Modern Széntüzelésű Erőművek

Átírás

1 Modern Széntüzelésű Erőművek Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem I. félév Katona Zoltán Tel.:

2 Tematika A szén szerepe, jellemzői Széntüzelés, szén égése Szén tüzelés környezeti hatásai Erőművi széntüzelésű technológiák Fluidágyas technológiák I. Fluidágyas technológiák II. Szénelgázosítás Egyéb szénbázisú technológiák 2

3 Jelenlegi helyzet Fejlesztési irányok 700 C erőmű ütemterv, költség Hatásfok/költség Nyomás alatti szénportüzelés 3

4 Új erőművek összköltsége /MWh Menetrend-tartó Teljes terhelés: h/a CO 2 költség 10 /t CO 2 Fuel O&M CAPEX Alaperőmű teljes terhelés: h/a Atome. Feketeszén* CCGT Atome. Feketeszén* CCGT * Nem tengerparti telephely Üzembe helyezés: 2010, 2004 évi árbázison, 100% CO 2 kvóta vásárlás esetén. Amennyiben teljes CO2 kvótát megkapják az erőművek az első 14 évben, csökken a CCGT előnye mindkét terhelési esetben. 4

5 Merit order (CO2 kvóták hatása nélkül) Villamos energia Változó költsége Alapterhelésű import szenes erőmű összkököltsége Alapterhelésű import szenes erőmű változó kököltsége MW 5

6 USA Erőművi technológiák fejlesztése IGCC fejlesztés Eu 166 üzem világszerte Cél: 250 MW-ról 600 MW-ra, 42% hatásfokról 48%-ra %-al magasabb CAPEX mint szénportüz (1400 USD/kW). Cél: Zeró emisszió ű USC erőművek Több mint 400 szuperkritikus erőmű Jelenleg: 45 % hatásfok, cél: 50%+ Hőmérséklet növelési cél: 700/720 C, 350 bar Nyomásnövelési cél: 649 C, 414 bar Szuperkritikus CFBC erőművek Jelenleg: szubkritikus 300 MW (2002, USA) Építés alatt: 460 MW, 43% Hatásfokok: nettó, (alsó) fűtőérték bázison 6

7 jelenlegi státusz Nagy egységteljesítmény általános: MWe Legáltalánosabb típus: 166 bar, dobos kazánok Szuperkritikus és ultraszuperkritikus (276 bar, 552 C) gőzparaméterek elterjedtek (Benson kazánok: >>600 C, 350 bar) Erőmű hatásfok: 37-48% Kipróbált, jó technológia 2-szeres újrahevítés Gőzturbina standardizálás (packagelés) Spirális-bordázott forrcsövek: nedves gőz csőfalra centrifugálódik: alacsonyabb falhőmérséklet, egyenletesebb hőmérsékleteloszlás Függőleges csőelrendezés lehetséges Alacsony tömegáramú design itt is lehetséges. 7

8 Benson alacson tömegáramú kazán (2002 óta üzemben) 8

9 ű erőművek hatásfoka Kína Oroszország Világ Németország Jövő technológiája 9

10 ű erőművek hatásfoknövelése előnyei CO 2 kibocsátás csökkentése További hatásfoknövelés esetén CO 2 leválasztás. Primerenergia igény csökkentése Alacsonyabb változó költség Magas tüzelőanyagárak mellett növekvő versenyképesség. 10

11 Gőzparaméterek hatása (szénportüzelés) forrás: WCI report

12 Kényszeráramlású (egycsöves) kazánok Szuperkritikus kazánok ű erőművek hatásfoka 12

13 fejlesztési irányok Scholven erőmű (EON KW) kazán átalakítása, kísérleti hőátadó felületek beillesztése (COMTES700) Gőzparaméterek növelése hőmérséklet növelés: 400 MW, 375 bar, 700 C/ 720 C Nyomás növelés: 414 bar, 649 C Hatásfok: max. 51% Alkalmazott csőanyagok: forrcső/túlhevítő ausztenites és Ni ötvözetek Elgőzölögtető és túlhevítő szakasz: különböző anyagok hegesztése, csőívek, nagy méretek Túlhevítő felfüggesztés csatlakoztatása Koromfúvó erózió Oxigén korrózió 13

14 700 C-os Erőmű Ütemterv és költség Folyamatban levől R & T programok M COMTES700 erőmű 400 MW 700 C erőmű üzemeltetése 14

15 Fejlett szénportüzelés (AD700) The Advanced 700 C Pulverised Coal-fired Power Plant (ADPF) 350 bar 700 C 720 C G ECO C 7 40 mbar nettó hatásfok (hűtőtoronnyal) 50-51% [ugyanez kettős újrahevítéssel 53-54%] 15

16 50%+ erőművi fejlesztések Nickel bázisú anyagok: tűztérfal (HCM12, In 617), túlhevítők (Ausztenit + In 617, 740), kilépő kamrák frissgőzvezeték (In 617, C263), főgőzszelep (In 625, In 617), Turbinaház (In 625, In 617), turbinarotor (In 625, In 617) anyagtulajdonságok (kúszás), Kazán Nagy méretű szelepek Nickelalapú szerkezeti anyagok gőzturbina gyártási és hegesztési tulajdonságok, füstgázkorrózió, hőátadási tulajdonságok 600 C-os technológia hatásfoka: 45,4% 700 C-os technológia hatásfoka: 50% 16

17 X20 P91 Ausztenites acél Ni ötvözetek Hatásfoknövelés / költségnövekedés % költség 43 % hatásfokra vetítve % % % 45 % 47 % 51 % 17

18 Szerkezeti anyagok 18

19 Erőművi szénár Euró/t 50%+ erőmű gazdaságossága Gazdaságos Nem gazdaságos Legmagasabb szénár Ny-Eu, ~ évi átlagos szénár, Ny-Eu Legalacsonyabb szénár Ny-Eu, ~

20 Nyomás alatti szénportüzelés (PPCC) Szénpor tüzelése nyomás alatt Maximális folyékony salak és alkáli eltávolítása a füstgázból Expanzió gázturbinán Hagyományos HRSG SCR-DeNOx a HRSG-ben FGD HRSG után Nincs elgázosítás Nincs oxigén gyár Nincs magas hőm. hőcserélő Várható nettó hatásfok (LHV): feketeszén > 53 % lignit > 57 % 20

21 Nyomás alatti szénportüzelés (PPCC) szénpor folyékony salakeltávolítás alkálieltávolítás G gázturbina SCR gőzturbina G füstgáz levegő 21

22 Nyomás alatti szénportüzelés (PPCC) Főbb jellemzők Kombinált ciklusú erőmű C fokos füstgáz 20%- os tüzelőanyag csökkentés bar nyomású tüzelés 50-55% hatásfok 22

23 Oxyfuel 23