Analizy efektywności energetycznej i ekonomicznej modernizacji elektrowni węglowych na nadkrytyczne parametry pary świeżej za pomocą wysokotemperaturowego reaktora jądrowego HTGR i turboekspandera TE

W artykule przedstawiono analizy termodynamiczną i ekonomiczną modernizacji elektrowni węglowej na nadkrytyczne parametry pary świeżej do bloku bezemisyjnego. Modernizacja polega na zastąpieniu kotła węglowego wysokotemperaturowym reaktorem jądrowym HTGR, turboekspanderem TE i wytwornicą pary SG. W elektrowni realizowane są wówczas w układzie hierarchicznym dwa obiegi. Dodatkowy, wysokotemperaturowy obieg Joule’a z helem jako czynnikiem obiegowym i sprzężony z nim dotychczasowy, niskotemperaturowy obieg Clausiusa-Rankine’a. Moc elektrowni sprzed modernizacji NelTP pozostaje przy tym bez zmian, gdyż wszystkie strumienie mas i parametry termiczne wody oraz pary w obiegu Clausiusa-Rankine’a realizowanego w części parowej zmodernizowanej elektrowni nie zmieniają się, są takie same, jakie były przed modernizacją. To zastępujące kocioł węglowy CFB nowe urządzenia, HTGR, TE itd. „dopasowują” się do parametrów termodynamicznych istniejącej elektrowni. Natomiast moc całkowita zmodernizowanej elektrowni jest większa o moc turboekspandera NelTE. Bardzo znacząco większa jest przy tym efektywność ekonomiczna zmodernizowanej elektrowni w porównaniu z jej efektywnością sprzed modernizacji, nawet w sytuacji, gdy nie ma opłat za emisję dwutlenku węgla.

---

Presented are thermodynamic and economic analyses of a supercritical live steam parameters hard coal-fired power plant modernization to an emission-free block. This modernization consists in the replacement of a coal boiler with a high-temperature nuclear reactor HTGR, turboexpander TE and a steam generator SG. So, there are then in the power plant realized two cycles in a hierarchical system – an additional high-temperature Joule cycle with helium as the circulation agent and the coupled with it the hitherto used low-temperature Clausius-Rankin cycle. The output of the power plant from before the modernization NelTP stays the same as all mass streams and thermal parameters of water and steam in the Clausius-Rankin cycle realized in the steam part of the modernized power plant do not change – they are exactly as they were before the modernization. The new installations like HTGR, TE etc. replacing the coal-fired boiler CFB „adjust” to thermodynamic parameters of the existing power plant but its total capacity after modernization is increased by the output of the turboexpander NelTE. The economic efficiency of the modernized power plant also grows significantly in comparison with its efficiency from before the modernization even in the situation when there are no CO2 charges.