O nouă strategie de alimentare cu căldură pentru captarea CO2

1. Introducere

Este evaluată o nouă strategie pentru alimentarea echipamentelor de captare a dioxidului de carbon folosind căldura recuperată din aburul ieșit din turbina unui ciclu apă-abur.

Evaluarea este realizată folosind programul Aspen Plus unde au fost modelate: ciclul apă-abur, unitatea de captare a CO2-ului, compresor pentru CO2-ul captat și o pompă de căldură în două trepte aparținând unei centrale pe cărbune cu puterea nominală de 600 MW.

Au fost studiate efectele mediului de lucru, presiunea aburului la ieșirea din turbină, și efectul variației temperaturii asupra randamentului pompei de căldură.

Conform Agenției Internaționale pentru Energie (IEA), emisiile de dioxid de carbon datorate arderii combustibililor fosili pentru producerea energiei reprezintă una dintre principalele surse de gaze cu efect de seră din atmosferă, producerea de energie electrică în centralele pe cărbune eliberând aproximativ 1 mld tone CO2 anual. Astfel, dintre toate soluțiile propuse, absorbția din postcombustie pe bază de amine a fost identificată drept o tehnologie relativ matură și a fost adoptată în aplicații practice datorită performanțelor ridicate și instalării mai accesibile în centralele existente.

Cu toate acestea, consumul însemnat de energie necesar regenerării absorbanților de CO2 și strategia folosită până acum, aceea de extrage căldură din aburul turbinei, duce la scăderea randamentului termic și economic.

2. Dezvoltarea modelului

2.1. Ciclul apă-abur

Este aleasă o centrală pe cărbune de 600 MW localizată în nordul Chinei funcționând după parametrii din Tabelul 1

Parametru Unitate Valoare

Putere MW 600

Presiune abur la intrare MPa 16.67

Temperatură abur la intrare *C 5380

Debit t/h 1848.75

Presiune după reîncălzire MPa 3.312

Temperatură după reîncălzire *C 538

Presiune condensat kPa 15

Rata de încălzire a turbinei kJ/kWh 8063.6

Randament brut % 41.21

Randament net % 39.15

2.2. Sistemul pompei de căldură

Sistemul pompei de căldură servește drept legătura dintre sistemul de preîncălzitorul desorborului, sursa de căldură și aburul de evacuare din turbină în sistemul de ciclu apă-abur, pentru procesul de regenerare a instalației de tratare a CO2 din unitatea de captare.

Având în vedre scăderea randamentului unei pompe de căldură cu o singură treaptă în momentul în care aceasta funcționează într-un interval mare de temperaturi, a fost proiectată o altă pompă de căldură cu compresie în două trepte ce poate acoperi diferența de temperaturi dintre aburul turbinei și sistemul de preîncălzire.