Highly efficient “zero-emission” coal-fired power units integrated with CO2 capture from combustion gas
Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal 2012;15(3):91-106
KEYWORDS
ABSTRACT
This paper presents information on current trends in the technological evolution of the coal-fired condensing power plant. A further improvement in the design of this plant calls for extensive scientific research. The paper describes the main research objectives and topics formulated and initiated within the Strategic Research Programme – Advanced technologies for obtaining energy, mainly in Task 1 – Development of a technology for highly efficient zero-emission coal-fired power units integrated with CO2 capture from combustion gas. The main aim of this task is as follows: a. to develop methods, technologies and programmes resulting in an increase in energy- and ecology-related efficiency of the production of electricity and heat in coal-fired electric and thermal-electric power stations, as well as resulting in an improvement in their reliability and availability; b. to develop technological documentation of systems that will become a basis for the construction of national demonstration installations for the capture of CO2 from flue gases and its safe storage; c. to work out Poland-specific directions for further development of clean coal technologies to be used in the power industry, including 50+ units. The research tasks are included in seven thematic groups. The paper outlines trends in improving the efficiency of condensing power plants. In more detail, it presents selected results of research on the possibilities of using flue gas waste heat and brown coal drying to raise power plant efficiency. An analysis is carried out of the use of waste heat to heat the condensate in low pressure regeneration, as well as to feed Organic Rankine Cycles (ORC’s) (for hard and brown coal) and to dry brown coal. The calculations are performed for a 900 MW reference cycle. An improvement in the system efficiency is found in all the cases under analysis. The most effective is the application of the coal drying technology. A separate issue considered in the paper is the impact of consuming the energy needed for the carbon dioxide capture process on plant efficiency degradation. A substantial decrease in efficiency is found if the thermal cycle steam is used as the heat carrier for the desorption process. The calculations are performed for different values of the unit energy consumption of the desorption process.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Wysoko sprawne „zero-emisyjne” bloki węglowe zintegrowane z wychwytem CO2 ze spalin
weglowy blok kondensacyjny, wykorzystanie ciepła odpadowego spalin, suszenie węgla, integracja instalacji wychwytu dwutlenku węgla z obiegiem cieplnym
W artykule przedstawiono informacje o współczesnych tendencjach w ewolucji technologicznej weglowego bloku kondensacyjnego. Jego dalsze doskonalenie wymaga prowadzenia rozległych badan naukowych. Scharakteryzowano cele i główne tematy badawcze sformułowane i podjęte w projekcie strategicznym Zaawansowane Technologie Pozyskiwania Energii, głównie w zadaniu 1: Opracowanie technologii dla wysokosprawnych „zero- -emisyjnych” bloków węglowych zintegrowanych z wychwytem CO2 ze spalin. Jego głównym celem jest: a) opracowanie metod, technologii i programów zwiekszenia efektywnooci energetycznej i ekologicznej wytwarzania energii elektrycznej i ciep3a w elektrowniach i elektrociepłowniach weglowych oraz podwyższenie ich niezawodnooci i dyspozycyjności, b) opracowanie dokumentacji technologicznej układów stanowiących podstawę do budowy krajowych instalacji demonstracyjnych wychwytu ze spalin oraz bezpiecznego sk;adowania CO2, c) opracowanie dla warunków krajowych strategicznych kierunków rozwoju czystych technologii weglowych do zastosowan w energetyce, w tym bloków 50+. Rozwiązywane zadania badawcze ujeto w siedmiu grupach tematycznych. Omówiono kierunki wzrostu sprawnooci bloków kondensacyjnych. Szczegóowiej w artykule przedstawiono wybrane wyniki badan dotyczące możliwości wykorzystania ciepła odpadowego spalin oraz suszenia wegla brunatnego dla zwiększenia sprawności bloku. Rozpatrzono wykorzystanie ciepła odpadowego do podgrzewania kondensatu w regeneracji niskoprężnej oraz do zasilania obiegów ORC (dla wegla kamiennego i brunatnego) i do podsuszenia wegla brunatnego. Obliczenia wykonano dla bloku referencyjnego o mocy 900 MW. Stwierdzono wzrost sprawności instalacji we wszystkich przypadkach. Najwiekszy efekt daje zastosowanie technologii podsuszania węgla. Osobnym zagadnieniem rozpatrywanym w artykule jest wpływ energochłonności procesu wychwytu dwutlenku wegla na degradację sprawności. Stwierdzono istotny spadek sprawności przy wykorzystaniu pary z obiegu cieplnego jako noonika ciepła do procesu desorpcji. Obliczenia wykonano dla różnej energochłonnooci jednostkowej procesu desorpcji.
REFERENCES (12)
1.
ADAMCZYK F., 2008 – Integration of a POWERISE® flue gas heat recovery system in the worldwide largest fluidised bed boiler Lagisza 460 MW for efficiency increase and CO2 reduction, VGB PowerTech, ISSN 1435-3199, Vol. 88, Issue 12.
2.
CHMIELNIAK i in., 2009 – CHMIELNIAK T., KOSMAN G., ŁUKOWICZ H., WÓJCIK K., 2009 – Elektrownie kondensacyjne typu capture ready. Archiwum Energetyki t. XXXIX, nr 2, 151–163.
3.
CHMIELNIAK T., 2010a – Węglowe technologie energetyczne 2020+. Polityka Energetyczna t.13, z. 2.
4.
CHMIELNIAK T., 2010b – Projekt strategiczny ZAAWANSOWANE TECHNOLOGIE POZYSKIWANIA ENERGII. Zadanie 1: Opracowanie technologii dla wysokosprawnych „zero-emisyjnych” bloków węglowych zintegrowanych z wychwytem CO2 ze spalin. Zarys programu badań. Międzynarodowa Konferencja Kotłowa ICBT 2010.Aktualne Problemy Budowy i Eksploatacji Kotłów. Konferencje z. 25. Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych, t. 1, s. 87–96, Gliwice, ISBN 978-83-927340-3-1.
5.
CHMIELNIAK i in. 2010c – CHMIELNIAK T., ŁUKOWICZ H., KOCHANIEWICZ A.,MRONCZ M., 2010c – Directions of improving efficiency and reducing CO2 emissions in coal fired supercritical power units. Archiwum Energetyki , t. XL(2010), 3, 33–44.
6.
CHMIELNIAK T., 2011 – Rola różnych rodzajów technologii w osiągnięciu celów emisyjnych w perspektywie do 2050. Rynek Energii 1(92) 2011, 3–9.
7.
ŁUKOWICZ i in., 2010 – ŁUKOWICZ H., CHMIELNIAK T., KOCHANIEWICZ A., MRONCZ M., 2010 –Analiza wykorzystania odpadowego ze spalin bloku węglowego opalanego węglem brunatnym do suszenia węgla. 11th International Conference On Boiler Technology 2010, Szczyrk 19–22 października 2010, z. 25, t. 2, s. 173–188.
8.
ŁUKOWICZ H., MRONCZ M., 2011a – An analysis of the possibilities of steam extraction from a condensing turbine 900 MWt for the carbon dioxide separation system. Archiwum Energetyki, t. XLII, nr 1, 1–13.
9.
ŁUKOWICZ H., KOCHANIEWICZ A., 2012 – Analysis of the use of waste heat obtained from coal-fired units in Organic Rankine Cycles and for brown coal drying. Energy, Available online 9 April 2012, ISSN 0360-5442, 10.1016/j.energy.2012.03.035.
10.
ŁUKOWICZ i in., 2011b – ŁUKOWICZ H., CHMIELNIAK T., KOCHANIEWICZ A., MRONCZ M., 2011b – An analysis of the use of waste heat from exhaust gases of a brown coal-fired power plant for drying coal. Rynek Energii 1(92), 157–163.
11.
ŁUKOWICZ H., KOCHANIEWICZ A., 2011c – Analysis of the Use of Waste Heat Obtained from Coal-fired Units in Organic Rankine Cycles and for Brown Coal Drying. ECOS 2011 Novi Sad, Serbia, July 4–7, 2011.
12.
MALKO J., 2011 – Model POLES – ocena transformacji energetyki XXI wieku. Polityka Energetyczna t.14, z.1.
| eISSN: | 2720-569X |
| ISSN: | 1429-6675 |
We process personal data collected when visiting the website. The function of obtaining information about users and their behavior is carried out by voluntarily entered information in forms and saving cookies in end devices. Data, including cookies, are used to provide services, improve the user experience and to analyze the traffic in accordance with the Privacy policy. Data are also collected and processed by Google Analytics tool (more).
You can change cookies settings in your browser. Restricted use of cookies in the browser configuration may affect some functionalities of the website.
You can change cookies settings in your browser. Restricted use of cookies in the browser configuration may affect some functionalities of the website.
