«Σύγχρονες Τεχνολογίες Καύσης Εισηγητής: Γκατζούλης Αθανάσιος

HTML
DOWNLOAD

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "«Σύγχρονες Τεχνολογίες Καύσης Εισηγητής: Γκατζούλης Αθανάσιος"

Σατανᾶς Αντωνοπούλου
8 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΗΜΕΡΙΔΑ ΜΕ ΘΕΜΑ: Ο ΡΟΛΟΣ ΤΩΝ ΛΙΓΝΙΤΩΝ ΤΗΣ ΔΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΣΤΟ ΝΕΟ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΣΧΕΣΕΙΣ ΜΕ ΤΗΝ ΤΟΠΙΚΗ ΚΟΙΝΩΝΙΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ «Σύγχρονες Τεχνολογίες Καύσης Εισηγητής: Γκατζούλης Αθανάσιος Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας

2 Δομή της παρουσίασης Παγκόσμιες Ενεργειακές ανάγκες : περιγραφή της σημερινής κατάστασης και μελλοντικές τάσεις Νέες καθαρές τεχνολογίες καύσης άνθρακα (Clean Coal Technologies - CCT) Τρόπος λειτουργίας κύρια χαρακτηριστικά Κρίσιμα σημεία των σύγχρονων τεχνολογιών αξιοποίησης άνθρακα State of the art τεχνολογίες σε παγκόσμια κλίμακα Δυνατότητα εφαρμογής τους στα ελληνικά δεδομένα Εκπομπές ρύπων Συμπεράσματα - Προβληματισμοί

3 Παγκόσμια ζήτηση ενέργειας Παγκόσμιες εκπομπές CO Mt of CO OECD Transition economies Developing countries Παγκόσμιες εκπομπές CO 2 ανά τομέα million tonnes of CO Power Generation Other Transformation Industry Transport Other Sectors (Source: IEA World Energy Outlook 2004)

4 Νέες καθαρές τεχνολογίες άνθρακα (CCT) στην παραγωγή ενέργειας

5 Καύση κονιοποιημένου καυσίμου σε υπερκρίσιμες συνθήκες ατμού (USC PF) ü Επίτευξη πολύ υψηλών Β.Α. με προχωρημένους υπερκρίσιμους κύκλους ατμού 250 bar, 540 /560 C h< 40% (Net, LHV) 300 bar, 600 /620 C h= 45 47% (Net, LHV) 300 bar, 630 /650 C h= 47 49% (Net, LHV) 325 bar, 700 C/700 C h= 50 55% (Net, LHV) üλόγω του υψηλότερου βαθμού απόδοσης οι εκπομπές ρυπαντών είναι μειωμένες σε σχέση με τις συμβατικές μονάδες Μείωση των εκπομπών σε ότι αφορά στα NO x : καυστήρες χαμηλών εκπομπών, εγκατάσταση μονάδας απονίτρωσης Μείωση εκπομπών σε ότι αφορά στο SO x : εγκατάσταση μονάδας αποθείωσης καυσαερίων Κρίσιμα σημεία της τεχνολογίας - Προβλήματα üπεριορισμός σε ένα μόνο τύπο καυσίμου üανάγκη για νέα αξιόπιστα υλικά με αποδεκτό κόστος για την κατασκευή του συστήματος ατμού (αγωγοί, στρόβιλοι, πτερύγια κλπ) και λέβητα üβελτίωση του σχεδιασμού των συσκευών για ελαχιστοποίηση του κόστους

6 State-of-the-art supercritical τεχνολογίες Εγκαταστάσεις ανά τον κόσμο Max SH Steam Temperature, C Ä Studstrup (DK) 540/540 Maatsura 1 (J) 538/566 Esbjerg (DK) 560/560 Schwarze Pumpe (D) 547/565 Maatsura 2 (J) 593/593 Haramachi 2 (J) 600/600 Nordjylland (DK) 580/580/580 Boxberg (D) 545/581 Tachibanawan 1 (J) 600/610 Avedore (DK) 580/600 Niederaussem (D) 580/ Year Ä Hekinan (J) 568/593 Isogo (J) 600/610 Hitachinaka (J) 600/600 Torrevaldaliga (I) 600/610 Huyan (China)

7 Ρευστοποιημένη κλίνη FBC (βασική αρχή λειτουργίας)

8 Μονάδες με στατική ρευστοποιημένη κλίνη υπό πίεση (PFBC-Pressurize Fluidized Bed Combustion) (1)

9 Μονάδες με στατική ρευστοποιημένη κλίνη υπό πίεση (PFBC-Pressurize Fluidized Bed Combustion) (2) ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ : üδυνατότητα καύσης διαφόρων τύπων καυσίμου και μίγματος καυσίμων üλόγω των χαμηλών θερμοκρασιών και των υψηλών πιέσεων λειτουργίας οι μονάδες PFBC παράγουν χαμηλές εκπομπές ΝΟ üελαχιστοποιούνται οι εκπομπές SO 2, λόγω της έγχυσης του αδρανούς υλικού (ως υλικό δέσμευσης χρησιμοποιείται ασβεστόλιθος ή δολομίτης) ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ : üπροβλήματα εμφράξεων και απώλειας ρευστοποίησης παρουσιάζονται σε θερμοκρασίες καυσαερίων υψηλότερες από το σημείο τήξεως της τέφρας. Άνω όριο θερμοκρασίας καυσαερίων 900 o C περίπου üύπαρξη σωματιδίων στα καυσαέρια, γεγονός που επιβάλλει τη χρησιμοποίηση κυκλωνικών διαχωριστών για περαιτέρω χρησιμοποίηση της ενέργειας των καυσαερίων από αεριοστρόβιλο

Μονάδες με ανακυκλοφορούσα ρευστοποιημένη κλίνη υπό πίεση (PFBC-Pressurize Fluidized Bed Combustion) ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ Χαμηλές θερμοκρασίες καύσης Θερμά στερεά σωματίδια τα οποία επανακυκλοφορούν στο

10 Μονάδες με ανακυκλοφορούσα ρευστοποιημένη κλίνη υπό πίεση (PFBC-Pressurize Fluidized Bed Combustion) ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ Χαμηλές θερμοκρασίες καύσης Θερμά στερεά σωματίδια τα οποία επανακυκλοφορούν στο λέβητα Μεγάλος χρόνος παραμονής στερεών σωματιδίων μέσα στην κλίνη ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ 1)Χαμηλές εκπομπές 2) Αποφυγή τήξεως της τέφρας, με ταυτόχρονη μείωση της δημιουργίας επικαθίσεων (slag) 1) Δυνατότητα μεταβολής του καυσίμου 2) Δυνατότητα χρησιμοποίησης καυσίμων χαμηλής ποιότητας και καταλοίπων 3) Απλοποιημένα συστήματα τροφοδοσίας καυσίμου 1) Βελτίωση συνθηκών καύσης 2)Καλύτερη αξιοποίηση του ασβεστόλιθου, ως μέσο για την απομάκρυνση του SO 2

11 Μελλοντικό μέγεθος μονάδων P-CFBC

12 State-of-the-art CFBC τεχνολογίες Εγκαταστάσεις ανά τον κόσμο

13 Κρίσιμα σημεία στην τεχνολογία CFBC Προβλήματα üεμφράξεις στις γραμμές τροφοδοσίας καυσίμου και στα συστήματα απομάκρυνσης τέφρας üσυσσωματώσεις και τήγματα στο στρώμα üκαθαρισμός σωματιδίων πριν τον αεριοστρόβιλο üαπώλειες υλικού λόγω διάβρωσης Εφαρμογή της τεχνολογίας σε ελληνικούς λιγνίτες üτα ελληνικά καύσιμα είναι ευανάφλεκτα, λόγω πτητικών και άρα αναμένεται η καύση τους να είναι πλήρης. üη περιεκτικότητα σε χλώριο είναι μικρή, με αποτέλεσμα να μην αναμένονται σημαντικά προβλήματα διάβρωσης. üτα θερμοκρασιακά χαρακτηριστικά της τέφρας είναι αποδεκτά για αποφυγή συσσωματώσεων και τηγμάτων.

14 Συνδυασμένος κύκλος με ενσωματωμένη αεριοποίηση του καυσίμου (IGCC) Integrated Gasification Combined Cycle 1 2C+ H O+ O 2CO+ H 2 CO + H O CO + H

15 Κύρια χαρακτηριστικά τεχνολογίας IGCC üαυξημένος βαθμός απόδοσης της τάξεως 39% - 43% üμειωμένη παραγωγή στερεών καταλοίπων σε σχέση με καύση κονιοποιημένου καυσίμου και εστία ρευστοποιημένης κλίνης (αρνητικό των μονάδων PFBC) üβαθμωτή κατασκευή üχαμηλότερα επίπεδα εκπομπών NO x, SO 2 και CO 2 σε σχέση με συμβατικούς σταθμούς κονιοποιημένου καυσίμου

16 State-of-the-art IGCC τεχνολογίες Εγκαταστάσεις ανά τον κόσμο Electrical net power output (MW) Coal & Lignite Residues Fuel Oil & Petcoke Plaquemine (USA) Cool Water (USA) Wabash River (USA) Terre Haute (USA) Buggenum (NL) Tampa Electric (USA) Pernis (NL) Reno (USA) El Dorado (USA) Sarlux (I) ISAB (I) API (I) Singapore Puertollano (E) Delaware (USA) Pinon Pine USA) Year of commissioning

17 Προβλήματα και ερωτήματα που πρέπει να απαντηθούν üαεριοποίηση με αέρα ή οξυγόνο ; üαπαιτήσεις από το σύστημα τροφοδοσίας καυσίμου και τροποποιήσεις στους καυστήρες των αεριοστρόβιλων üκαθαρισμός του αερίου σε υψηλή θερμοκρασία üιδιότητες της τέφρας και επίδρασή τους στην λειτουργία του αεριοποιητή üσύζευξη όλων των υποσυστημάτων της μονάδος (πολυπλοκότητα των συστημάτων αυτομάτου ελέγχου) Εφαρμογή της τεχνολογίας σε ελληνικούς λιγνίτες üποια η αποδοτικότητα της μετατροπής ελληνικού λιγνίτη σε αέριο χρησιμοποιώντας ανταγωνιστικής τεχνολογίας αεριοποιητές; üποιες είναι οι δυνατότητες καύσης του παραγόμενου αερίου στους σημερινούς αεριοστρόβιλους; Οι ελληνικοί λιγνίτες έχουν μεγάλη περιεκτικότητα σε υγρασία, γεγονός που απαιτεί προξήρανσή τους προκειμένου να αποφευχθούν προβλήματα στον αεριοστρόβιλο και προκληθεί αστάθεια στην καύση

Καύση καυσίμου με οξειδωτικό αυξημένης περιεκτικότητας σε Ο 2 (Oxy-fuel) Υβριδικοί κύκλοι Χαμηλές εκπομπές NO x Ευκολότερη αποδέσμευση CO 2 Συνδυασμός καθαρών τεχνολογιών αξιοποίησης του λιγνίτη με

18 Καύση καυσίμου με οξειδωτικό αυξημένης περιεκτικότητας σε Ο 2 (Oxy-fuel) Υβριδικοί κύκλοι Χαμηλές εκπομπές NO x Ευκολότερη αποδέσμευση CO 2 Συνδυασμός καθαρών τεχνολογιών αξιοποίησης του λιγνίτη με κύριο στόχο τη γεφύρωση της διαφοράς που υπάρχει ανάμεσα στη θερμοκρασία λειτουργίας της ρευστοποιημένης κλίνης υπό πίεση ( ο C) και στις πολύ μεγαλύτερες επιτρεπόμενες θερμοκρασίες μοντέρνων αεριοστρόβιλων (γύρω στους 1250 ο C)

19 Εκπομπές (1)

20 Εκπομπές (2)

21 Συμβατικές τεχνολογίες αξιοποίησης άνθρακα (παρελθόν παρόν) Εκπομπές αερίων ρύπων Υβριδικά συστήματα PCC IGCC BFBC CFBC PFBC USC PF P-CFBC (μέλλον) Επιβάρυνση Περιβάλλοντος Εξυγίανση Περιβάλλοντος

22 Ευχαριστώ για την προσοχή σας

Σχετικά έγγραφα

Βελτίωση βαθμού απόδοσης συμβατικών σταθμών

Βελτίωση βαθμού απόδοσης συμβατικών σταθμών Εισηγητής: Τζολάκης Γεώργιος Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας Τμήμα Μηχανικών Διαχείρισης Ενεργειακών Πόρων Παγκόσμια Ενεργειακή Τάση Μέχρι το 2030 Πρόβλεψη διπλασιασμού