Wychwytywanie i składowanie CO

2

(CCS)

Dr. Patrick Weckes, 18

th

Novemver 2011

[e-mail]

Plan prezentacji



“Capture Ready”

dla dużych instalacji spalających



Przegląd wychwytywania po spalaniu (Post Combustion Capture, PCC)



Strategia badań przyjęta przez Hitachi Power Europe (HPE)



Pilotowa instalacja HPE



Studium PCC

w pełnej skali



Zastosowanie CO

2

we wspomaganym wydobyciu ropy naftowej (EOR)

HITACHI Power Europe GmbH

2

3

Dyrektywa 2009/31/EC Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 23 kwietnia 2009

Artykuł 33 / Zmiana dyrektywy 2001/80/WE:

(1)

dla uzyskania pozwolenia na budowę / prowadzenie działalności

operatorzy wszystkich obiektów energetycznego spalania o elektrycznej

mocy znamionowej 300 megawatów lub wyższej przeprowadzili ocenę, czy
spełnione są następujące warunki:

• dostępne są odpowiednie składowiska,
• instalacje transportowe są wykonalne technicznie i ekonomicznie,
• modernizacja pod kątem wychwytywania CO2 jest wykonalna

technicznie i ekonomicznie.

HITACHI Power Europe GmbH

3

Dlaczego i w jaki sposób uwzględniać gotowość do
wychwytywania CO

2

? Aspekt prawny-regulacje UE

4

Dlaczego i w jaki sposób uwzględniać gotowość do
wychwytywania CO

2

? Aspekt prawny-regulacje UE

Dyrektywa 2009/31/EC Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 23 kwietnia 2009

Artykuł 33 / Zmiana Dyrektywy 2001/80/EC :

(2)

… właściwy organ zapewnia, aby na terenie obiektu zarezerwowano

odpowiednią przestrzeń na instalację urządzeń niezbędnych do
wychwytywania i sprężania CO2. Właściwy organ określa, czy warunki są
spełnione, na podstawie oceny, o której mowa w ust. 1, i na podstawie
innych dostępnych informacji, w szczególności dotyczących ochrony
środowiska i zdrowia ludzkiego.

HITACHI Power Europe GmbH

4

Strategie dla wykazania przygotowania do

rozbudowy o instalację do wychwytywania (CCR)



Sprawdzenie pod kątem CCR zawsze na podstawie

indywidualnego

projektu


Dla zapewnienia maksymalnej sprawności i korzyści z retrofitu, CCR

może wymagać

wcześniejszego wykonania pewnych prac projektowych



Gotowość do rozbudowy (CCR) może wykazać:



Certyfikacja przez

TÜV, zgodnie z normą TÜV NORD: TN-CC 006

Dobrowolne sprawdzenie konwencjonalnych bloków energetycznych i

instalacji emitujących CO

2

pod względem przygotowania do przyszłej

rozbudowy o systemy wychwytywania CO

2

 Wspólne studium

dostawcy instalacji, firmy energetycznej oraz firm

zaangażowanych w transportowanie i składowanie CO

2

mające na celu

opracowanie specjalnych idei dla konkretnego projektu



..........

Nie istnieją jeszcze żadne oficjalne standardy CCR!

HITACHI Power Europe GmbH

5

Wychwytywanie po spalaniu (PCC)

Płukanie aminowe

NaOH

MEA

H2O

MEA i H2O

Absorber

Gaz o niskiej

zawartości
CO

2

Para

Produkt: CO

2

Parownik

(

czystość: 99 %)

Popiół

ESP

Węgiel

NH

3

DeNOx

FDG

Kocioł

APH

Popiół lotny

Gips

Desorber

HITACHI Power Europe GmbH

6

Kierunek: instalacja demonstracyjna i instalacja w

pełnej skali

Globalne prace badawczo-rozwojowe Hitachi

HITACHI Power Europe GmbH

7

Technologia Hitachi

rozpuszczalnik

Partnerzy przy opracowywaniu

rozpuszczalnika:

Partnerzy badań w instalacji pilotowej:

Dyskutowany jest udział dalszych

Projekt UE CESAR

Industry R&D

CLEO

COORETEC

HighTech.NRW

technologia

Instalacja pilotowa

Hitachi w Yokosuka

Instalacja pilotowa HPE



Projekt procesu



Projekt komponentów



Integracja termiczna

+

Industry R&D

DONG Esbjerg

Industry R&D

NERP (TNO)

Strategia prac badawczych Hitachi w obszarze
wychwytywania CO

2

po spalaniu (PCC)

Rozpuszczalnik



Opracowanie (stabilność, niskie zużycie energii, niska cena,
nietoksyczność oraz emisja)



Dostępność w długim horyzoncie czasowym



Projekt instalacji powinien uwzględniać możliwość wyboru spośród
różnych rozpuszczalników

Integracja procesu



Retrofit bloku -

instalacja płukania gazu



W jaki sposób dodatkowe elementy wpłyną na istniejący blok?



Minimalizacja spadku sprawności bloku przez zintegrowanie procesu



Poszukiwanie rozwiązania najlepszego z punktu widzenia ekonomiki

HITACHI Power Europe GmbH

8

Elastyczność w stosowaniu różnych
rozpuszczalników

Porównanie różnych rozpuszczalników



Brak wpływu na elementy wyposażenia mające styczność z gazem
(wentylator, p

łuczka wstępna, sprężarka CO

2

,

płuczka kwaśnych składników)



Każdy rozpuszczalnik może mieć specyficzny wpływ na:

•

Wypełnienie kolumny do wymiany masy

•

Reboiler

•

Orurowanie i wymiennik ciepła

•

Urządzenia ograniczające emisję



Możliwy jest projekt elastyczny – pod względem zastosowania różnych
rozpuszczalników



Dodatkowo korzystne jest w odniesieniu do wymiennika ciepła i orurowania,
zastosowanie indywidualnie zoptymalizowanego projektu dla każdego
rozpuszczalnika (tzn. H3)



Projekt Hitachi

daje elastyczność w stosowaniu różnych

rozpuszczalników

HITACHI Power Europe GmbH

9

Instalacja pilotowa HPE do usuwania CO

2

Dwa ciągi wychwytywania CO

2

Spaliny z
instalacji
odsiarczania

komin

płuczka wstępna

Spaliny

absorber A

40-60 °C

Spaliny o zmniejszonej zawartości CO

2

desorber B

CO

2

40-60 °C

110-130 °C

absorber B

Rozpuszczalnik
nasycony CO

2

110-130 °C

desorber A

Rozpuszczalnik z

mniejszą

zawartością CO

2

CO

2

HITACHI Power Europe GmbH

10

Rozpuszczalnik

z mniejszą

zawartością CO

2

Rozpuszczalnik

nasycony CO

2

Spaliny o zmniejszonej zawartości CO

2

Instalacja pilotowa HPE, dla mocy 5 MWt -
struktura

HITACHI Power Europe GmbH

11

5000 Nm

3

/h spalin

Usuwanie 1 tony CO

2

/h

W układzie dwóch ciągów, dla uzyskania jak

największej elastyczności prowadzenia prób

Możliwość funkcjonowania w różnych

miejscach dzięki zabudowaniu w kontenerach

Usuwanie CO

2

> 90 %

Czystość CO

2

> 95 %

Proces zoptymalizowany pod kątem

ograniczenia zużycia energii

Płuczka

wstępna

Absorber

Desorber

Reboiler

Pompy i
w

ymiennik ciepła

Pojemniki

Instalacja pilotowa HPE – wymiary gabarytowe

HITACHI Power Europe GmbH

12

33 m

Instalacja pilotowa HPE w Gelderland –

faza odbiorów

HITACHI Power Europe GmbH

13

HITACHI Power Europe GmbH

14

RASCHIG SuperRing

Wypełnienie

zastosowane w płuczce

wstępnej

RASCHIG SuperPak

Wypełnienie zastosowane w
absorberze i desorberze

zbiorniki
buforowe

płuczka

wstępna

desorber

absorber

Wypełnienia kolumn wymiany masy

Instalacja pilotowa HPE w Gelderland –

faza odbiorów

HITACHI Power Europe GmbH

15

Instalacja pilotowa HPE w Gelderland –

faza odbiorów

HITACHI Power Europe GmbH

16

Instalacja pilotowa HPE w Gelderland –

faza odbiorów