Analiza procesu membranowej separacji CO2 w supernadkrytycznym bloku węglowym

W artykule badano wpływ systemu separacji CO2 na sprawność węglowego bloku energetycznego. Do badań wybrano blok węglowy z kotłem pyłowym o mocy elektrycznej 900 MW i sprawności wytwarzania energii elektrycznej netto równej 45,46%. Przeprowadzono analizę doboru zarówno struktury układu, ciśnień oraz powierzchni modułów membranowych na stopień odzysku separowanego CO2 i jego czystość. Zaproponowano układ dwustopniowy, który umożliwia odseparowanie 90% CO2 z całkowitej emisji tego gazu z bloku energetycznego przy jego czystości równej 0,9. Przeprowadzono również analizę energetyczną zapotrzebowania na energię zarówno dla układu membranowej separacji jak i dla układu sprężania CO2 celem jego upłynnienia. Taka instalacja CCS wymaga doprowadzenia energii w ilości 142,36 MW (74,45 MW dla układu separacji i 67,91 MW dla instalacji sprężania), co odpowiada energochłonności procesu w ilości 0,94 MJ/kgCO2. Powoduje to obniżenie sprawności wytwarzania energii elektrycznej netto do poziomu 38,27%.

---

In this paper the influence of the CO2 separation system on the efficiency of a coal power plant was presented. For the analysis the pulverized coal power plant with the electric power rating at 900 MW and net efficiency equal to 45.46% was chosen. The analysis of the selection of a structure of the membrane module, pressure and the membrane surface area for CO2 recovery ratio and CO2 purity was performed. Two stage membrane module was proposed. This system allows to obtain CO2 purity at 0.9 and 90% separation degree of the total CO2 emission in the power plant. The analysis of the energy consumption of the CO2 membrane separation and CO2 compression process for its liquefaction was conducted. Such a CCS installation requires supply of the energy at the level of 142.36 MW (74.45 MW for the membrane separation and 67.91 MW for the CO2 compression) which corresponds to the energy intensity of the process equal to 0.94 MJ/kgCO2. It will decrease the electricity generation net efficiency to the level of 38.27%.