Transcript Instytut Maszyn Przep*ywowych PAN 80
Slide 1
Instytut Maszyn Przepływowych PAN
Zakład Konwersji Energii
Fiszera 14, 80-952 Gdańsk
CZYSTE TECHNOLOGIE GAZOWE – SZANSĄ
DLA POMORZA .
Mgr inż. Paweł Ziółkowski
Mgr inż. Witold Zakrzewski
Mgr inż. Daniel Sławiński
Prof. dr hab. inż. Janusz Badur
Instytut Maszyn Przepływowych
im. R. Szewalskiego PAN
Nałęczów, 20-22 luty 2013
Slide 2
Instytut Maszyn Przepływowych PAN
Zakład Konwersji Energii
Fiszera 14, 80-952 Gdańsk
Plan prezentacji:
-
Bloki gazowo-parowe – stan obecny,
-
Gaz łupkowy – możliwości wykorzystania,
-
Czyste Technologie Gazowe,
-
Współpraca z inteligentną siecią elektroenergetyczną,
-
Podsumowanie.
Slide 3
Instytut Maszyn Przepływowych PAN
Zakład Konwersji Energii
Fiszera 14, 80-952 Gdańsk
Bloki gazowo – parowe w Polsce
Rys.1 Przekrój osiowy turbiny
gazowej (własność Siemens).
Rys.2 Przekrój osiowy bloku gazowo - parowego EC Gorzów (własność
EC Gorzów ).
Slide 4
Instytut Maszyn Przepływowych PAN
Zakład Konwersji Energii
Fiszera 14, 80-952 Gdańsk
Bloki gazowo – parowe w Polsce
Rys.3 Rozmieszczenie elektrociepłowni z turbinami gazowymi w Polsce.
Slide 5
Instytut Maszyn Przepływowych PAN
Zakład Konwersji Energii
Fiszera 14, 80-952 Gdańsk
Bloki gazowo – parowe w Polsce
Tabela 1 Dane bloków gazowo-parowych.
Slide 6
Instytut Maszyn Przepływowych PAN
Zakład Konwersji Energii
Fiszera 14, 80-952 Gdańsk
Gaz łupkowy możliwości wykorzystania.
Rys.4. Obszar występowania łupków dolnego paleozoiku potencjalnie
zawierających gaz ziemny (Paweł Poprawa, Państwowy Instytut Geologiczny).
Slide 7
Instytut Maszyn Przepływowych PAN
Zakład Konwersji Energii
Fiszera 14, 80-952 Gdańsk
Gaz łupkowy – możliwości wykorzystania.
Rys.5. Schemat układu wykorzystującego gaz łupkowy.
Slide 8
Instytut Maszyn Przepływowych PAN
Zakład Konwersji Energii
Fiszera 14, 80-952 Gdańsk
Czyste Technologie Gazowe.
Rys. 6.Schemat układu gazowo-parowego z zastosowaniem oksyspalania i recylkulacją spalin (ASU – stacja separacji tlenu,
C - sprężarka, C’ – dodatkowa sprężarka, CC – komora spalania, GT – turbina gazowo-parowa, HRSG – kocioł odzyskowy,
P – pompa, CON – skraplacz, R – rozdzielacz spalin, G – generator) – sprawność elektryczna 32,5 %.
Slide 9
Instytut Maszyn Przepływowych PAN
Zakład Konwersji Energii
Fiszera 14, 80-952 Gdańsk
Czyste Technologie Gazowe.
Rys.7. Schemat układu Brayton/odwrócony Brayton z zastosowaniem oksyspalania i recyrkulacją wody (ASU – stacja
separacji tlenu C - sprężarka, CC – komora spalania, GT – turbina gazowo-parowa, GT’ – dodatkowa turbina gazowa, P –
pompa, HE – wymiennik ciepła, CON – skraplacz, G – generator) – sprawność elektryczna 29,7 %.
Slide 10
Instytut Maszyn Przepływowych PAN
Zakład Konwersji Energii
Fiszera 14, 80-952 Gdańsk
Odwrócony obieg Braytona z zastosowaniem regeneracji
Rys.8 Układ turbiny gazowo-parowej z odwróconym obiegiem Braytona , z regeneracją ciepła i z
zastosowaniem oksyspalania i wychwytem CO2 – sprawność elektryczna 35,43 %.
Slide 11
Instytut Maszyn Przepływowych PAN
Zakład Konwersji Energii
Fiszera 14, 80-952 Gdańsk
Czyste Technologie Gazowe.
Rys.9. Schemat układu Brayton/odwrócony Brayton z zastosowaniem oksyspalania, recyrkulacją wody i
strumienicą do skraplania wody (ASU – stacja separacji tlenu C - sprężarka, CC – komora spalania, GT –
turbina gazowo-parowa, IN – strumienica, P – pompa, HE – wymiennik ciepła, R - rozdzielacz, G –
generator) – sprawność elektryczna - ?.
Slide 12
Instytut Maszyn Przepływowych PAN
Zakład Konwersji Energii
Fiszera 14, 80-952 Gdańsk
Współpraca z inteligentną siecią elektroenergetyczną.
Zaprezentowane powyżej układy mogą stabilizować pracę sieci zarówno w razie
spadku dostarczanej mocy przez OZE, jak i przy nagłym wzroście zapotrzebowania
na prąd elektryczny.
Dodatkowo przedstawione rozwiązanie charakteryzuje się małą mocą jednostek, co
będzie pozwalało na płynną i bezpieczną regulację w różnym zakresie zmian
zapotrzebowania na moc elektryczną – zapewniając wysoką sprawność konwersji
energii.
Slide 13
Instytut Maszyn Przepływowych PAN
Zakład Konwersji Energii
Fiszera 14, 80-952 Gdańsk
Podsumowanie:
Omówiono stan obecny polskich bloków gazowo parowych, gdzie sprawność
elektryczna turbiny gazowej w klasycznym układzie wynosi ok. 34,8 %, a całego
bloku 42%.
Sprawność elektryczna turbiny gazowo-parowej przy zastosowaniu odwróconego
obiegu Braytona, regeneracji, oksyspalania i wychwytu CO2 wynosi 35,5 % dla
temperatury tKS=1100 oC.
Z kolei sprawność elektryczna tej samej turbiny gazowo-parowej dla temperatury
tKS=1430 oC wynosi 42,8 %.
Równocześnie praktyczne wyeliminowanie emisji tlenku azotu i dwutlenku węgla.
Niniejsze rozwiązanie jest szansą na wykorzystanie zasobów gazu łupkowego w
sposób zapewniający czystość środowiska naturalnego i dywersyfikację źródeł energii.
Ponadto niniejsze układy mogą stanowić ważny element zapewniający prawidłową
pracę inteligentnej sieci elektrycznej.
Slide 14
Dziękuję za uwagę.
Instytut Maszyn Przepływowych PAN
Zakład Konwersji Energii
Fiszera 14, 80-952 Gdańsk
CZYSTE TECHNOLOGIE GAZOWE – SZANSĄ
DLA POMORZA .
Mgr inż. Paweł Ziółkowski
Mgr inż. Witold Zakrzewski
Mgr inż. Daniel Sławiński
Prof. dr hab. inż. Janusz Badur
Instytut Maszyn Przepływowych
im. R. Szewalskiego PAN
Nałęczów, 20-22 luty 2013
Slide 2
Instytut Maszyn Przepływowych PAN
Zakład Konwersji Energii
Fiszera 14, 80-952 Gdańsk
Plan prezentacji:
-
Bloki gazowo-parowe – stan obecny,
-
Gaz łupkowy – możliwości wykorzystania,
-
Czyste Technologie Gazowe,
-
Współpraca z inteligentną siecią elektroenergetyczną,
-
Podsumowanie.
Slide 3
Instytut Maszyn Przepływowych PAN
Zakład Konwersji Energii
Fiszera 14, 80-952 Gdańsk
Bloki gazowo – parowe w Polsce
Rys.1 Przekrój osiowy turbiny
gazowej (własność Siemens).
Rys.2 Przekrój osiowy bloku gazowo - parowego EC Gorzów (własność
EC Gorzów ).
Slide 4
Instytut Maszyn Przepływowych PAN
Zakład Konwersji Energii
Fiszera 14, 80-952 Gdańsk
Bloki gazowo – parowe w Polsce
Rys.3 Rozmieszczenie elektrociepłowni z turbinami gazowymi w Polsce.
Slide 5
Instytut Maszyn Przepływowych PAN
Zakład Konwersji Energii
Fiszera 14, 80-952 Gdańsk
Bloki gazowo – parowe w Polsce
Tabela 1 Dane bloków gazowo-parowych.
Slide 6
Instytut Maszyn Przepływowych PAN
Zakład Konwersji Energii
Fiszera 14, 80-952 Gdańsk
Gaz łupkowy możliwości wykorzystania.
Rys.4. Obszar występowania łupków dolnego paleozoiku potencjalnie
zawierających gaz ziemny (Paweł Poprawa, Państwowy Instytut Geologiczny).
Slide 7
Instytut Maszyn Przepływowych PAN
Zakład Konwersji Energii
Fiszera 14, 80-952 Gdańsk
Gaz łupkowy – możliwości wykorzystania.
Rys.5. Schemat układu wykorzystującego gaz łupkowy.
Slide 8
Instytut Maszyn Przepływowych PAN
Zakład Konwersji Energii
Fiszera 14, 80-952 Gdańsk
Czyste Technologie Gazowe.
Rys. 6.Schemat układu gazowo-parowego z zastosowaniem oksyspalania i recylkulacją spalin (ASU – stacja separacji tlenu,
C - sprężarka, C’ – dodatkowa sprężarka, CC – komora spalania, GT – turbina gazowo-parowa, HRSG – kocioł odzyskowy,
P – pompa, CON – skraplacz, R – rozdzielacz spalin, G – generator) – sprawność elektryczna 32,5 %.
Slide 9
Instytut Maszyn Przepływowych PAN
Zakład Konwersji Energii
Fiszera 14, 80-952 Gdańsk
Czyste Technologie Gazowe.
Rys.7. Schemat układu Brayton/odwrócony Brayton z zastosowaniem oksyspalania i recyrkulacją wody (ASU – stacja
separacji tlenu C - sprężarka, CC – komora spalania, GT – turbina gazowo-parowa, GT’ – dodatkowa turbina gazowa, P –
pompa, HE – wymiennik ciepła, CON – skraplacz, G – generator) – sprawność elektryczna 29,7 %.
Slide 10
Instytut Maszyn Przepływowych PAN
Zakład Konwersji Energii
Fiszera 14, 80-952 Gdańsk
Odwrócony obieg Braytona z zastosowaniem regeneracji
Rys.8 Układ turbiny gazowo-parowej z odwróconym obiegiem Braytona , z regeneracją ciepła i z
zastosowaniem oksyspalania i wychwytem CO2 – sprawność elektryczna 35,43 %.
Slide 11
Instytut Maszyn Przepływowych PAN
Zakład Konwersji Energii
Fiszera 14, 80-952 Gdańsk
Czyste Technologie Gazowe.
Rys.9. Schemat układu Brayton/odwrócony Brayton z zastosowaniem oksyspalania, recyrkulacją wody i
strumienicą do skraplania wody (ASU – stacja separacji tlenu C - sprężarka, CC – komora spalania, GT –
turbina gazowo-parowa, IN – strumienica, P – pompa, HE – wymiennik ciepła, R - rozdzielacz, G –
generator) – sprawność elektryczna - ?.
Slide 12
Instytut Maszyn Przepływowych PAN
Zakład Konwersji Energii
Fiszera 14, 80-952 Gdańsk
Współpraca z inteligentną siecią elektroenergetyczną.
Zaprezentowane powyżej układy mogą stabilizować pracę sieci zarówno w razie
spadku dostarczanej mocy przez OZE, jak i przy nagłym wzroście zapotrzebowania
na prąd elektryczny.
Dodatkowo przedstawione rozwiązanie charakteryzuje się małą mocą jednostek, co
będzie pozwalało na płynną i bezpieczną regulację w różnym zakresie zmian
zapotrzebowania na moc elektryczną – zapewniając wysoką sprawność konwersji
energii.
Slide 13
Instytut Maszyn Przepływowych PAN
Zakład Konwersji Energii
Fiszera 14, 80-952 Gdańsk
Podsumowanie:
Omówiono stan obecny polskich bloków gazowo parowych, gdzie sprawność
elektryczna turbiny gazowej w klasycznym układzie wynosi ok. 34,8 %, a całego
bloku 42%.
Sprawność elektryczna turbiny gazowo-parowej przy zastosowaniu odwróconego
obiegu Braytona, regeneracji, oksyspalania i wychwytu CO2 wynosi 35,5 % dla
temperatury tKS=1100 oC.
Z kolei sprawność elektryczna tej samej turbiny gazowo-parowej dla temperatury
tKS=1430 oC wynosi 42,8 %.
Równocześnie praktyczne wyeliminowanie emisji tlenku azotu i dwutlenku węgla.
Niniejsze rozwiązanie jest szansą na wykorzystanie zasobów gazu łupkowego w
sposób zapewniający czystość środowiska naturalnego i dywersyfikację źródeł energii.
Ponadto niniejsze układy mogą stanowić ważny element zapewniający prawidłową
pracę inteligentnej sieci elektrycznej.
Slide 14
Dziękuję za uwagę.