Dwupaliwowa siłownia parowo-gazowa. Gaz ziemny z

Dwupaliwowa siłownia parowo-gazowa. Gaz ziemny z węglem brunatnym
(Energia Gigawat – czerwiec 2002)
Na polskim rynku toczy się niewidzialna dla laika walka paliw gazowych z węglem.
Połączone siły Instytutu Maszyn Przepływowych Politechniki Łódzkiej (Ryszard
CHODKIEWICZ, Jan KRYSIŃSKI, Jerzy POROCHNICKI) i RAFAKO (Robert
ROSTKOWSKI) proponują małżeństwo węgla brunatnego z gazem ziemnym w
dwupaliwowej siłowni parowo-gazowej.
Rekuperacja zewnętrzna, to zjawisko wykorzystywania zewnętrznych źródeł ciepła (np.
ciepła procesowego w przemyśle chemicznym, petrochemicznym i innych) do podgrzania
sprężonego w sprężarce powietrza przed komorą spalania silnika turbospalinowego (turbiny
gazowej), jest efektywnym sposobem zmniejszenia zużycia wysokowartościowego paliwa w
systemach energetycznych z turbinami gazowymi. Rekuperacja zewnętrzna może być
stosowana również w procesach, w których dostępne są paliwa odpadowe lub
niskokaloryczne. W procesach tych ciepło paliw niskokalorycznych może być wykorzystane
w podgrzewaczu sprężonego powietrza, opalanym paliwem odpadowym z procesu
przemysłowego, dając znaczne zmniejszenie zużycia paliwa wysokokalorycznego, jakie jest
powszechnie stosowane dla turbin gazowych (przede wszystkim gazu ziemnego i paliw
ciekłych).
W odróżnieniu od rekuperacji ciepła spalin odlotowych turbiny, rekuperacja za pomocą
zewnętrznych źródeł ciepła (tzw. rekuperacja w systemie) ma tę zaletę, że pozwala na
wykorzystanie ciepła spalin opuszczających turbinę do produkcji pary wodnej umożliwiając
wytwarzanie dodatkowej mocy. System taki stanowi wówczas kombinowaną siłownię
gazowo-parową, zintegrowaną często z wielopaliwowym systemem energetycznym.
Sprzężenie turbozespołu gazowego z rekuperacją ciepła w systemie w kombinowany układ
gazowo-parowy z kotłem węglowym polegające na umieszczeniu podgrzewacza sprężonego
powietrza w kotle, pozwala na uzyskanie wysokiej sprawności energetycznej, oszczędne
zużycie gazu ziemnego (lub innego czystego paliwa) oraz znaczną redukcję emisji gazów
cieplarnianych (SOx, NOx, CO2). Analizę różnych sprzężeń rozważanych dwóch systemów
paliwowo-energetycznych oparto na wypróbowanym w warunkach krajowych kotle z
fluidalną warstwą cyrkulacyjną, z wtórnym przegrzaniem pary, produkowanym przez
RAFAKO. Ten typ kotła stwarza możliwość zastąpienia przegrzewacza wtórnego pary wymiennikiem ciepła, służącym do podgrzewania przed komorą spalania zespołu
gazoturbinowego. Wysokie temperatury gazów spalinowych za turbiną stwarzają
jednocześnie możliwość stosowania przegrzania wtórnego pary łącznie z podgrzewem wody
zasilającej kocioł w jednym zespole wymienników ciepła. Znalazło to już praktyczne
zastosowanie w siłowni dwupaliwowej w Map Ta Phut w Tajlandii.
Dwupaliwowe systemy energetyczne mogą być konkurencyjne, zwłaszcza w takich krajach
jak Polska, posiadających zasoby węgla przy ograniczonych możliwościach wydobycia gazu
ziemnego. Gdyby wykorzystać turbinę gazową typu GT26 o pełnej mocy 265 MW to, przy
obliczeniowej sprawności produkcji energii elektrycznej netto 47,91 proc. można by uzyskać
kombinowany, parogazowy blok dwupaliwowy o mocy całkowitej ok. 680 MW zachowując
prosty typ kotła węglowego bez przegrzania wtórnego.
Cenną alternatywą, oszczędniejszą pod względem zużycia paliwa gazowego, jest system
dwupaliwowy z kondensacyjną turbiną parogazową, który obiecując nieco wyższe
sprawności, pozwala zaoszczędzić do 8 proc. gazu ziemnego w porównaniu z układem z
turbiną GT26 lub inną wysokotemperaturową np. WE/MHI 501 ATS.
(J.B.)