Modern Széntüzelésű Erőművek



Hasonló dokumentumok
Modern Széntüzelésű Erőművek

Modern Széntüzelésű Erőművek

Elgázosító CHP rendszer. Combined Heat & Power

Biomasszák energe/kai hasznosításának lehetőségei elgázosítással és pirolízissel

Energiagazdálkodás és környezetvédelem 4. Előadás

GÁZTISZTÍTÁSI, GÁZNEMESÍTÉSI ELJÁRÁSOK ÖSSZEHASONLÍTÁSA

MECHATRONIKAI MÉRNÖKI ALAPSZAK. Hulladékégetők füstgáztisztítása

Környezetvédelmi eljárások és berendezések

Ermvek energetikai folyamatai

Hagyományos és modern energiaforrások

ENERGIA. Üzemanyag szénből. Közbenső elgázosítás. Tárgyszavak: szén; szénhidrogén; földgáz; Fischer-Tropsch reakció.

Energiagazdálkodás és környezetvédelem 3. Előadás

Környezetvédelmi eljárások és berendezések. Gáztisztítási eljárások május 2. dr. Örvös Mária

Tüzeléstan előadás Dr. Palotás Árpád Bence

MAGYAR KAPCSOLT ENERGIA TÁRSASÁG COGEN HUNGARY. A biogáz hasznosítás helyzete Közép- Európában és hazánkban Mármarosi István, MKET elnökségi tag

Energia- és Minőségügyi Intézet Tüzeléstani és Hőenergia Intézeti Tanszék. Energiahordozók

PiAndTECH FluidKAT katalitikus izzóterek

Dioxin/furán leválasztás (PCDD/PCDF) dr. Örvös Mária

MŰANYAG HULLADÉK HASZNOSÍTÓ BERENDEZÉS

Kémiai egyensúlyok [CH 3 COOC 2 H 5 ].[H 2 O] [CH3 COOH].[C 2 H 5 OH] K = k1/ k2 = K: egyensúlyi állandó. Tömeghatás törvénye

Ipari vizek tisztítási lehetőségei rövid összefoglalás. Székely Edit BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék

Hulladékból energiát technológiák vizsgálata életciklus-elemzéssel kapcsolt energiatermelés esetén Bodnár István

Kazánok. Hőigények csoportosítása és jellemzőik. Hőhordozó közegek, jellemzőik és főbb alkalmazási területeik

A szén dioxid leválasztási és tárolás energiapolitikai vonatkozásai

Tüzelőanyagok fejlődése

Bodnár István PhD hallgató Miskolci Egyetem Sályi István Gépészeti Tudományok Doktori Iskola

Szilárd biomassza energetikai hasznosíthatóságának vizsgálata a Tiszai Erőmű telephelyén

Kémiai kötések és kristályrácsok ISMÉTLÉS, GYAKORLÁS

A biomassza rövid története:

MELLÉKLETEK MAGYARORSZÁG ÁTMENETI NEMZETI TERVE CÍMŰ DOKUMENTUMHOZ

Kémiai reakciók sebessége

a NAT /2013 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

Nagy teljesítményű tüzelőberendezések emisszió vizsgálata március 22. Előadó: Engel György

A szén-dioxid megkötése ipari gázokból

A feladatok megoldásához csak a kiadott periódusos rendszer és számológép használható!

Modern Széntüzelésű Erőművek

Az égés és a füstgáztisztítás kémiája

Curie Kémia Emlékverseny 2018/2019. Országos Döntő 7. évfolyam

Füstgázhűtés és hőhasznosítás

Innovációs leírás. Hulladék-átalakító energiatermelő reaktor

Az egyensúly. Általános Kémia: Az egyensúly Slide 1 of 27

Pirolízis a gyakorlatban

Energia előállítása állati tetemekből húslisztet elégető erőműben

BARNASZENEK ELGÁZOSÍTÁSA VEGYIPARI FELHASZNÁLÁSRA. dr. habil. Raisz Iván

MÉRÉSI JEGYZŐKÖNYV. A mérési jegyzőkönyvet javító oktató tölti ki! Kondenzációs melegvízkazám Tanév/félév Tantárgy Képzés

Természetes vizek, keverékek mindig tartalmaznak oldott anyagokat! Írd le milyen természetes vizeket ismersz!

HULLADÉK ÉGETÉS X. Előadás anyag

STATOX 501 telepíthető gázmonitor. Műszaki adatok

A kén tartalmú vegyületeket lúggal főzve szulfid ionok keletkeznek, amelyek az Pb(II) ionokkal a korábban tanultak szerint fekete csapadékot adnak.

SiC kerámiák. (Sziliciumkarbid)

Mérnöki alapok 8. előadás

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet (12/2013. (III. 28.) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

Az egyensúly. Általános Kémia: Az egyensúly Slide 1 of 27

1. feladat Összesen: 8 pont. 2. feladat Összesen: 11 pont. 3. feladat Összesen: 7 pont. 4. feladat Összesen: 14 pont

Környezetvédelem (KM002_1)

ÖSSZEFOGLALÓ. I. Áttekintés

Biogáz Biometán vagy bioföldgáz: Bio-CNG

Füstgáztisztitás biomassza-tüzelésű erőmüvekben

1. feladat Összesen: 26 pont. 2. feladat Összesen: 20 pont

Tüzelőberendezések Általános Feltételek. Tüzeléstechnika

Égéshő: Az a hőmennyiség, amely normál állapotú száraz gáz, levegő jelenlétében CO 2

RÉSZLETEZŐ OKIRAT a NAH /2016 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

RÉSZLETEZŐ OKIRAT (2) a NAH /2016 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

T I T - M T T. Hevesy György Kémiaverseny. A megyei forduló feladatlapja. 8. osztály. A versenyző jeligéje:... Megye:...

A LÉGKÖR SZERKEZETE ÉS ÖSSZETÉTELE. Környezetmérnök BSc

6. változat. 3. Jelöld meg a nem molekuláris szerkezetű anyagot! A SO 2 ; Б C 6 H 12 O 6 ; В NaBr; Г CO 2.

hőmérséklet reakcióidő, szemcsenagyság, keveredés

Halmazállapot-változások

MCS. MCS - Gázérzékelők

Európa szintű Hulladékgazdálkodás

Indikátorok. brómtimolkék

MÓDOSÍTOTT RÉSZLETEZŐ OKIRAT (2) a NAH /2014 nyilvántartási számú (2) akkreditált státuszhoz

Szennyvíziszap dezintegrálási és anaerob lebontási kísérlete. II Ökoenergetika és X. Biomassza Konferencia Lipták Miklós PhD hallgató

SZŰKÍTETT RÉSZLETEZŐ OKIRAT (1) a NAH /2014 nyilvántartási számú (2) akkreditált státuszhoz

Előadó: Varga Péter Varga Péter

Iszapkezelés, biogáz előállítás és tisztítás

Kémia OKTV 2006/2007. II. forduló. A feladatok megoldása

Tiszta széntechnológiák

Légszennyezés. Molnár Kata Környezettan BSc

T I T - M T T. Hevesy György Kémiaverseny. országos dönt. Az írásbeli forduló feladatlapja. 8. osztály. 2. feladat:... pont. 3. feladat:...

Sav bázis egyensúlyok vizes oldatban

1. Gázok oldhatósága vízben: Pa nyomáson g/100 g vízben

23/2001. (XI. 13.) KöM rendelet

a NAT /2008 számú akkreditálási ügyirathoz

Szárazjeges tisztítás hatásai hegesztő szerszámokon 2012 GESTAMP 0

Nemzeti Akkreditáló Hatóság. RÉSZLETEZŐ OKIRAT a NAH /2016 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA

1. feladat Összesen: 15 pont. 2. feladat Összesen: 10 pont

Regionális nemzeti nemzetközi energiastratégia

8. osztály 2 Hevesy verseny, megyei forduló, 2004.

Nemzeti Akkreditáló Testület. RÉSZLETEZŐ OKIRAT a NAT /2014 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

Laboratóriumi technikus laboratóriumi technikus Drog és toxikológiai

KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁS LEVEGŐSZENNYEZÉS, A SZTRATOSZFÉRIKUS ÓZONRÉTEG ELVÉKONYODÁSA, GLOBÁLIS KLÍMAVÁLTOZÁS

Lánghegesztés és lángvágás

MÓDOSÍTOTT RÉSZLETEZŐ OKIRAT (1) a NAH /2016 nyilvántartási számú (1) akkreditált státuszhoz

Agrár-környezetvédelmi Modul Agrár-környezetvédelem, agrotechnológia. KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁSI MÉRNÖKI MSc

Lég- és iszapleválasztás elmélete és gyakorlati megoldásai. Kötél István Flamco Kft

A 27/2012. (VIII. 27.) NGM rendelet (29/2016. (VIII. 26.) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

Adatgyűjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb műszerei

Termokémia. Hess, Germain Henri ( ) A bemutatót összeállította: Fogarasi József, Petrik Lajos SZKI, 2011

Átírás:

Modern Széntüzelésű Erőművek Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 2008-2009 I. félév Katona Zoltán zoltan.katona@eon-energie.com Tel.: 06-30-415 1705 1

Tematika A szén szerepe, jellemzői Széntüzelés, tüzelési eljárások Szén tüzelés környezeti hatásai Erőművi széntüzelésű technológiák Szénportüzelés Fluidágyas technológiák Szénelgázosítás Egyéb szénbázisú technológiák 2

Kombinált ciklusú erőmű integrált szénelgázosítással (IGCC) IGCC kapcsolása IGCC reaktor fajták, technológiák Szénelgázosítás folyamata Környezetvédelem 3

IGCC jelenlegi helyzete USA IGCC fejlesztés 166 üzem világszerte Cél: 250 MW-ról 600 MW-ra, 42% hatásfokról 48%-ra. 15-20%-al magasabb CAPEX mint szénportüz (1400 USD/kW). Cél: Zeró emisszió 4

IGCC jelenlegi helyzete A részesedés földrészekre lebontva És országokra 5

IGCC jelenlegi helyzete 6

IGCC jövőképe 7

IGCC kapcsolása IGCC: kombinált ciklusú erőmű integrált szénelgázosítással Magasabb hatásfok csak kombinált ciklusú erőműben érhető el. Feladat: szén alkalmazása kombinált ciklusú erőműben. PFBC hátránya: alacsony füstgázhőmérséklet miatt alacsony hatásfok + hő bypass nagy aránya. IGCC: szén eltüzelése helyett gáznemű tüzelőanyag előállítása szénből és eltüzelés egy CCGT-ben, Szénelgázosítás: magas nyomáson és hőmérsékleten vízgőz és C reakciója + részleges égés = szintézisgáz Szintézisgáz: H2, CO, CH4, H2O, CO2 valamint H2S, N2, Ar, salak IGCC részei: Szénelgázosító egység Oxigén gyár Kombinált ciklusú erőmű Szénelgázosító egység: gázgenerátor reaktor, gázhűtő és gáztisztító berendezés 8

IGCC kapcsolása szénfogadás, tárolás szén N 2 szén előkészítés (aprítás, szén-víz emulzió) levegő oxigén gyár O 2 gőz szénelgázosítás üveges salak közepes fűtőértékű gáz gázhűtés és poreltávolítás pernye hulladék víz hűtött pormentes gáz gáztisztítás Claus tisztított gáz kén kombiciklus levegő N 2 villamos energia 9

IGCC kapcsolása 10

IGCC reaktor fajták Fix ágyas reaktorok: reaktor hőmérséklet: 800-1000 C, de új típusoknál 2000 C Nyomás: 10-100 bar Szénszemcse méret: 3-30 mm Keletkező gázösszetétel: H2O, CH4, CO2 Fluidágyas reaktorok: reaktor hőmérséklet: 800-1000 C Nyomás: 10-25 bar Szénszemcse méret: 1-5 mm Keletkező gázösszetétel: H2, CO, H2O, CH4, CO2 Szállóporos (átáramlásos) reaktorok) reaktor hőmérséklet: 1500-1900 C Nyomás: 25-40 bar Szénszemcse méret: 0,1 mm Keletkező gázösszetétel: H2, CO Olvadt vasfürdős reaktor 11

Reaktor típusok és technológiák 12

Reaktor típusok és technológiák Fix ágyas reaktorok: első reaktor Lurgi, továbbfejlesztve British Gas-Lurgi Fluidágyas reaktorok: Szállóporos U-gas KRW Winkler, tovább fejlesztve HTW Texaco Shell DOW Prenflow GSP VEW 13

Reaktor típusok és technológiák 14

Reaktor típusok és technológiák Forrás:Third International Conference on Clean Coal Technologies for our Future, 15-17 May 2007, Sardinia, Italy 15

Szénelgázosítás folyamata Szénelgázosítás: igen komplex, eddig még nem teljesen ismert sok egymástól függő reakció jellemzi Elgázosítás két részből áll: kigázosítás (illó távozása) és elgázosítás A kigázosítással nyerhető termékek leginkább a hőmérséklettől függenek. 260-760 C között főleg fenolok, olajok, kátrányok és metán keletkezik. 760 C felett ezek tovább bomlanak és főleg H2 és CO lesz a gázban. Szénelgázosítás egyszerűen: karbon részleges elégetése oxigénhiányos (redukáló) atmoszférában valamint C és vízgőz reakciója. Magas hőmérséklet + szén + víz + O2 (szub-sztöchiometrikus mennyiségben). C, O2, H2O és H2 reakcióiról van szó. H2 magában a folyamatban keletkezik. A keletkező gáz: szintézis gáz CO-ban és H2-ben gazdag közepes fűőértékű gáz. 16

Szénelgázosítás folyamata reakció megnevezés típus Energia kj/kg C+O 2 CO 2 égés exoterm + 283, 080 C+1/2O 2 CO Részleges égés exoterm + 110, 720 C+H 2 OCO+H 2 elgázosítás endoterm - 131, 420 C+CO 2 CO Douduard endoterm - 172, 500 CO+H 2 OCO 2 + H 2 vízbontás exoterm + 41, 170 C+2H 2 CH 4 Metán termelés exoterm + 74, 900 CO+3H 2 CH 4 + H 2 O Metán termelés exoterm + 206, 320 17

Hő bypass A szénelgázosításhoz gőz, hő és magas hőmérséklet szükséges. Ezekből a reakciókból kémiai anyagok és hő keletkezik. Úgy kell a folyamatot szabályozni, hogy több hő keletkezzen, mint amennyi szükséges, illetve felhasznált. Ezt a hőt a szén részleges elégetésével fedezzük. A szén fűtőértékének 10%-át használjuk fel fix ágyas reaktornál a szénelgázosításra. Ez az arány fluidágyas reaktornál 20%, szállóporos reaktornál 30 %. A fűtőérték többi része direktben a gázturbinán hasznosul. Ez az arány leginkább az elgázosítás hőmérsékletétől függ. A szállóporos reaktort kell a legjobban hűteni, a magas elgázosítási hőmérséklet miatt. A hűtéssel elvont hővel gőzt fejlesztünk, ami a gőzturbinán hasznosul. Ezt a hő bypass-t minimalizálni kell, mert ez a hő megkerüli a gázturbinát és így egy alacsonyabb hatásfokú körfolyamatban hasznosul. 18

Hő bypass 19

Szénelgázosítás, folyt. A szintézisgáz összetétele attól függ, melyik reakció lesz gyorsabb a másiknál. Ez függ a: Hőmérséklettől Nyomástól A betáplált anyagok kémiai összetételétől A keletkező szintézisgáz összetételétől Nagyobb nyomáson és alacsony hőmérsékleten a metántermelés a hangsúlyosabb (70 bar, 760-920 C) Alacsony nyomás, magas hőmérséklet (<70 bar, >1000 C): szénelgázosítási reakció, azaz magasabb H2 és CO koncentráció az eredmény (mivel endoterm, több hő kell). 20

Szénelgázosítás, folyt. 21

Gáztisztítás Lényeges különbség van a magas és alacsonyhőmérsékletű gáztisztítás között: hő bypass Nem célunk, hogy lehűtsük a gázokat. A technológia viszont megkíván valamekkora hőelvonást. Elgázosító falának hűtése + hőmérsékletszabályozás Füstgázmosás (szállópor és kátrány eltávolítása) Füstgáztisztító berendezések védelme Gázturbina hőmérséklet korlátja Olyan technológiát kell kifejleszteni, amely magas hőmérsékleten tudja a szintézisgázt tisztítani 22

Hideg gáztisztítás 150 C alatt A feladat függ a szénelgázosító típusától: más a gázösszetétel Kettős feladat: környezetvédelem, tisztító utáni berendezések védelme (különösen a gázturbina védelme). A gázturbinát különösen a szállóportól kell védeni: erózió és porlerakódás a lapátokon, valamint korrózió a lekondenzálódó aerosolok és alkáli fémsók. Gázturbina védelmi koncentráció értékei: Por <40 micron: 20-30 mg/m3 Alkáli fémek, Na, K: 0,05-0,08 ppm Halogének, Cl, F: 0,4-0,6 ppm Vanádium: 0,03-0,05 ppm 23

Hideg gáztisztítás Szennyező anyagok: Por: hamu + el nem gázosodott szénpor Kéntartalmú gázok: főleg H2S (90-95%, kb. 500-1000 ppm tisztítás előtt), COS, CS2. Nox CO2 Szállópor eltávolítás Ciklon Gázmosás Védi az utána jövő gáztisztító berendezéseket a szilárd anyagoktól és el nem reagált szerves anyagoktól (kátrányok, olajok), amelyek ott lerakódnának. A leválasztott finom szénport és el nem reagált szénhidrogéneket visszavisszük a reaktorba. Gázmosás közben a poron kívül más, vízben jól oldódó anyag is eltávolítható (NH3, HCN és savas halogének: HCl, HF, HI) 24

Hideg gáztisztítás 25

Hideg gáztisztítás Savas gázok eltávolítása Folyékony oldószerekkel vonjuk ki a savas gázokat a poreltávolító gázmosás után. Fizikai abszorpció: megnöveljük a gáz oldódó képességét (hőmérséklet és nyomás változással) Kémiai abszorpció: kémiai reakcióba lép az oldószerrel Nagy kontakt felületre van szükség: vékony filmet hozunk létre a tisztító tornyokban. Az üzemi nyomás, hőmérséklet, ph határozzák meg alapvetően, hogy milyen vegyületeket tudunk kivonni. Ha eladható vegyületet akarunk kinyerni (pl. tiszta kénsav), akkor az oldószert különálló tartályban, megfelelő körülmények között kell regenerálnunk. A fizikai és kémiai oldószerek közötti választás függ az adott gáz koncentrációjától, parciális nyomásától. Fizikai oldószereket általában nyomás csökkentésével, kémiai oldószereket melegítéssel lehet regenerálni. 26

Hideg gáztisztítás 27

Hideg gáztisztítás Fizikai oldószerek: Erőteljesebb hűtést igényel: lehet 10/-30 C-tól (Rectisol) 40 C-ig (Selexol). Nyomás: 20-30 bar Főleg H2S eltávolítására (magas parciális nyomás). Szerves oldószerekkel működnek: pl. metanol., polietilén glikol dimetilétere Kémiai oldószerek: Pl. kálium karbonát vizes oldata. Hőmérséklet: max. 90 C Nyomás: 22 bar Eljárások: Benfield, Stretford Regeneráció: felforralják. Káliumnak nem szabad a turbinára jutnia! 28

Forró gáztisztítás 500-700 C között Részei: részleges hűtő Ciklon és filter Halogén eltávolítás Kén eltávolítás Filter: legelterjedtebb a kerámia gyertyás megoldás Sűrű cake alakul ki a felületén, ez fog szűrni A finom karbonszemcséket nehezen tudja kiszűrni A szűrő SiC és alumínium szilikát tartalma krakkolja a kátrányokat 98,6-99,5% hatásfok érhető el. Problémák: törékeny, a hősokkot és fizikai igénybevételt nem bírja: magas karbantartási költség. 29

Forró gáztisztítás Kéntelenítés: Fluidágyas reaktorban: mészkő és dolomit hozzáadás Gáztisztítás szorbensekkel: Vasoxid, cinkoxid, cinkferrit, cinktitanát 30

Forró gáztisztítás 31

Környezetvédelem 32

Környezetvédelem 33

CCS oxyfuel oldószerek (tüzelés utáni leválasztás) 34

CCS 35

CCS 36

CCS 37

CCS 38