Klasická metoda sušení horkými spalinami
Perspektivní metody sušení pevných paliv
Uzav ený mlecí okruh
PRO sušení pevných paliv ? zvýšení
výh evnosti snazší vzn cování spalování p i vyšší teplot menší objem spalin menší kotel, EOP a ventilátor nižší vlastní spot eba 1
Klasická metoda sušení horkými spalinami Otev ený mlecí okruh
2
Energetická náro nost sušení je zna ná V tšina dodané energie se ztrácí P íklad
p i obsahu vlhkosti v uhlí Wr = 0,3 ztráta iní p ibližn 6 8 % tepla v palivu 3
Mechanicko tepelné odvod ování ( MTE )
4
Mechanicko tepelné odvod ování ( MTE )
lisování za zvýšené teploty vyšší teplota snižuje energetickou náro nost lisování dosažitelný kone ný obsah vody 22 až 25 %
5
6
1
Mechanicko tepelné odvod ování ( MTE )
Otev ená parní bubnová suška
výhledová realizace projektu v Austrálii kolem r. 2030
klasické ešení pro briketárny – palivový kombinát V esová uhlí se p ivádí do trubek shora a posouvá se rotací bubnu sytá páry kondenzuje v mezitrubkovém prostoru
7
Fluidní sušení odpadním teplem (WTA)
8
Fluidní sušení odpadním teplem (WTA)
s kompresí páry
s kondenzací páry
9
Parní fluidní suška na hn dé uhlí
10
Parní fluidní suška na hn dé uhlí zvýšení ú innosti dle RWE
11
12
2
Potenciální zlepšení ú innosti
Potenciální zlepšení ú innosti
bez využití tepla brýdové páry
13
14
Porovnání klasického sušení s WTA
Relativní zvýšení výroby elekt iny z biomasy
sušení horkými spalinami
vede k velké exergetické ztrát => zhoršení ú innosti pára se dostává do kotle => zv tšuje objem spalin
sušení parou WTA
využívá se nízkopotenciální teplo pára jde mimo kotle k energetickému využití => menší kotel
15
16
Fluidní suška Coal Creek
Výhody principu WTA
menší a levn jší kotel vyšší ú innost kotle zvýšení ú innosti výroby elekt iny jednodušší parní turbína – menší NT díl významné snížení spot eby chladící vody ekologický p ínos
17
sušení oh átým vzduchem teplo se získává z chladící vody za kondensátorem 18
3
Fluidní suška Coal Creek
Fluidní suška Coal Creek Zvýšení ú innosti kotle cca o 2,6 % Provozní p ínosy
prototyp o výkonu 112,5 t/h suší uhlí z W = 38 % na W = 29,5 %
snížení náklad na palivo snížení náklad na ukládání TZ snížení poplatk za emise snížení vlastní spot eby (ventilátory, mlýny) úspora chladící vody snížení náklad na opravy mlýn zvýšení disponibility mlýn
Vlastní spot eba sušky m že p evýšit úspory ve vlastní spot eb elektrárny
19
Repowering
20
Site repowering
jde o modernizaci provozovaných uhelných elektrárenských za ízení p ed azením spalovacích turbín p ed existující dominantní parní ob h principiáln by bylo možné repowering ešit n kolika zp soby a to jako
site repowering – z p vodního zdroje je zachován pouze chladící okruh, zbytek nahrazen paroplynovým za ízením combined cycle repowering – stávající kotel nahrazen kotlem na odpadní teplo, krerý produkuje páru pro p vodní parní turbínu hot windbox repowering – výstup horkých spalin z plynové turbíny je zaveden do stávajícího uhelného kotle feed water repowering – využití odpadního tepla pro oh ev napájecí vody paralel repowering – využití odpadního tepla pro výrobu páry, která se zavede do stávající turbíny 21
Site repowering
22
Combined cycle repowering
Výhody snížení investi ních náklad na stavbu paroplynového cyklu díky zachování systému chlazení (chladící v že, kondenzátory), vyšší tepelná ú innost paroplynového cyklu než p vodního parního cyklu, rychlé najetí bloku na plný výkon – použití jako špi kový zdroj Nevýhody pokud již nebyla p ivedena plynová p ípojka nutnost jejího vybudování, zvýšení výrobní ceny 1kWh elektrické energie z d vodu nahrazení uhlí zemním plynem 23
24
4
Combined cycle repowering
Hot windbox repowering
Opat ení zvýší instalovaný výkon bloku o 150÷200%. Vhodné pro starší energobloky s elektrickým výkonem do 250 MW a tlaku páry do 12,4 MPa
Výhody velké navýšení instalovaného výkonu Nevýhody zvýšení výrobní ceny 1 kWh elektrické energie z d vodu nahrazení uhlí zemním plynem vysoká cena instalovaného výkonu 25
Hot windbox repowering
26
Feed water repowering
navýšení instalovaného výkonu m že dosáhnout hodnoty 25% varianta je vhodná pro bloky s vyšší tepelnou ú inností v p vodním stavu tepelná ú innost ob hu se zvýší o 4-6% v i
Výhody zvýšení tepelné ú innosti – úspora uhlí snížení m rných emisí škodlivin zlepšení regula ní schopnosti bloku Nevýhody technicky velmi komplikované ešení 27
Feed water repowering
Paralel repowering
ešení je vhodné p i požadavku na dodate nou regula ní kapacitu
28
základním zatížení využíváme p vodní parní cyklus p i odb rových špi kách se p ipojí spalovací turbína a ta pokryje pot ebné navýšení výkonu
navýšení instalovaného výkonu je na úrovni 15% zlepšení tepelné ú innosti parního ob hu p i provozu spalovací turbíny je na úrovni 6%.
Výhody technicky jednoduché ešení navýšení výkonu investi n nenáro né zvýšení tepelné ú innosti Nevýhody nutnost instalace vým ník spaliny – voda 29
30
5
Paralel repowering
Porovnání jednotlivých variant repowering
výkon paroplynové ásti je limitován maximálním pr tokem páry stávající parní turbínou
Výhody navýšení instalovaného elektrického výkonu snížení spot eby uhlí Nevýhody omezené množství p ídavné páry, které m žeme p ivést do parní turbíny
31
32
CCS
Pre-combustion
carbon capture and storage zachycování a ukládání CO2 ze spalovacích proces
Zachycení uhlíku ve form CO2 p ed spalovacím procesem (IGCC – integrovaná paroplynová za ízení).
Základní metody pre-combustion – odstran ní C (CO2) p ed spalováním => vodíkové technologie post-combustion - odstran ní CO2 vypírkou spalin oxyfuel – spalování s kyslíkem
zply ování uhlí, konverze CO na CO2 , išt ní plynu separace CO2 „zbylý“ plyn obsahující p evážn H2 je spalován
33
34
Post-combustion
Oxyfuel
zachycování CO2 ze spalin po spalování paliva vzduchem ve spalovacích za ízeních
35
spalování s kyslíkem
36
6
Metoda pre-combustion
Metody post-combustion
Absorb ní procesy = vypíráním kapalným absorbentem
zatím ve vývoji – ešené problémy
vysokoteplotní išt ní plynu separace CO2 z plynu využití syngasu
klasická = asy (obrovská plocha) nov zakotvené enzymy, nano ástice
Nov vyvíjené metody
37
membránová separace, kryogenní separace
Biologický záchyt – fotosyntéza
fyzikální a chemické fyzikální sorbent – aktivní uhlí, molekulová síta atd. chemická vazba – CaO, NaOH a další
Fyzikální separace, nap .:
fyzikální a chemické (rozpoušt dlo nebo chemický reagent)
Adsorp ní procesy = adsorpce na povrchu tuhé látky
nová inidla (ab- a ad-sorbenty) elektrochemické metody Ca looping
Metody post-combustion
P íklad aminové metody
Nej etn jší nové postupy využívají jako absorp ní inidlo r zné AMINY – hlavní problémy
38
Pilotní za ízení RWE
degradace kyslíkem degradace SO2 degradace NOx korozivnost, toxicita drahé
Variantu p edstavuje použití AMONIAKu – hlavní problémy
korozivnost toxicita t kavost 39
40
Oxyfuel
Metoda oxyfuel
výhody
komplikace
41
vysoká koncentrace CO2 ve spalinách zjednodušuje jeho separaci a zvyšuje její ú innost výroba kyslíku p íliš vysoké teploty p i spalování a malý pr tok spalin – eší se zna nou recirkulací spalin materiálové problémy a tvorba úsad u kotle
42
7
