Integrasjon av dampforbruk mellom kraftverk og anlegg for CO2-fangst

Abstract

Dette er en termodynamisk evaluering av mulige integrasjonsmetoder for et CO2 fangst anlegg med rensing etter forbrenning, og et kombinert gasskraftverk. CO2 fangst krever store mengder energi. Den best utviklede teknologien for separasjon av CO2 fra røykgassen er bruk av absorbasjon. I en absorbasjonsprosess, har særlig aminregenereringen et høyt energiforbruk, med et behov på 3-4 MJ/(kg CO2 fanget). Andre absorbenter er under utvikling, med et mulig lavere energibehov ned til 1-2 MJ/(kg CO2).Den nødvendige energien til CO2 fangst kan bli tilført ved hjelp av varmeveksling med dampturbin-prosessen. Forholdet mellom varme tatt ut fra prosessen og det faktiske arbeidet tapt i dampturbinen på grunn av damputtakningen, er definert i dette prosjektet og gitt som α. Varmen bør helst trekkes ut som mettet damp, ved lavt ekserginivå og høy α. Damputtak gjøres vanligvis fra dampturbinen, hvor dampen er overopphetet. Det er også mulig å trekke ut damp i mettet tilstand, direkte fra kjelen der den genereres (HRSG). Simuleringer er gjort i dette prosjektet for å evaluere damputtak fra kjelen (HRSG), og sammenligne dette med uttak fra turbin casing eller crossover. En generell studie er gjort av de ulike alternativene ved varierende varmebehov. Deretter er fem case definert og studert i design og off-design tilstand.Simuleringene gjort viser at den tilgjengelige dampstrømmen i lavtrykkskokeren i kjelen hensiktsmessig kan brukes til varmeoverføring til amin regenereringsprosessen. Med et antatt behov på 3.8 MJ/(kg CO2), kan 20 % av varmen forsynes herfra. Resterende dampbehov bør tilføres ved uttak fra LP-IP crossover med vanninjeksjon. Med mer effektive aminer med et dampbehov ned til 1.0 MJ/(kg CO2), kan all varmen tilføres fra lavtrykkskokeren. Det er ikke anbefalt å gjøre designforandringer som reduserer kapasiteten i kjelen eller turbinen, for å oppnå en mer effektiv integrering med karbonfangstprosessen, da dette gir dårligere en dårligere varmeoverføring og lavere dampproduksjon her. I tillegg, ansees en mulig bypass av fangstanlegget som nødvendig, for å ikke begrense kraftverkets fleksibilitet.De ulike simulerte casene reagerer likt ved dellast. Det laveste trykknivået i dampturbinen bør holdes konstant ved bruk av struperegulering i IP-LP crossover, for å sikre at dampen til aminregenereringen holder seg over nødvendig trykknivå også ved dellast.