9752256286

spalany jest w mieszaninie tlenu i recyrkulowanych spalin. Wskutek tego spaliny składają się głównie z dwutlenku węgla i pary wodnej. Po wykropleniu pary wodnej stężenie dwutlenku węgla w spalinach przekracza 90%. W ten sposób redukowane jest zużycie energii do procesu oczyszczania i sprężania nawet do wartości leżącej w dolnej części przedziału 110-rl70 kWh/tc₀₂[l,2].

W technologii oxy-spalania zasadniczym problemem jest produkcja tlenu i jej energochłonność. W analizowanej w artykule elektrowni może to być około 1000 ton na dzień. Tylko kriogeniczna separacja jest na tyle dojrzałą technologią, że przy jej wykorzystaniu można takie ilości tlenu wytwarzać i to przy jego czystości powyżej 95%. Wiąże się to jednak z dużą energochłonnością tego procesu, standardowo około 240 kWh/to2-W konsekwencji sprawność elektrowni obniża się o 8-rl2 punktów procentowych w porównaniu do elektrowni z konwencjonalnym spalaniem powietrznym [3,4,5,6]. Zmniejszenie tej utraty sprawności poszukuje się zarówno przez wprowadzenie technologicznie nowych rozwiązań produkcji tlenu (np. membrany wysokotemperaturowe HTM) [7,8,9,10,11], jak i integrację wszystkich elementów układu.

W artykule pokazano także rezultaty obliczeń bloku o parametrach supernadkrytycznych i mocy 900 MW z instalacją wychwytu CO2 ze spalin ("post-combustion") metodą absorpcji chemicznej. Zwrócono uwagę zarówno na technologiczną konieczność integracji instalacji CCS z blokiem węglowym jak i możliwe do osiągnięcia z tej integracji korzyści termodynamiczne (wzrostu mocy i sprawności).

2. Elektrownie pracujące w technologii oxy spalania

Uproszczony schemat elektrowni typu oxy przedstawiono na rysunku 1. Składa się ona z następujących elementów [12]:

a)    turbiny parowej na parametry nadkrytyczne lub supernadkrytyczne o określonej mocy i znanych parametrach pary świeżej i wtórnie przegrzanej (np. 600MW, 650 °C/30 MPa, 670 °C/6 MPa);

b)    instalacji separacji powietrza (ASU), w której produkuje się tlen. Rozpatruje się separację kriogeniczną, przy użyciu membran wysokotemperaturowych HTM (typu three-end lub four-end) oraz kriogeniczno-membranową (przy użyciu membran polimerowych);

c)    kotła parowego pyłowego lub fluidalnego zasilanego węglem kamiennym lub brunatnym o znanych charakterystykach;

d)    instalacji przygotowania i sprężania do ciśnienia 150 bar dwutlenku węgla (CCS), powstałego w procesie spalania.

2