Opracowanie technologii dla wysoko sprawnych "zero-emisyjnych" bloków węglowych zintegrowanych z wychwytem CO₂ ze spalin : koncepcja i główne wyniki badań

• Autorzy: Tadeusz Chmielniak

Warianty tytułu

Development of a Technology for Highly Efficient "Zero-Emission" Coal-Fired Units Integrated With CO₂ Capture From Flue Gases : the Concept and Main Findings

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

Głównym zadaniem artykułu jest przekazanie informacji o koncepcji i wynikach badań uzyskanych 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 było: a) opracowanie metod, technologii i programów zwiększenia efektywności energetycznej i ekologicznej wytwarzania energii elektrycznej i ciepła w elektrowniach i elektrociepłowniach węglowych oraz podwyższenie ich niezawodności i dyspozycyjności, b) opracowanie dokumentacji technologicznej układów stanowiących podstawę do budowy krajowych instalacji demonstracyjnych wychwytu ze spalin oraz bezpiecznego składowania CO₂, c) opracowanie dla warunków krajowych strategicznych kierunków rozwoju czystych technologii węglowych do zastosowań w energetyce, w tym bloków 50+. Przedstawiono koncepcję nowej klasy bloków kondensacyjnych na parametry pary: 650°C/670°C/30 MPa, które jednocześnie powinny spełniać wymagania capture ready. Wskazano na podstawie badań materiałowych i studiów konstrukcyjnych prowadzonych w projekcie na możliwość wzrostu temperatury pary pierwotnej do poziomu 673/670°C, a temperatury pary wtórnej do wartości 692/690°C, co stanowi istotny postęp w stosunku do obecnie budowanych bloków na parametry nadkrytyczne (para świeża/para wtórna 600 (610)/610 (620)°C). Analizowane kierunki wzrostu sprawności sprawdzano dla tej koncepcji bloku referencyjnego. Określono potencjał różnych przedsięwzięć służących poprawie sprawności. Omówiono zakres badań w zakresie oceny elastyczności cieplnej, zwiększenia dyspozycyjności, nowych systemów diagnostycznych. Osobnym zagadnieniem rozpatrywanym w artykule jest analiza procesu wychwytu CO₂ i dyskusja efektywności różnych opcji integracji instalacji wychwytu z obiegiem wodno-parowym bloku. W zakończeniu artykułu pokazano kierunki dalszych badań dla rozwiązania współczesnych problemów energetyki węglowej oraz wskazano na monografie dokumentujące wyniki uzyskane w projekcie. (abstrakt oryginalny)

EN

The main task of this paper is to provide information about the concept and the results of the Strategic Research Programme entitled Advanced Technologies for Energy Generation, mainly in Task 1 - Development of a technology for highly efficient zero-emission coal-fired power units integrated with CO₂ capture from flue gas. The main aim of this task was: a) to develop methods, technologies and programs in order to increase the efficiency of generating electricity at coal-fired power plants and increase 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 concept of the new class of power plant units with steam parameters: 650°C/670°C/30MPa, which also will meet the "capture ready" requirements has been discussed. On the basis of material and structural studies carried out in the project the possibility of designing the unit with a leave steam temperature of 673/670°C, and the temperature of the steam reheat - 692/690°C has been show. This is a significant improvement over the currently built supercritical units (live steam / steam reheat 600 (610)/610(620)°C). The directions of efficiency increase was tested and analysed for a 900 MW unit. An efficiency improvement is found in all the cases under analysis. The range of tests for the assessment of thermal flexibility, increased availability and new diagnostic systems were also discussed. Another issue considered in the article was the analysis of the CO₂ capture process and discussion of the effectiveness of different integration options for the separation unit with the water-steam cycle. The directions for further research for solutions of the contemporary problems of coal-based energy are presented and monographs documenting the results of the project are shown. (original abstract)

Słowa kluczowe

PL

Energetyka; Elektrownie węglowe; Technologie wytwarzania; Systemy diagnostyczne

EN

Energetics; Coal plants; Manufacturing technologies; Diagnostic systems

• Czasopismo: Polityka Energetyczna
• Rocznik: 2015
• Tom: 18
• Numer: z. 3
• Strony: 75--85

Twórcy

autor

Tadeusz Chmielniak

• Politechnika Śląska

Bibliografia

• Chmielniak, T. i Łukowicz, H. 2012. Wysokosprawne "zero-emisyjne" bloki węglowe zintegrowane z wychwytem CO2 ze spalin. Polityka Energetyczna - Energy Policy Journal t. 15, z. 3. Wyd. Instytut GSMiE PAN, Kraków.
• Chmielniak T. i Łukowicz, H., red. 2015. Modelowanie i optymalizacja bloków węglowych z wychwytem CO2. Wyd. Pol. Śląskiej, Gliwice.
• Chmielniak, T., 2014. Opracowanie technologii dla wysokosprawnych "zero- emisyjnych" bloków węglowych zintegrowanych z wychwytem CO2 ze spalin. Zadanie 1 Projektu Strategicznego Zaawansowane Technologie Pozyskiwania Energii. Nowa Energia 1 (37).
• Chmielniak, T. i Rusin, A. 2015. Maszyny i urządzenia energetyczne węglowych bloków na wysokie parametry pary. Wyd. Pol. Śląskiej, Gliwice.
• Łukowicz 2011 - Łukowicz, H., Chmielniak, T., Kochaniewicz, A. i Mroncz, M. 2011. 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), s. 157-163,
• Łukowicz, H. i 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 vol. 45, issue 1, september 2012, s. 203-212, [Online] Dostępne w: http://dx.doi.org/10.1016/j.energy.2012.03.035 [Dostęp: 9.04.2012].
• Łukowicz, H. i Kochaniewicz, A. 2013. Analysis of the use of waste heat in the turbine regeneration system of a 900 MW supercritical coal-fired power unit. Energetyka, ISSN 0013-7294, nr 11, s. 790-794.
• Łukowicz, H. i Mroncz, M. 2012. Basic technological concepts of a capture ready power plant. Energy Fuels. V. 26, No 11, s. 6475-6481.
• Mroncz, M. 2015. Metodyka doboru turbiny parowej dla bloków energetycznych mających spełniać wymogi separacji CO2. Rozprawa doktorska, Politechnika Śląska, Gliwice.
• Rusin, A. 2015. Wybrane aspekty eksploatacji i diagnostyki bloków energetycznych nowych generacji. Wyd. Pol. Śląskiej, Gliwice.
• Rusin, A. i Wojaczek, A. 2015. Wspomaganie planowania gospodarki remontowej oparte na analizie niezawodności i ryzyka technicznego. Wyd. Pol. Śląskiej, Gliwice.
• Stępczyńska i in. 2012 - Stępczyńska, K., Łukowicz, H. i Dykas, S. 2012. Obliczenia ultra-nad-krytycznego bloku węglowego o mocy 900 MW z odzyskiem ciepła ze spalin. Archiwum Energetyki t. LII, nr 2, s. 155-164.
• Stępczyńska i in. 2012a - Stępczyńska, K., Kowalczyk, Ł., Dykas, S. i Elsner, W. 2012a. Calculation of a 900 MW conceptual 700/720°C coal-fired power unit with an auxiliary extraction-backpressure turbine. Journal of Power Technologies, V. 92, No 4.
• Stępczyńska-Drygas i in. 2013 - Stępczyńska-Drygas, K., Łukowicz, H. i Dykas, S. 2013. Calculation of an advanced ultra-supercritical power unit with CO2 capture installation. Energy Conversion andManagment 74. s. 201-208.
• Witkowski, A. i in. 2015. Advances in Carbon Dioxide Compression and Pipeline Transportation Processes. Springer 2015.