Thermodynamic analysis of an integrated gasification combined cycle power plant

Termik santrallerde emisyon salınımı düzenlemelerinden sonra gazlaştırıcılı kombine çevrim santrallerinin (GKÇS) daha popüler olmuşlardır. GKÇS’leri küresel ısınmaya neden olan emisyonların kontrolüne imkan vermektedir. Düşük kaliteli linyitler, biyokütle ve atıklardan bu teknoloji ile faydalanılabilir. Bu çalışmada bir GKÇS’nin termodinamik analizi yapılmıştır. Texaco tipi tek kademeli, oksijen ortamında ve kömürün bulamaç halinde beslendiği gazlaştırıcıda enerji ve ekserji analizleri gerçekleştirilmiştir. THERMOFLEX’te gerçekleştirilen simülasyonlarda soğuk gaz temizleme (gaz yakıt işleme) sistemi düşünülmüştür. Bununla birlikte, $O_2$ saflığının, yakıt besleme sıcaklığının, gazlaştırıcı sıcaklığının ve bulamaç su miktarının GKÇS performansına olan etkileri bir parametrik çalışma ile incelenmiştir. Net güç ve net verim sırasıyla 389.669 MW ve % 43.53 olarak hesaplanmıştır. Simülasyonu yapılan GKÇS’nde ekserji verimi % 40.36 olarak bulunmuş ve en fazla ekserji kaybı gazlaştırıcı ve gaz türbini yanma odasında bulunmuştur.

Bir gazlaştırıcılı kombine çevrim santralinin termodinamik analizi

Integrated gasification combined cycle (IGCC) power plants have become more attractive after the emission regulations of the thermal power plants. IGCC power plants enable to control emissions which cause global warming. Low grade lignites, biomass and wastes can be utilized by this technology. This study deals with the thermodynamic analysis of an IGCC power plant. Energy and exergy analysis are carried out for a Texaco type gasifier, one stage, oxygen blown and slurry fed. Cold gas cleaning (fuel gas treatment) system is considered for the simulations, performed in THERMOFLEX software. A parametric study is also carried out to show the effects of the $O_2$ purity, fuel supply temperature, gasifier temperature and H2O content of the slurry to the IGCC performance. Net power and net electric efficiency are calculated to be 389.669 MW and 43.53% respectively. Exergy efficiency of the simulated IGCC is found to be 40.36% and the highest exergy destruction is observed in gasifier and the combustion chamber of the gas turbine.

PDF

___

Bejan A, Tsatsaronis G, Moran M., Thermal Design and Optimization, John Wiley & Sons, Inc. 1996.
Bejan A. Advanced Engineering Thermodynamics, John Wiley & Sons, Inc., 1988.
Chen C., Rubin E., CO2 control technology effects on IGCC plant performance and cost, Energy Policy, 37, 915-924, 2009.
Cihan A., Hacıhafızoğlu O., Kahveci K., Energy-Exergy Analysis and Modernization Suggestions for a Combined-Cycle Power Plant. International Journal of Energy Research, 30(2), 115-126, 2006.
Decamps C., Bouallou C., Kanniche M., Efficiency of an IGCC power plant including CO2 removal, Energy, 33, 874-881, 2008.
Dinçer I, Al-muslim H. Energy and exergy efficiencies of reheat cycle steam power plant. Proceedings of ECOS’01. Istanbul, 2001.
Duan L., Lin R., Deng S., Jin H., Cai R., A novel IGCC system with steam injected H2/O2 cycle and CO2 recovery, Energy Conversion and Management, 45, 797-809, 2004.
Fortes m., Bojarski A.D., Velo E., Nougues J.M., Puigjaner L., Conceptual model and evaluation of generated power and emissions in an IGCC plant, Energy, 34, 1721-1732, 2009.
Guillermo Ordorica-Garcia G., Douglas P., Croiset E., Zheng L., Technoeconomic evaluation of IGCC power plants for CO2 avoidance, Energy Conversion and Management, 47, 2250-2259, 2006.
Higman C., Van der Burgt M., Gasification, Elsevier Science, USA, 2003.
Huang Y., Rezvani S., Wright D., Minchener A., Hewitt N., Techno-economic CO2 capture and storage in coal fired oxygen fed entrained flow IGCC power plants, Fuel Processing Technology, 89, 916-925, 2008.
Jiang L., Lin R., Jin H., Cai R., Liu Z., Study on thermodynamic characteristic and optimization of steam cycle system in IGCC, Energy Conversion and Management, 43, 1339-1348, 2002.
Jimenez L., Gadalla M. Boer D., Majozi T., IGCC process simulation and optimization, Computers and Chemical Engineering, Article in Press.
Kotas T. J. The Exergy Method of Thermal Plant Analysis, Anchor Brendon Ltd, Tiptree, Essex, 1985.
Mondol J. D., Wright D., Rezvani S., Huang Y., Hewitt N., Techno-economic evaluation of advanced IGCC lignite coal fuelled power plants with CO2 capture, Fuel, 88, 2495- 2506, 2009.
Rezenbrink W., Evers J., Keller D., Wolf K.J., Apel W., RWE’s 450 MW IGCC/CCS project-Status and Outlook, Energy Procedia 1, 615-622, 2009.
Zheng L., Furinsky E., Comparison of Shell, Texaco, BGL and KRW gasifiers as a part of IGCC plant computer simulations, Energy Conversion and Management, 46, 1767-1779, 2005.