wykorzystanie zasobÓw wĘgla w ukŁadach zgazowania
DESCRIPTION
WYKORZYSTANIE ZASOBÓW WĘGLA W UKŁADACH ZGAZOWANIA. Marek Ściążko Krzysztof Dreszer Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla 25 września 2006. Przewidywany wzrost temperatury i oczekiwana redukcja CO2. TECHNOLOGIE CZYSTEGO WĘGLA. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: WYKORZYSTANIE ZASOBÓW WĘGLA W UKŁADACH ZGAZOWANIA](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012404/568140b0550346895dac709a/html5/thumbnails/1.jpg)
WYKORZYSTANIE ZASOBÓW WĘGLA W UKŁADACH
ZGAZOWANIA
Marek Ściążko
Krzysztof Dreszer
Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla
25 września 2006
![Page 2: WYKORZYSTANIE ZASOBÓW WĘGLA W UKŁADACH ZGAZOWANIA](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012404/568140b0550346895dac709a/html5/thumbnails/2.jpg)
Przewidywany wzrost temperatury i oczekiwana redukcja CO2
0
1
2
3
4
1800 1850 1900 1950 2000 2050
Lata
Wzr
ost
tem
per
atu
ry [
C]
Zmierzony wzrost globalnej temperatury
Przewidywany wzrost temperatury
0
5
10
15
20
25
1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100
Rok Kalendarzowy
Gt C
/rok
IS 92a
WRE 550
SCENARIUSZE ROZWOJU:
![Page 3: WYKORZYSTANIE ZASOBÓW WĘGLA W UKŁADACH ZGAZOWANIA](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012404/568140b0550346895dac709a/html5/thumbnails/3.jpg)
TECHNOLOGIE CZYSTEGO WĘGLA
PIROLIZASPALANIE ZGAZOWANIE
MECHANICZNAPRZERÓBKA
WĘGLA
ENERGIAELEKTRYCZNA
CIEPŁOGAZ
SYNTEZOWYDLA CHEMII
![Page 4: WYKORZYSTANIE ZASOBÓW WĘGLA W UKŁADACH ZGAZOWANIA](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012404/568140b0550346895dac709a/html5/thumbnails/4.jpg)
ZINTEGROWANY SYSTEM ENERGETYCZNY – STRATEGIA NA 1szą połowę XXI WIEKU
ZGAZOWANIE
WYDZIELANIEWODORU
SYNTEZAPALIW
SYNTEZAMETANOLU
TURBINAGAZOWA
Wodór
Paliwasilnikowe
Metanol
Energiaelektryczna
Gaz procesowy
![Page 5: WYKORZYSTANIE ZASOBÓW WĘGLA W UKŁADACH ZGAZOWANIA](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012404/568140b0550346895dac709a/html5/thumbnails/5.jpg)
Rozwój technologii energetycznych
Separacja CO2
Technologiepo 2015
Technologiepo 2025
Technologie po 2020
Po spalaniu
Oxyspalanie
IGCC
Poligeneracja
Chemicznytransfer tlenuMineralizacja
CO2
Ogniwa paliwowe
Karbonizacja/dekarbonizacja
Wg Vattenfall
![Page 6: WYKORZYSTANIE ZASOBÓW WĘGLA W UKŁADACH ZGAZOWANIA](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012404/568140b0550346895dac709a/html5/thumbnails/6.jpg)
Opcje technologiczne
Spalanieklasyczne
Zgazowanie
Spalanie wtlenie
SeparacjaCO2
Zgazowanie
Sep
arac
ja p
owie
trza
Reforminggazu
Spalanie
Reforminggazu
Spalanie
Syntezachemiczna
SeparacjaCO2
Powietrze
En. elektryczna iciepło CO2
N2, O2,H2O
En. elektryczna i ciepło
CO2, H2O
CO2, H2O
En. elektryczna iciepło
H2O
Metanol
H20
CO2
Po
lig
ener
acja
IGC
CS
pal
anie
w t
len
ieS
pal
anie
kla
sycz
ne
En. elektryczna iciepło
Nowageneracja
technologii
![Page 7: WYKORZYSTANIE ZASOBÓW WĘGLA W UKŁADACH ZGAZOWANIA](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012404/568140b0550346895dac709a/html5/thumbnails/7.jpg)
Skala czasowa rozwoju nowych technologii
Instalacjatestowa
0.5 MWth (< 0.5 mlnEuro)
Instalacjapilotowa30 MWth
(<40 mln Euro)
Instalacja demo300-600 MWth200-600 mln
Euro
Instalacjakomercyjna
> 1000 MWth
wg Vattenfall, 2005Oxyspalanie
Zgazowanie - IGCCwg RWE, 2005
2015 ok. 2020
Instalacja demo450 MWel1 mld Euro
![Page 8: WYKORZYSTANIE ZASOBÓW WĘGLA W UKŁADACH ZGAZOWANIA](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012404/568140b0550346895dac709a/html5/thumbnails/8.jpg)
PODSTAWOWY SCHEMAT IGCC
CHŁODZENIEBEZPOŚREDNIELUB POSREDNIE
ZGAZOWANIEWĘGLA
ROZDZIAŁPOWIETRZA
ODPYLANIE
USUWANIESIARKI
TURBINAGAZOWA
TURBINAPAROWA
KOCIOŁPAROWY
Powietrze
Spaliny
Powietrze
N2
Powietrze 600 C
Para Woda
H2S
40 CGazsyntezowy
1500 C
300 C
O2 Czysty gaz
Węgiel
Ciepło
Wodachłodząca
![Page 9: WYKORZYSTANIE ZASOBÓW WĘGLA W UKŁADACH ZGAZOWANIA](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012404/568140b0550346895dac709a/html5/thumbnails/9.jpg)
INSTALACJE DEMONSTRACYJNE
![Page 10: WYKORZYSTANIE ZASOBÓW WĘGLA W UKŁADACH ZGAZOWANIA](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012404/568140b0550346895dac709a/html5/thumbnails/10.jpg)
REAKTORY ZGAZOWANIA
Węgiel/tlenPara wodna
Gaz
Płaszcz
Ścianamembranowa
WodaPara
TlenWęgiel
Komorazgazowania
Gazsyntezowy
Żużel
Wymurówka
Chłodzeniewodne
![Page 11: WYKORZYSTANIE ZASOBÓW WĘGLA W UKŁADACH ZGAZOWANIA](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012404/568140b0550346895dac709a/html5/thumbnails/11.jpg)
SPRAWNOŚĆ OPERACYJNA
![Page 12: WYKORZYSTANIE ZASOBÓW WĘGLA W UKŁADACH ZGAZOWANIA](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012404/568140b0550346895dac709a/html5/thumbnails/12.jpg)
SPRAWNOŚĆ UKŁADU IGCC
• Typ węgla: węgle o większej zawartości wilgoci i popiołu – niższa sprawność.
• Technologia: suche systemy dozowania, gorące oczyszczanie gazu – lepsza sprawność.
• Poziom technologiczny turbiny: wyższa temperatura wlotowa – wyższa sprawność.
• Oczekiwana sprawność 48% bez CO2, 42% z usuwaniem CO2.
![Page 13: WYKORZYSTANIE ZASOBÓW WĘGLA W UKŁADACH ZGAZOWANIA](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012404/568140b0550346895dac709a/html5/thumbnails/13.jpg)
PORÓWNANIE IGCC i PC
Parametr Jedn. IGCC PCNakłady kapitałowe $/kWe 1450 1225Emisja: NOx kg/GJ 0.01 0.015 SOx kg/GJ 0.005 0.02 PM kg/GJ 0.002 0.005Sprawność netto % 40 40Obniżenie emisji Hg % 95 55 - koszt $/kg 1700 18500Usuwanie CO2 -zwiekszenie kosztów % 30 73 -obniżenie mocy % 5 28
![Page 14: WYKORZYSTANIE ZASOBÓW WĘGLA W UKŁADACH ZGAZOWANIA](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012404/568140b0550346895dac709a/html5/thumbnails/14.jpg)
Skojarzone wytwarzanie energii i metanolu
Zgazowanie wegla
Oczyszczanie,reforming,
usuwanie CO2
Układ parowogazowy
SyntezametanoluRozdział
powietrza
Powietrze
Azot
Tlen
Gaz
Ditlenek węgla
GazresztkowyGaz
syntezowy
Układcyrkulacji
Metanol
En. elektryczna
Para wodna
Parawodna
![Page 15: WYKORZYSTANIE ZASOBÓW WĘGLA W UKŁADACH ZGAZOWANIA](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012404/568140b0550346895dac709a/html5/thumbnails/15.jpg)
Schemat aktualny HTFT
![Page 16: WYKORZYSTANIE ZASOBÓW WĘGLA W UKŁADACH ZGAZOWANIA](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012404/568140b0550346895dac709a/html5/thumbnails/16.jpg)
Zakłady Sasol w Secundzie
![Page 17: WYKORZYSTANIE ZASOBÓW WĘGLA W UKŁADACH ZGAZOWANIA](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012404/568140b0550346895dac709a/html5/thumbnails/17.jpg)
Secunda – Sasol II i III
![Page 18: WYKORZYSTANIE ZASOBÓW WĘGLA W UKŁADACH ZGAZOWANIA](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012404/568140b0550346895dac709a/html5/thumbnails/18.jpg)
Zakłady w Secundzie – Sasol II i III
ca. 4 km2 km
Sasol II Sasol III
3000 ton węgla/h = 24 mln ton/rok6000 bbl/h = 6 mln ton paliw ciekłych
![Page 19: WYKORZYSTANIE ZASOBÓW WĘGLA W UKŁADACH ZGAZOWANIA](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012404/568140b0550346895dac709a/html5/thumbnails/19.jpg)
Zakłady Sasol II
1500 t węgla/dzień40 gazogeneratorów Lurgi
![Page 20: WYKORZYSTANIE ZASOBÓW WĘGLA W UKŁADACH ZGAZOWANIA](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012404/568140b0550346895dac709a/html5/thumbnails/20.jpg)
Widok baterii gazogeneratorów
![Page 21: WYKORZYSTANIE ZASOBÓW WĘGLA W UKŁADACH ZGAZOWANIA](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012404/568140b0550346895dac709a/html5/thumbnails/21.jpg)
Reaktory zgazowania LurgiX 80
Aktualnie w produkuje syngaz 80 reaktorów zgazowania
![Page 22: WYKORZYSTANIE ZASOBÓW WĘGLA W UKŁADACH ZGAZOWANIA](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012404/568140b0550346895dac709a/html5/thumbnails/22.jpg)
Stosowane reaktory syntezy HTFT
Reaktor cyrkulacyjny – wycofywany Reaktor fluidalny – nowy D=8 m i D = 10 m
![Page 23: WYKORZYSTANIE ZASOBÓW WĘGLA W UKŁADACH ZGAZOWANIA](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012404/568140b0550346895dac709a/html5/thumbnails/23.jpg)
Reaktor CFB (dawniej Kellog)
![Page 24: WYKORZYSTANIE ZASOBÓW WĘGLA W UKŁADACH ZGAZOWANIA](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012404/568140b0550346895dac709a/html5/thumbnails/24.jpg)
Powiększanie skali reaktorów HTFT
1955 1980 1980 2000
6500 bbl/d20000 bbl/d
![Page 25: WYKORZYSTANIE ZASOBÓW WĘGLA W UKŁADACH ZGAZOWANIA](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012404/568140b0550346895dac709a/html5/thumbnails/25.jpg)
Reaktor SAS i CFB
![Page 26: WYKORZYSTANIE ZASOBÓW WĘGLA W UKŁADACH ZGAZOWANIA](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012404/568140b0550346895dac709a/html5/thumbnails/26.jpg)
Reaktor SAS
![Page 27: WYKORZYSTANIE ZASOBÓW WĘGLA W UKŁADACH ZGAZOWANIA](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012404/568140b0550346895dac709a/html5/thumbnails/27.jpg)
Zgazowanie – paliwa ciekłe(IV-IGCC, V–IGCC opłata CO2, VI-paliwa bez opłat, VII-z opłatami CO2
Wariant IV V VI VII Nakłady inwestycyjne (mln zł) 3 890 3 890 3 661 3 661 Moc netto (MW) 1 155 1 155 676 676
Produkcja paliw ciekłych (t/rok) 0 0 517 175 517 175
Wskaźnik nakładów inwestycyjnych (zł/kW)
3 369 3 369 - -
Zużycie paliwa (t/godz.) 532 532 532 532 Emisja CO2 (t/rok) 9 219 926 9 219 926 7 594 518 7 594 518 Koszty operacyjne (mln zł) 820 820 828 828 Opłaty za emisję CO2 ($20/t) 0 555 0 457 Amortyzacja (mln zł) 194 194 183 183 Odsetki (mln zł) 103 103 94 94 Koszty produkcji razem 1 117 1 672 1 106 1 563 Przychody ze sprzedaży energii (mln zł) 1 282 1 282 750 750 Przychody ze sprzedaży prod. ciek. (mln zł) 0 0 856 856 Przychody ze sprzedaży razem (mln zł) 1 282 1 282 1 607 1 607 Koszt wytwarzania energii elektrycznej (zł/MWh)
123 184 97 137
Koszt wytwarzania ropy (zł/t) - - 1 139 1 610 Koszt wytwarzania ropy ($/bbl) - - 48 68 NPV (Net Present Value) (mln zł) 144 -4 319 2 481 -682
![Page 28: WYKORZYSTANIE ZASOBÓW WĘGLA W UKŁADACH ZGAZOWANIA](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012404/568140b0550346895dac709a/html5/thumbnails/28.jpg)
Szacunkowe koszty produkcji [$/bbl] (cena węgla 40 $/t)
Koszty surowca: 20Koszty operacyjne: 15Koszty kapitałowe 20Razem: 55
Dodatkowo CO2min 10max 23
Koszt prod.min 65max 78
![Page 29: WYKORZYSTANIE ZASOBÓW WĘGLA W UKŁADACH ZGAZOWANIA](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012404/568140b0550346895dac709a/html5/thumbnails/29.jpg)
WNIOSEK
Skojarzone technologie energetyczno – chemiczne, oparte o zgazowanie, są obiektywną drogą zwiększenia efektywności wykorzystania węgla i zminimalizowania zanieczyszczenia środowiska w perspektywie długoterminowej, a w szczególności stają się atrakcyjne ekonomicznie w przypadku konieczności usuwania CO2.
![Page 30: WYKORZYSTANIE ZASOBÓW WĘGLA W UKŁADACH ZGAZOWANIA](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012404/568140b0550346895dac709a/html5/thumbnails/30.jpg)
WĘGIEL DLA ENERGETYKIZAWODOWEJ40 MLN TON
ENERGETYKAZAWODOWA
32 GW
GAZ ZIEMNY DLA CHEMII2 MLD M3
ZUŻYCIE ROPY NAFTOWEJ18 MLN TON
WĘGIEL DLA ENERGETYKIZAWODOWEJ40 MLN TON
ENERGETYKAZAWODOWA
32 + 7.5+2 GW(41.5 MW)
GAZ ZIEMNY DLA CHEMII2 MLD M3
ZUŻYCIE ROPY NAFTOWEJ18 + 2 MLN TON
WEGIEL DOSTĘPNY10 MLN TON
STAN AKTUALNY SCENARIUSZ ROZWOJU
WARIANT PALIWPŁYNNYCH
SCENARIUSZE
![Page 31: WYKORZYSTANIE ZASOBÓW WĘGLA W UKŁADACH ZGAZOWANIA](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012404/568140b0550346895dac709a/html5/thumbnails/31.jpg)
STRATEGIA
• Poligeneracja – en. elektryczna + gaz syntezowy w integracji z zakładami chemicznymi
• Zastąpić można ca. 2 mld m3 NG i wyprodukować dodatkowo 2000 MWel.
• Zaletą mogą być relatywnie niskie koszty inwestycyjne z uwagi na już rozbudowaną infrastrukturę syntezy.
• Poligeneracja jest również metodą na jednoczesne odtwarzanie mocy w energetyce.
• Ukierunkowanie na F – T pozwoli wytworzyc ok. 2,5 mln t paliw.
• Koszty inwestycyjne niejednoznacznie zdefiniowane; duży wpływ ceny CO2
![Page 32: WYKORZYSTANIE ZASOBÓW WĘGLA W UKŁADACH ZGAZOWANIA](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012404/568140b0550346895dac709a/html5/thumbnails/32.jpg)
REKOMENDACJE
• Wykonać analizę techniczno-ekonomiczną integracji koncepcji zgazowania z:– energetyką– chemią– petrochemią
• Funkcją celu winno być zwiększenie bezpieczeństwa energetycznego kraju w aspekcie zabezpieczenia dostaw energii, półproduktów chemicznych i paliw przy minimalnych kosztach inwestycyjnych.
• Stworzyć prawne zachęty do inwestowania w czyste technologie węglowe
![Page 33: WYKORZYSTANIE ZASOBÓW WĘGLA W UKŁADACH ZGAZOWANIA](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012404/568140b0550346895dac709a/html5/thumbnails/33.jpg)
DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ I
ZAPRASZAM DO
WSÓŁPRACY