5194416236

18 Analiza porównawcza technologii produkcji tlenu z wykorzystaniem membran...

Analizie poddano wpływ stopnia odzysku tlenu na sprawność termiczną kotła.

Na rys. 4.2. przedstawiono charakterystykę sprawności termicznej kotła w funkcji stopnia odzysku tlenu w membranie ceramicznej. Wymiennik ciepła w którym powietrze zostaje podgrzane do temperatury 850°C umieszczony w kotle powoduje spadek jego sprawności termicznej poprzez wzrost zużycia paliwa. Sprawność termiczna kotła jest funkcją rosnącą wraz ze wzrostem stopnia odzysku tlenu w membranie. Wraz ze spadkiem stopnia odzysku tlenu rośnie strumień powietrza, który musi być dostarczony do instalacji separacji membranowej, dlatego rośnie ilość ciepła, którą musimy dostarczyć do powietrza.

Stopień odzysku tlenu, -

Rys. 4.2. Sprawność termiczna kotła fluidalnego w funkcji stopnia odzysku tlenu

Do przeprowadzenia procesu separacji wymagane jest dostarczenie odpowiedniej ilości energii elektrycznej do napędu urządzeń pracujących w instalacji ASU. W przypadku analizowanego układu do urządzeń najbardziej energochłonnych zalicza się: sprężarka powietrza (SI) oraz pompa próżniowa (VP). Dodatkową moc dostarczaną do układu generują turbiny gazowe (TG1 i TG2).

Energochłonność procesu separacji przestawiono w postaci współczynnika potrzeb własnych instalacji separacji powietrza zdefiniowanego jako:

elM el,VP ^lyel,TG 1

(4.1)

gdzie:    indeksy SI, VP, TG1 i TG2 dotyczą zgodnie z oznaczeniami z rys. 4.1: sprężarki

powietrza (SI), pompy próżniowej (VP) i turbin gazowych (TG1 i TG2).

Na rys. 4.3 przedstawiono zmianę wskaźnika potrzeb własnych instalacji ASU wraz ze zmianą stopnia odzyskanego tlenu w membranie ceramicznej.

Wskaźnik potrzeb własnych zmienia się w zależności od ilości mocy pobranej przez sprężarkę powietrza oraz ilości mocy wytworzonej w turbinach gazowych instalacji ASU. Dla analizowanego stopnia odzysku tlenu 0,45-0,88 wskaźnik potrzeb własnych ma wartość ujemną, co oznacza iż turbina gazowa produkuje więcej mocy niż jest to wymagane do napędu sprężarki powietrza. Nadmiar mocy jest wykorzystywany do generowania energii elektrycznej.