|
در اين مقاله روش جديد كاهش يا حذف دي اكسيد كربن و ديگر آلاينده هاي نيروگاههاي حرارتي از طريق تزريق دود خروجي از دودكش به چاه و داشتن احتراق مناسب ارائه مي شود. پارامترهاي اساسي در اين روش عبارتند از :
1- جداسازي اكسيژن از هوا
2- سيستم مخلوط كردن اكسيژن و سوخت گازي در مولد بخار
3- سيستم كنترل دماي احتراق با تزريق آب
4- سيستم جداسازي دي اكسيد كربن در كندانسور
5- سيستم تزريق دي اكسيد كربن به چاه
براي يك نيروگاه حرارتي متداول (50 - 100 MW) هزينه اضافي انرژي جهت تزريق آلاينده ها به چاه 20-28% مي باشد. در سيستم انرژي پاك (CES) كه نيتروژن و گازهاي ديگر قبل از احتراق از هوا جدا مي شوند ميزان افزايش هزينه انرژي جهت جداسازي آلاينده هاي احتراق 3.4% است. سيستم انرژي پاك بر اساس احتراق سوخت هيدروكربن با اكسيژن در كوره مي باشد. در اين مطالعه هيدروكربن مورد نظر گاز طبيعي (متان) مي باشد كه مي تواند شامل سوخت زغالي گاز شده نيز باشد. سيال عامل حاوي 90% بخار و 10% دي اكسيد كربن در شرايط احتراق استويكومتريك مي باشد.
محصولات احتراق متان و اكسيژن H2O , CO2 پس از عبور از توربين به كندانسور هدايت مي شوند. در كندانسور CO2 به سادگي از آن جدا شده و بخار آب تقطير مي گردد. CO2 تقريبا" خالص به چاه تزريق شده و آب تقطير شده به سيكل برگشت داده مي شود. شاخصه سيستم انرژي پاك افزايش هزينه فقط بميزان 3.4% جهت جداسازي CO2 و فشردن آن (تا 20.7 MPa ) و تزريق به چاه مي باشد. در يك نيروگاه معمولي امكان جداسازي CO2 و NOx وجودداردولي هزينه اضافي آن قابل رقابت با سيستم CES نميباشد.
سرمايه اوليه و جاري نيروگاه حرارتي CES كمتر از نيروگاههاي سيكل تركيبي بوده و راندمان حرارتي آن نيز بالاتر است. از طرف ديگر جداسازي اكسيژن از هوا نياز به تجهيزات خاص خود را دارد كه اين موجب افزايش توليد انرژي مي گردد. تركيب متان و اكسيژن در شرايط استويكومتريك در فشار 2.07 MPa موجب افزايش محصولات احتراق و همچنين افزايش دماي احتراق تا 3187 درجه سانتي گراد ميشود. با توجه به بالارفتن دماي بالاي سيكل كارنو اين مسئله موجب افزايش راندمان سيكل ميگردد. پيش بيني ميشود راندمان سيكل حرارتي براساس انرژي پاك (CES) با عملكردتوربين دردماي 1760 درجه سانتيگراد و فشار 22.1 Mpa تا 67% برسد. توربيني كه بتواند در اين دما كاركند تا 10 سال آينده عرضه خواهد شد.
محصولات احتراق ( 90% بخار و 10% CO2 ) به توربين فشار قوي ارسال مي شوند پس از عبور از توربين به ري هيتر رفته تا دماي آن جهت داشتن راندمان بالا افزايش يابد سپس از توربين هاي فشار متوسط و پايين عبور داده شده و به كندانسور هدايت مي شود. قسمتي از آب تقطير شده در كندانسور به سيكل (مولد بخار) برگشت داده مي شود. CO2 موجود در كندانسور توسط كمپرسور و پس از عبور از يك مبدل حرارتي (جهت جذب رطوبت موجود) به چاه تزريق مي گردد.
جداسازي CO2 درهرنوع نيروگاه حرارتي مستلزم هزينه ميباشد.جدول(1) ميزان هزينه مورد نياز در نيروگاه هاي مختلف را نشان ميدهد. واضح است جداسازي CO2 در نيروگاههاي متداول مقرون به صرفه نيست.
جدول (1) : ميزان انرژي لازم جهت جداسازي CO2 در نيروگاههاي مختلف
|
Plant Type, 100 MW Size |
Energy Penalty, % Output
Power |
|
CES Cycle
Combined Cycle
Gas Turbine Cycle
Conventional Steam
Cycle
|
3.4
20
28
41 to 45
|
جدول (2) مقايسه هزينه هاي توليد انرژي الكتريكي و پارامترهاي ديگر نيروگاههاي سيكل تركيبي و سيستم CES را نشان مي دهد.
جدول (2) : مقايسه هزينه هاي سيكل تركيبي و سيستم CES
|
Plant Operating Factors |
CES Cycle |
Combined Cycle |
|
Capacity (MW)
Thermal Efficiency (%)
Capital Installation Cost, ($/kW)
Natural Gas Cost ($/kg)
Oxygen Cost, ($/kg fuel)
CO2 Sequestering Power (% of Output Power)
Emissions of CO2 (kg/MWhr) with sequestering
Emissions of NOx (kg/MWhr) with sequestering |
100---------400
63---------- 67
460-- ------290
---- 0.139 ----
0.088---- 0.070
3.4-------- 3.2
------ 0.00--- ---
------ 0.00 ------ |
100-------- 400
50--------- 60
740 --------60
----- 0.139----
------ 0.00--- ---
20.3------- 17.0
60--------- 50
0.014 to 0.055 |
|
Unit costs |
|
Capital Cost ($/kWhr)
Fuel Cost ($/kWhr)
Maintenance Cost ($/kWhr)
Total Cost Without CO2 Sequestering ($/kWhr)
Total Cost With CO2 Sequestering ($/kWhr) |
0.008----- 0.005
0.027----- 0.023
0.004----- 0.002
0.039----- 0.030
0.040----- 0.031 |
0.013----- 0.008
0.020----- 0.017
0.005----- 0.003
0.038----- 0.028
0.048----- 0.034 |
هزينه توليد الكتريسيته درسيكل CES به ازاء هر KWh ،3 سنت بدون جداسازي CO2 و1/3 سنت با جداسازي CO2 است در صورتيكه اين هزينه براي سيكل تركيبي بترتيب 8/2 سنت و 4/3 سنت است.
منبع : سايت Clean energy
|
به سایت تخصصی اصناف و مشاغل ایران خوش آمدید.
