BG4278U1 - Инсталация за намаляване на со2 емисии при изгаряне на лигнитни въглища - Google Patents

Abstract

Полезният модел се отнася до инсталация за намаляване на CO2 емисии при изгаряне на лигнитни въглища, която ще намери приложение в енергетиката и по-специално при топлоелектрически въглищни централи. Инсталацията за намаляване на CO2 емисии при изгаряне на лигнитни въглища включва котел (1), към който е монтирана в енергиен моноблок парна турбина (2) с електрогенератор 3. Към енергийния моноблок се добавя газова турбина (17) с електрогенератор (19), като димните газове които я напускат се подават към котела (1). Газовата турбина (17) е свързана към пещната камера (4) на котела (1) посредством изход за димни газове (18) на газовата турбина (17). Парната турбина (2) чрез пароотбор (15) е свързана към регенеративни подгреватели високо налягане (16), които имат връзка с изпарителни екрани (5) в пещната камера (4) на котела (1). Между пароотбора (15) на парната турбина (2) и регенеративните подгреватели високо налягане (16) е монтиран спирателен вентил (21).

Description

Област на техниката

Полезният модел се отнася до инсталация за намаляване на СО₂ емисии при изгаряне на лигнитни въглища, която ще намери приложение в енергетиката и по-специално при топлоелектрически въглищни централи.

Предшестващо състояние на техниката

При досегашната практика, конвенционалните топлоелектрическите централи на твърдо гориво използват инсталации за получаване на електроенергия чрез изгаряне на лигнитни въглища, включващи наймасово котел на въглища, към който е монтирана в енергиен моноблок парна турбина с електрогенератор. Котелът има пещна камера, в която са разположени изпарителни екрани и горивна уредба с прахови горелки. Към горната част на пещната камера е свързан хоризонтален газоход, който има връзка към поне една конвективна шахта. Конвективната шахта чрез димоход за изходящи димни газове е свързана с изнесен въздухоподгревател. Единият край на изнесения въздухоподгревател има връзка с поне един въздушен вентилатор, а другият край е свързан към въздуховод за горещ организиран въздух. Въздуховодът за горещ организиран въздух има връзка, както към отвори за организиран въздух на праховите горелки от горивната уредба, така и към въздушни дюзи за надгоривен въздух. Въздушните дюзи за надгоривен въздух са разположени в горната част на пещната камера над горивната уредба преди хоризонталния газоход. Парната турбина чрез пароотбор е свързана към регенеративни подгреватели високо налягане, които имат връзка с изпарителните екрани в пещната камера.

Известните топлоенергийни инсталации за получаване на електроенергия трябва да отговарят на съвременните екологични изисквания, които стават все по-строги. Наред с тях, се наблюдава и повишаване на цената на квотите за въглеродни емисии, които всяка конвенционална централа трябва да закупи, за да може да работи. Това увеличава себестойността на произведената от тях електроенергия. Един от начините да се намалят вредни вещества изхвърляни в атмосферата, генерирани от централите изгарящи въглища, е да се реализира по-ефективен енергогенериращ цикъл.

Техническа същност на полезния модел

Задача на настоящия полезен модел е да се подобрят съществуващите инсталации за получаване на електроенергия в конвенционалните топлоелектрическите централи на лигнитни въглища с минимални изменения, без да се нарушава работоспособността на съществуващия блок, като се запази неговата възможност за самостоятелна работа.

Задачата на настоящия полезен модел е решена, като е създадена инсталация за намаляване на СО₂ емисии при изгаряне на лигнитни въглища, включваща котел, към който е монтирана в енергиен моноблок парна турбина с електрогенератор. Котелът има пещна камера, в която са разположени изпарителни екрани и горивна уредба с прахови горелки. Към горната част на пещната камера е свързан хоризонтален газоход, който има връзка към поне една конвективна шахта, която чрез димоход за изходящи димни газове е свързана с изнесен въздухоподгревател. Единият край на изнесения въздухоподгревател има връзка с поне един въздушен вентилатор, а другият край е свързан към въздуховод за горещ организиран въздух. Въздуховодът за горещ организиран въздух има връзка, както към отвори за организиран въздух на праховите горелки от горивната уредба, така и към въздушни дюзи за надгоривен въздух. Въздушните дюзи за надгоривен въздух са разположени в горната частна пещна камера над горивната уредба преди хоризонталния газоход. Парната турбина чрез пароотбор е свързана към регенеративни подгреватели високо налягане. Регенеративните подгреватели високо налягане имат връзка с изпарителните екрани в пещната камера.

Съгласно настоящия полезен модел, газова турбина с допълнителен електрогенератор е свързана към пещната камера на котела посредством изход за димни газове от газовата турбина. Между пароотбора на парната турбина и регенеративните подгреватели високо налягане е монтиран спирателен вентил.

В предпочитани варианти на изпълнение на инсталацията за намаляване на СО₂ емисии при изгаряне на лигнитни въглища, съгласно полезния модел, изходът за димни газове на газовата турбина е свързан към пещната камера на котела по един от следните начини или в комбинации от тях, както следва: посредством въздуховода за горещ организиран въздух към отворите за организиран въздух на горивната уредба и/или посредством въздуховода за горещ организиран въздух към въздушните дюзи за надгоривен въздух и/или директно към дюзи, монтирани под горивната уредба в пещната камера.

Добавянето на газова турбина към енергийния блок, работещ чрез изгаряне на лигнитни въглища, повишава ефективността на блока, което е в следствие на по-високия коефициент на полезно действие на газотурбинния модул от една страна, а от друга и от последващото утилизиране на димните газове напускащи газовата турбина с висока температура и подаването им към котела.

Пояснение на приложените фигури

Инсталацията за намаляване на СО₂ емисии при изгаряне на лигнитни въглища, съгласно настоящия полезен модел, е разкрита на приложените фигури, където:

Фигура 1 представя общ изглед на горивна инсталация с котел на твърдо гориво;

Фигура 2 представя общ вид на топлинна схема на комбинираната топлоенергийна инсталация за получаване на електроенергия с газова турбина;

На фигура 3 в графичен вид са представени част от получените от симулационните изследвания резултати, където е визуализирано изменението на дебита организиран въздух, подаван за горене към горивните уредби на котела след изнесения въздухоподгревател, като функция от произведената електрическа енергия от енергийния блок (парна турбина + газова турбина) и при различна мощност на газовата турбина включена към него (20 MW; 37,5 MW; 75 MW);

На фугира 4 е представено изменението на температурата на изходящите димни газове след изнесения въздухоподгревател, като функция от произведената от блока електрическа енергия;

Фигура 5 показва изменението на специфичния разход на въглероден диоксид (СО₂) като функция от произведената електрическа енергия;

Фигура 6 представя изменението на специфичния разход на серен диоксид, като функция от произведената електрическа енергия.

Пример за изпълнение на полезния модел

На приложената фигура 1 е показано едно примерно изпълнение, съгласно настоящия полезен модел, при което инсталацията за намаляване на СО₂ емисии при изгаряне на лигнитни въглища има котел 1 с пещна камера 4. Стените на пещната камера 4 са екранирани с нагревни повърхности във вид на изпарителни екрани 5, разположени по височината й. В пещната камера са разположени и горивна уредба 6 с прахови горелки 7. Пещната камера 4 има формата на четиристранна призма, долната част на която завършва със стеснение във вид на четириъгълна пресечена пирамида, наречена хладен конус 5.1. Горната част на пещната камера 4 е свързан хоризонтален газоход 8. Хоризонталният газоход 8 има връзка към поне една конвективна шахта 9, която чрез димоход за изходящи димни газове е свързана с изнесен въздухоподгревател 10. Единият край на изнесения въздухоподгревател 10 има връзка с поне един въздушен вентилатор 11, а другият край е свързан към въздуховод за горещ организиран въздух 12. Въздухьт, необходим за осъществяването на горивния процес, се засмуква от въздушните вентилатори 11 и се насочва през изнесения въздухоподгревател 10, където той се подгрява от напускащите конвективната шахта 9 димните газове, към въздуховода за горещ организиран въздух 12. След това въздухът през въздуховода за горещ организиран въздух 12 се подава към отвори за организиран въздух 13 на праховите горелки 7. Част от организирания въздух се отнема от праховите горелки 7 и се подава във въздушни дюзи за надгоривен въздух 14, разположени в горната част на пещната камера 4 над горивната уредба 6 преди хоризонталния газоход 8. По този начин се организира горивен процес с недостиг на въздух в зоната на праховите горелки 7, което води до непълното изгаряне на въглерода в горивото и до получаване на големи количества въглероден оксид. Това, от своя страна, води до намаляване на температурите в горната част на пещната камера 4. В участъка между горивната уредба 6 и въздушни дюзи за надгоривен въздух 14 се получава зона, която е бедна на кислород и в която се осъществява редукцията на азотния оксид, образуван в зоната на праховите горелки 7. Чрез въздуха, подаван през въздушните дюзи за надгоривен въздух 14, се осъществява изгарянето на въглеродния оксид до въглероден диоксид.

Към котела 1 е монтирана в енергиен моноблок парна турбина 2 с електрогенератор 3. Парната турбина 2 чрез пароотбор 15 е свързана към регенеративни подгреватели високо налягане 16, които имат връзка с изпарителните екрани 5 в пещната камера 4. За да се повиши ефективността на инсталациите за получаване на електроенергия в конвенционалните топлоелектрическите централи на лигнитни въглища, към сега съществуващия енергиен блок се добавя газова турбина 17 с електрогенератор 19. Димните газове, които напускат газовата турбина 17, се подават към котела 1 (фиг. 2). Газовата турбина 17 е свързана към пещната камера 4 на котела 1 посредством изход за димни газове 18. В този случай между пароотбора 15 на парната турбина 2 и регенеративните подгреватели високо налягане 16 е монтиран спирателен вентил 21. Газовата турбина 17 е предвидено да изгаря природен газ, тъй като това гориво отделя най-малко въглеродни емисии от всички изкопаеми горива.

Мястото за подаване на димните газове от газовата турбина 17 зависи от конструктивните особености на котела 1. Съгласно настоящия полезен модел са възможни следните варианти за подаването на димните газове от газовата турбина 17 към котела 1:

• Вариант 1 - посредством въздуховода за горещ организиран въздух 12 към отворите за организиран въздух 13 на горивната уредба 6. При този вариант димните газове от газовата турбина 17 се смесват с подгретия въздух след изнесения въздухоподгревател 10 на котела 1. Сместа от димните газове и подгретия въздух се подава в пещната камера 4 през отворите за подаване на организиран въздух 13;

• Вариант 2 - димните газове от газовата турбина 17 посредством въздуховода за горещ организиран въздух 12 се подават към въздушните дюзи за надгоривен въздух 14. Този вариант е подходящ при наличие на реализирано ниско азотно горене на котела 1;

• Вариант 3 - димните газове от газовата турбина 17 се подават към пещната камера 4 на котела 1 директно към дюзи 20, монтирани под горивната уредба 6 в пещната камера 4. При някои от съществуващите котли на лигнитни въглища вече има предвидени такива дюзи 20, обособени в хладния конус 5.1. В случаите, когато няма предвидени такива, дюзите 20 специално се проектират и отново се монтират в хладния конус 5.1 на пещната камера 4;

• Вариант 4 - димните газове от газовата турбина 17 се подават в пещната камера 4 в комбинация от два или три от предходните варианти.

След газовата турбина 17, димните газове са с температура V = 550 ^ 600°С и концентрация на кислород О2 = 15 ^ 16 vol%. Тези газове не могат да се използват повече в газовата турбина 17, но съдържат в себе си достатъчно количество топлина и кислород. Поради тази причина, димните газове от газовата турбина 17 могат да се подадат към котела 1, с което се постигат два ефекта:

1. Кислородът в димните газове от газовата турбина 17 участва в горивния процес, протичащ в пещната камера 4 на котела 1. Това от своя страна намалява количеството на организирано подаван въздух за горене към горивните уредби 6 на котела 1. В резултат се постига намаляване на собствените нужди на енергийния блок, тъй като въздушният вентилатор (и) 11 изразходва по-малко електрическа енергия.

2. Топлината съдържаща се в димните газове след газовата турбина 17 се утилизира от изпарителните екрани 5 в пещната камера 4 на котела 1. По този начин се намалява количеството на изгаряното органично гориво. Това води след себе до намаляване на количеството на генериран въглероден диоксид СО2 за единица генерирана енергия [tco2/kWh(MWh)], както и до редица други ползи, като:

• По-малко горивни уредби в работа;

• По-малки собствени нужди на енергийния блок;

• По-малки емисии на вредни вещества изхвърляни в атмосферата, като:

о Серен диоксид SO₂;

о Азотни оксиди ΝΟχ;

о Прах и др.

Независимо от това, че настоящият полезен модел е описан във връзка с предпочитаното примерно изпълнение, трябва да се отбележи, че са възможни и други вариантни изпълнения, очевидни за лице с обичайни знания и умения, които ще постигнат желаните ефекти чрез разкритите признаци в настоящото описание и които не излизат от обхвата на настоящия полезен модел, определен от претенциите.

Приложение на полезния модел

В едно конкретно приложение на полезния модел бяха оценени технико-икономическите и екологичните показатели на един енергиен блок изгарящ български лигнитни въглища. Така описаната схема на фигура 2 бе моделирана в софтуерната среда GateCycle. Симулираният в софтуерната среда GateCycle енергиен блок е с на най-масово използвания енергиен котел 1, а именно П-62. Той е монтиран в моноблок с парна турбина 2. За да се повиши неговата ефективност, към сега съществуващия енергиен блок е добавена газова турбина 17, към която има генератор 19, като димните газове, които я напускат от изхода за димни газове 18 се подават към сега съществуващия енергиен котел 1 (фиг. 1). Газовата турбина 17 изгаря природен газ, което гориво отделя най-малко въглеродни емисии от всички изкопаеми горива. Изборът на единична мощност на газовата турбина 17 е съобразена със следните ограничения: съществуващият енергиен блок да може да работи самостоятелно, т. е. неговата работа да не зависи от работата на газовата турбина 17; работният диапазон на енергийния блок, изгарящ лигнитни въглища, да се запази в сегашния си вид (от 145 до 225 MW); да не се правят съществени промени по съществуващите съоръжения в енергийния блок.

При така предложената схема, на включване на газовата турбина 17, към съществуващ енергиен блок, димните газове след газовата турбина 17, които са с висока температура (над 585°С) се подават към пещната камера 4 на енергийния котел 1. Той изпълнява ролята на котел утилизатор, който усвоява топлината носена от димните газове след газовата турбина 17. Това води до няколко положителни ефекта, а именно: намалява се разхода на гориво от лигнитни въглища (при запазване електрическата мощност); намалява се концентрацията на серен диоксид в димните газове; намалява се концентрацията на въглероден диоксид в димните газове; намалява се и концентрацията на други замърсители в димните газове, като прах, тежки метали, живак и други; намаляване на количеството организиран въздух, подаван за горене към горивните уредби на енергийния котел; намаляване на собствените нужди на енергийния блок и други.

Бяха извършени моделни изследвания с 3 различни по-мощност газови турбини: 20 MW; 37,5 MW; 75 MW. Димните газове след газовата турбина 17, подавани към пещната камера 4 на котела 1 съдържат в себе си около 16% кислород. Това води до намаляване на количеството организиран въздух подаван към котела 1. Поради тази причина изнесеният въздухоподгревател 10 има опасност да остане без достатъчно дебит въздух, който да го охлади, което може да доведе до неговото разрушаване. Ето защо при избора на мощност на газовата турбина 17, едно от основните условия е да има достатъчен обем на организиран въздух, който да охлажда димните газове в изнесения въздухоподгревател 10. Ако това условие не се изпълни и се постави поголяма, като мощност газова турбина 17, това ще доведе до необходимостта от извършване на реконструкция в опашната част на котела 1, свързана с изнесения въздухоподгревател 10. От резултатите, представени на фигури 3 и 4 е видно, че изборът на мощност от 37,5 MW на газотурбинния агрегат е най-подходящ за така поставените цели, защото: работният диапазон на енергийния блок е от 180 до 262 MW. Ако разглеждаме електрическа мощност, получената само от парната турбина 2, то тя е от 143 до 225 MW; има достатъчно дебит на организиран въздух, който да преминава през изнесения въздухоподгревател 10; температурата на димните газове след изнесения въздухоподгревател 10 се изменя в диапазона от 197,96°С при минимален товар, до 189,21°С при максимален товар.

Технико-икономическата оценка на работа на топлоенергийната инсталация за получаване на електроенергия с комбиниран цикъл на енергиен блок на лигнитни въглища и газова турбина 17, бе извършена в софтуерната среда GateCycle. Симулирани бяха три топлинни схеми с минимални изменения по тях: Схема 1 - работа на енергиен блок само на лигнитни въглища; Схема 2 - комбинирана работа на енергиен блок (енергиен блок на лигнитни въглища с добавена към него газова турбина 17 с мощност от 37,5 MW); Схема 3 - комбинирана работа на енергиен блок - енергиен блок на лигнитни въглища с добавена към него газова турбина 17 с мощност от 37,5 MW и спрени подгреватели високо налягане. Получените резултати са обобщени в табличен вид в Таблица 1.

В нея за всяка от схемите са показани данни за минимален, среден и максимален товар на блока.

От така представените резултати можем да направим следните изводи:

• Колкото повече намаляваме подаването на пара към регенеративните подгреватели високо налягане 16, толкова повече намалява температурата на изходящи димни газове след изнесения въздухоподгревател 10. При случая, при който сме изключили регенеративните подгреватели високо налягане 16 чрез спирателния вентил 21, 1дг заема стойности от 181,4°С при минимален товар до 174,3°С при максимален. Тези температури се доближават най-много до стойностите, които имаме, когато енергийния блок изгаря само лигнитни въглища;

• От изменението на температурата на подхранваща вода, се вижда, че с колкото по-ниска стойност постъпва тя в котела 1, толкова температурата на димните газове след изнесения въздухоподгревател 10 намаляват, което води до намаляване на загубите с изходящи газове генерирани от енергийния котел 1.

ТГ ад

ж-

_d

31

W

A

1· 1-

Ш

s

LD

K>

-J

O’

ЧЛ

k

u·

-

г

Таблица 1 - Резултати от моделните изследвания на комбиниран l

X 3 I 2* ь Z Εύ □ QI

ta j» 47- 1 3 f tl* o έ T 3 i 1?

f I z: 9 ъ g 3 St 43 3 3 Lu fa· 5

tl № ™ 1 5 I cu ω t< CM IX 1 X tL> § Z

ί 3 Έ· ζ π τ· Κ φ 3 fa* Ώ Ψ 1 χ Ш 5 ζ

to iX Oh s I □ € № 3 ¥ £ I 4 Й m o

Я Ϊ ΐ c I £ Ш I ξ ί a 1 X du Q

fa Я Ok X £ o Ό 0» L S Ό *1' Φ I s is C=

nΪ 3 £ t D c X £ T u X 3 s ra t> S CD 3

fa Ί E Aj F X F o 4 4 Λ Ϊ 2z

S fl Ό 4 T3 h i | 5. I 9 n3 £ a 3

£ X ft ιΐ a X T 3 5 £

£ 3 -fai л ϊ с X bl X 1 σι □ зс

Zb E X 9 £ I Γι' ±, I № Ш 5 rt' 1 D Ф X Ф Ϊ 51 X jj Oh b 0 £ ϊ-Ч L'

Ϊ X μι I lb A Ш m Φ 3 3 φ ь T Ф X а d b' 0 w 3 Cu 5 K s 3 b· № Eu Γι

ZJ 3 1 i Qi Ь £ 3 X Qi S_ tt A ΐ E. XI t- 3 X * i & I*. 9 X

Ό X· 1 X Ш □ 45 X 3 □ 3 n t I 3 J

IQ W 1 X fa> D Έι 3 3' □ ь 3 r 3 τ ·» X s X I

EX' E i £

5 ?: σ' ±3 X

W ги

f

Λ

f

η

x£

£

n

£

гЛ

£ £ 3·

£ 3

£ § 3·

fa X X

шан j е

LU кЛ

to №

cri

£

Ln ρ Ln

_bo m

LU

h_i O

kb Φ

UD F-l Λ

δ

DC। _LP

LU

2ь

p Q

a

p tl

ph

5 €

плен Ьг

ъ

o

p Ш-

Lrt to

in

ts

14

M 3 LU

LD

w LP m

LT, p №

№ b.

CT! QO

to

o o

Ф p to

o D

£

P Φ £ Η'

1 * =1 Ф n. s <

юн Н& У

i» In

p i—

LhJ Q

π kD

Е □Ί

n LP кЛ

LD

LU o

LD ru

±ъ

tn ЦЛ

to ДЛ 4

m LU

Ш

p c-

14 ru in

£

t Q E i

S X S н X S

w

i.

1— p

1.Л LlI un

μ-ь 1—ь

ru m to

Co Q

Й

m LD In

μ-ь Φ DO D

№ J4

lTi

1 Ln

w

Й o

4

_s

CD X t

иьглищ;

□

l-b s Ь

14 _D0 kfl

1UI Lrt ъ

LT b

Kj LU

b p LU

LO p

E a -4

BO

£

*

in

E CT' to

KJ

p rtl Ϊ

I

3 ь] D

ru Ja

a to

и •Τι

K p

W

CO Φ

O Φ

O

P 1-

_s

cc· in

Lb· LD

u S

n

ru ru /1

r-J

LU p Ш

ΐ

<ва турби

LU

5 i-P

ru СЧ to

Μ οι

ui co кЛ

S bn

Φ M

И LU ΰ

14

s ώ

Jj

ε Са

£

и p

tfi

ru

w

to p

a? σ' X S, ΐ л i3 □ CD II X £

nd и ен

4-

O И u5

Й

ΐη

UI Ф

□

LD to

uS 1—I

Xa (fa

LFl ru

μ^ Λ LD

е и

J* p

'a

Ln

K LD 10

_--J

ru

£ £

четири

bl

b—1 kD

ή

—1 кЛ In

s ki bi

$ ΐ.

O 14 kD

Fh.i g Φ

un

A £

1-^

Е \ΰ

LU че

cri co

K LU

Ξ

ϊ ί

От стойностите за КПД на енергийния блок се вижда, че когато към енергийния блок на лигнитни въглища добавим газова турбина 17, ефективността на блока се повишава. Това се обяснява с по-високия коефициент на полезно действие на газотурбинния модул от една страна, а от друга и последващото утилизиране на димните газове напускащи газовата турбина 17 с висока температура и подаването им към енергийния котел. Средното увеличение на КПД на енергийния блок е около 3,5%.

При реализирането на схема, при която към съществуващ енергиен блок на лигнитни въглища, добавим газова турбина 17 с М_ел = 37,5 MW, наред с повишаване на инсталираната мощност и повишаване на КПД на блока, се наблюдава и намаляване на емисиите от замърсители и парникови газове. Най-голямо намаление се наблюдава при емитирането на следните газове: въглероден диоксид СОг - той е парников газ и намаляването на емисиите от него се дължи на следните причини: намаляване на изгаряното количество лигнитни въглища, средно с около 36 t/h (за едно и също количество произведена електрическа енергия); генериране на по-малки емисии при изгарянето на природен газ; повишаване на КПД на така предложената топлинна схема; серен диоксид SO2 - намаляването на емисиите се дължат на: намаляване на разхода на изгаряните лигнитни въглища (за едно и също количество произведена електрическа енергия).

С помощта на данните, представени в таблица 1, са пресметнати какви ще бъдат масовите потоци на въглероден диоксид СОг и серен диоксид SO2, генерирани от енергийния блок при разгледаните 4 случая. Резултатите са представени в таблица 2.

Величина			Вп₽ Ги		Mini
Диме немя	MW	t/h	t/h	t/h	t/h	t/MW	t/MW
Изгаряне само на лигнитни въглища	145,74	216,72	0,00	163,27	a,56	1,1203	0,0587
168,53	252,72	0,00	188,81	9,89
190,79	288,72	0,00	213,74	11,20
212.53	324,78	0,00	238,10	12,48
225,28	346,32	0,00	252,38	13,23
въглища 4 Газова турбина = 37,S MW (без подгревзтели високо налягане)	180,70	180,72	7,20	151,51	6.90	0.8385	0,0382
204,38	216,72	7,20	177,75	3,28	0,8697	0,0405
227,41	252,72	7,20	203.99	9,65	0,8970	0,0424
249,85	288,72	7,20	230,23 '	11,03	0,9215	0,0441
262,76	310,32	7,20	151,51	6,90	0,9361	0,0451

Таблица 2 - Определяне на масовия и специфичния разход на въглероден диоксид (СОг) и на серен диоксид (SO2), при различни режими на работа на енергиен блок.

Известно е (Т. Тотев Игнатов, Б Технико-Икономическа и екологична оценка на работата на енергиен блок на лигнитни въглища, Енергиен форум 2019 г.), че при експлоатацията на енергиен блок на лигнитни въглища, специфичния му разход на въглероден диоксид шСОг е 1,1203 tco2/MWh. При моделирането на работата на газовата турбина 17 с мощност от 37,5 MW сме използвали, като гориво чист метан СН4. Специфичният разход на въглероден диоксид на газовата турбина 17 е 0,528 tco2/MWh. Ето защо, когато заменим част от изгаряните лигнитни въглища с изгаряне на чист метан, то сумарното количество на емисиите от въглероден диоксид, генерирани от комбинирания енергиен блок, намаляват. Това се вижда, както от резултатите представени в таблица 2, така и от фигура 5. От нея още е видно, че с намаляване на произведената 9

BG 4278 UI електрическа енергия от енергийния блок, специфичния разход на СО₂ намалява. Това е така, тъй като промяната на натоварването на блока става единствено с намаляване на разхода на лигнитни въглища, докато газовата турбина 17 работи на постоянна мощност. Редуцирането на емисиите от въглероден диоксид е от 16,44% при максимален товар до 25,17% мри минимален.

Както бе споменато по-горе, намаляването на емисиите от серен диоксид SO₂, се дължи най-вече на липсата на съдържание на сяра в газовото гориво изгаряно от газовата турбина 17. На фигура 6 е показан как се изменя специфичния разход на серен диоксид, като функция от произведената от блока електрическа енергия. При максимален товар, това намаление е с 23,19% и нараства до 34,90% при минимален товар. Това се дължи отново на факта, че намаляването на товара на блока се осъществява за сметка на намаляването на изгарянето на лигнитни въглища, а именно в тях се съдържа и сярата, при изгарянето на която се генерира серен диоксид в димните газове.

Комбинирането на един енергиен блок с парна турбина 2 и котел 1, изгарящ лигнитни въглища, с газова турбина 17 с мощност от 37,5 MW има следните предимства:

1. Предложената схема, по която работят комбинирано газовата турбина 17 и енергийния блок на лигнитни въглища е с минимални изменения. Наличието на газова турбина 17 не нарушава работоспособността на съществуващия блок и той запазва възможността си да работи и самостоятелно;

2. Увеличава мощността на енергийния блок с 37,5 MW и достига до 262,7 MW, като в същото време се запазва работния диапазон на конвенционалния блок (от 145 до 225 MW);

3. КПД на комбинирания цикъл на енергиен блок на лигнитни въглища и газова турбина 17 (от 37,5 MW) се увеличава средно с 3,5%;

4. Намалява се разхода на лигнитни въглища с около 36,0 t/h при максимален товар, което ще доведе след себе си и до намаляване на собствените нужди на блока за подготовка на горивото;

5. Намалява се генерирането на емисии от въглероден диоксид СО2 от енергийния блок с от 16,44% при максимален товар, до 24,17% при минимален товар. Това ще намали разходите на блока за закупуване на въглеродни квоти;

6. Намалява се генерирането на емисии от серен диоксид SO₂ с от 23,19% при максимален товар, до 34,90% до минимален товар. Това ще доведе до допълнителни икономии от: доставка на варовик; намаляване на собствените нужди на блока за подготовка на варовика и последващото му използване в сероочистваща инсталация;

7. Намаляването на разхода на лигнитни въглища ще доведе след себе си и до намаляване на емисиите и на други замърсители, като: прах, живак, флуориди, хлориди, и др.;

8. Намаляване на собствените нужди на енергийния блок като цяло.

Claims (1)

1. Инсталация за намаляване на СО2 емисии при изгаряне на лигнитни въглища, включваща котел, към който е монтирана в енергиен моноблок парна турбина с електрогенератор, при което котелът има пещна камера, в която са разположени изпарителни екрани и горивна уредба с прахови горелки, като към горната част на пещната камера е свързан хоризонтален газоход, който има връзка към поне една конвективна шахта, която чрез димоход за изходящи димни газове е свързана с изнесен въздухоподгревател, при което единият край на изнесения въздухоподгревател има връзка с поне един въздушен вентилатор, а другият край е свързан към въздуховод за горещ организиран въздух, като въздуховодът за горещ организиран въздух има връзка, както към отвори за организиран въздух на праховите горелки от горивната уредба, така и към въздушни дюзи за надгоривен въздух, разположени в горната част на пещната камера над горивната уредба преди хоризонталния газоход, при което парната турбина чрез пароотбор е свързана към регенеративни подгреватели високо налягане, които имат връзка с изпарителните екрани в пещната камера, характеризираща се с това, че газова турбина (17) с допълнителен електрогенератор (19) е свързана към пещната камера (4) на котела (1) посредством изход за димни газове (18) от газовата турбина (17), а между пароотбора (15) на парната турбина (2) и регенеративните подгреватели високо налягане (16) е монтиран спирателен вентил (21)