2 równym 0,9. Instalacja taka wymaga doprowadzenia do układu energii w ilości 1,253 MJ/kgCO2us, co wpływa na obniżenie sprawności wytwarzania energii elektrycznej o 10,78 punktów procentowych. Wyznaczono graniczną cenę sprzedaży energii elektrycznej zarówno dla bloku bez i z instalacją wychwytu gazów cieplarnianych. Określono koszt emisji unikniętej.

EN

The article presents an analysis of the thermodynamic and economic supercritical coal unit integrated with the capture installation of greenhouse gases. The effect of installing CC to change the efficiency of electricity generation. Selected three sectional CO2 membrane separation installation ensures 90% degree of purity of the resulting separation of CO2 equal to 0.9. This installation requires an input of energy into the system in the amount of 1,253 MJ/kgCO2us, which reduces the efficiency of electricity by 10.78 percentage points. The break-event price of electricity for both blocks with and without installing CC was determined. The cost of CO2 avoided emissions was specified.

4

The Thermodynamic And Economic Analysis Of The Supercritical Coal Fired Power Plant With Ccs Instalation

100%

Kotowicz J. , Janusz-Szymańska K.

|

tom Vol. 4, no 1

75-82

EN

In the paper the results of the thermodynamic and economic analysis of the supercritical coal fired power plant integrated with the carbon dioxide capture installation was shown. The paper presents the algorithm for determining the power of power plant and its efficiency losses due to the membrane separation of CO2 from the flue gases and CO2 compression. For the purpose of separating CO2 a membrane technology was applied. Calculations concerning the membrane separation of CO2 were carried out with the program Aspen. For the assessment of the separation process two indices were applied: the mole fraction of CO2 in the permeate and the recovery ratio of CO2. The decision variables in the calculation were the pressure on the feed side and on the permeate side. The pressure on the permeate side is generated by a vacuum pump and on the feed side by a compressor. The power rating of require components determines the energy consumption of the separation and compression processes. The way of determining the minimum losses of the power rating and efficiency of the power plant in membrane separation process and compression CO2 using calculated indices were shown. The power rating losses and efficiency of the power plant were determined for both processes. The economic analysis was calculated for power unit, taking into account investments and costs connected to the CO2 capture installation. For the conducted analysis it is essential to determine the unit sale price of electricity as well as the cost of avoided emission CO2.

5

The influence of the selected parameters on the economic characteristics of a coal-fired power plant with CCS installation

100%

Kotowicz J. , Janusz-Szymańska K.

|

tom nr 23 (95)

80-85

EN

In this paper the influence of carbon dioxide capture installation (CCS installation) on the efficiency of a coal power plant is presented. The power demand for the membrane separation and the efficiency losses of the power plant (14.04 percentage points) after implementation of the CCS installation is shown. A method for reducing these losses through integration of the CCS installation with the power plant is proposed. The main aims of the integration are heat exchange between media and decrease of the CO2 temperature before compression. Implementing of this process can result in a significant reduction of the efficiency loss by around 7 percentage points. The influence of the integration on the unit sale price of electricity as well as on the cost of CO2 avoided emission was also determined. The influence of the fuel cost , investment cost of the CCS installation on the limit sale price of electricity and CO2 avoided emission cost was analyzed in details.

PL

W artykule przedstawiono wpływ możliwości wychwytywania dwutlenku węgla poprzez instalację CCS na efektywność elektrowni węglowych. Pokazano zapotrzebowania mocy dla separacji membranowej i straty wydajności elektrowni (14.04 punktów procentowych) po wykonaniu instalacji CCS. Zaproponowano zintegrowanie instalacji CSS jako sposobu zminimalizowania strat elektrowni. Głównym celem integracji jest wymiana ciepła pomiędzy mediami oraz spadek temperatury CO2 przed kompresją. Realizacja tego procesu może doprowadzić do znacznego zredukowania wydajności o około 7 punktów procentowych. Został również określony wpływ integracji na cenę sprzedaży jednostki energii elektrycznej, jak również na koszty poniesione na uniknięcie emisji CO2. Zanalizowano także wpływ kosztów paliwa oraz wprowadzenia instalacji CCS na limit ceny sprzedaży energii elektrycznej i uniknięcia emisji CO2.

6

Analysis of supercritical coal-fired combined heat and power plant integrated with membrane carbon capture and storage installation

80%

Bartela Ł. , Kotowicz J. , Janusz-Szymańska K.

|

tom T. 41, nr 3-4

185-195

EN

In the paper, the results of analysis of integrating chosen supercritical combined heat and power (CHP) unit with a membrane carbon capture and storage (CCS) installation are shown. As a way to improving the operation characteristics of such a system, the use of heat from cooling of permeate compressed in area of carbon capture installation for useful heat production is proposed. An additional source of heat is the cooling of carbon dioxide which is compressed for its preparation for transport to storage place. The considered use of cooling heat to useful heat production of leads to a reduction in steam consumption, and in consequence to an increase of steam turbine power. For two analyzed cases the influence of changing thermal load of unit on gross power and loads of heat exchangers is determined. The study involved the influence of assumed annual operation time of CHP unit on the basic thermodynamic characteristics: annual efficiency of electricity production, annual efficiency of heat production and annual overall efficiency. In conclusions, the paper highlighted the importance of the heat integration of CHP unit with CCS installation.

PL

W artykule przedstawiono rezultaty analizy dotyczącej integracji wybranego nadkrytycznego bloku CHP z membranową instalacją CCS. Zaproponowano sposób na poprawę charakterystyk pracy takiego układu polegający na wykorzystaniu ciepła chłodzenia permeatu sprężanego w obrębie instalacji wychwytu dwutlenku węgla do produkcji ciepła użytkowego. Dodatkowym źródłem ciepła jest chłodzenie dwutlenku węgla sprężanego celem jego przygotowania do transportu do miejsca składowania. Rozpatrywane wykorzystanie ciepła chłodzenia jako ciepła grzewczego prowadzi do zmniejszenia poboru pary upustowej i w rezultacie do wzrostu mocy turbiny parowej. Dla dwóch analizowanych przypadków określono wpływ zmiany obciążeń cieplnych bloku na moc brutto oraz obciążenia poszczególnych wymienników ciepłowniczych. Badaniom poddano wpływ przyjętego czasu pracy elektrociepłowni w roku na podstawowe charakterystyki efektywności średniorocznej: średniorocznej sprawności wytwarzania energii elektrycznej, średniorocznej sprawności wytwarzania ciepła oraz średniorocznej sprawności ogólnej układu. W podsumowaniu pracy podkreślono duże znaczenie samej integracji bloku CHP z instalacją CCS po stronie cieplnej.

7

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

80%

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

|

2010

|

tom 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.