5194416233

Współczesne problemy energetyki 15

Analiza porównawcza technologii produkcji tlenu z wykorzystaniem membran ceramicznych wysokotemperaturowych oraz metody hybrydowej membranowo-kriogenicznej dla kotła fluidalnego typu oxy

Sylwia Berdowska, Adrian Balicki, Anna Skorek-Osikowska

1.    Wstęp

W celu ograniczenia emisji ditlenku węgla do atmosfery Unia Europejska wprowadziła uregulowania prawne w formie handlu emisjami [1,4]. Konieczność sprostania przepisom wymaga rozwijania technologii pozwalających na obniżenie generacji gazów cieplarnianych do atmosfery. Jedną z takich metod jest technologia oxy-spalania, która pozwala na zwiększenie udziału CO2 w spalinach oraz ich zmniejszenie objętościowe. Spaliny po osuszeniu i odsiarczeniu składają się z ok. 90% CO2 dlatego mogą być kierowane do składowania bez konieczności prowadzenia dalszego energochłonnego procesu separacji ditlenku węgla. Wadą technologii oxy-spalania jest problem wytworzenia utleniacza o wysokiej koncentracji tlenu, który po zmieszaniu ze spalinami kierowany jest do kotła. Obecnie dla procesów energetycznych tlen produkowany jest w instalacji tlenowni kriogenicznej. Metoda ta charakteryzuje się jednak wysokim stopniem energochłonności. W pracy przedstawiono analizę termodynamiczną produkcji tlenu w układzie hybrydowym membranowo-kriogenicznym, gdzie w pierwszym stopniu zastosowano membranę wykonaną z materiału polimerowego, a drugi stopień wykorzystuje podwójną kolumnę destylacyjną oraz technologię bazującą na membranie wysokotemperaturowej ceramicznej.

2.    Charakterystyka kotła fluidalnego typu oxy 600/620°C

Model kotła z cyrkulacyjnym złożem fluidalnym pracującym w technologii oxy - spalania został zbudowany w komercyjnym programie GateCycle™.

Kocioł zasilany jest węglem brunatnym o składzie: C - 28,60%, S - 0,95%, N - 0,25%, H -2,20%, O - 8,00%, popiół - 17,50%, wilgoć - 42,5%. Przyjęte do obliczeń najważniejsze dane wejściowe dla kotła CFB zostały przedstawione w tabeli 2.1.

Tabela 2.1. Podstawowe parametry pracy kotła fluidalnego

Stosunek nadmiaru utleniacza	1	-	1,2
Temperatura wody na wylocie z podgrzewacza wody ECO II	hs	°c	340
Temperatura czynnika na wylocie z parowacza	t3s	°c	480
Udział tlenu w mieszaninie spaliny recyrkulowane/tlen z ASU doprowadzanej do komory paleniskowej	(02)ól/13g	%	30
Zawartość wilgoci w spalinach opuszczających osuszacz spalin	(H20)9g	%	10
Spiętrzenie temperatur na wylocie z podgrzewacza wody ECO	t5g-t,s	K	55