Stworzyliśmy dla Ciebie niezależne forum dyskusyjne aby oddać Ci głos. Zmieniaj Polskę razem z nami! zmieniaj.pl

Ocena wątku:
  • 1 głosów - średnia: 5
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
Era węgla w energetyce, Piotr Mazurek
#1
Era węgla w energetyce



Piotr Mazurek, Świdnik20.05.2016
                                                                mailto:p.mazurek4591Małpkagmail.com

Wstęp

Era węgla ciągle trwa i na razie nie zanosi się aby to źródło energii odstawić definitywnie do
lamusa. Co bieglej władający językiem polskim ujmują to ,że na dzień dzisiejszy w Polsce odwrotu
od energetyki węglowej nie będzie. Praktycznie częściowe zastąpieniem węgla paliwem gazowym
a konkretnie gazem ziemnym (metan) jest sporo droższe. Tylko w przypadku gazu z łupków
gazowych przy cenach jak w Stanach Zjednoczonych było by to ekonomicznie opłacalne.
Energetyka na dużą skalę (Kozienice,Bełchatów itd) oraz ciepłownictwo używa węgla
kamiennego lub brunatnego. Cukrownie, mleczarnie, cementownie opalane węglem. Zaostrzenie
przepisów o poziomie emisji SO2, CO2 NOx oraz emisji pyłów powoduje ,że ciągle rosną koszty
produkcji energii czego efektem jest wzrost cen energii. Prowadzi to wprost do spadku
konkurencyjności naszej gospodarki w obszarze Europy . Wydobycie węgla jest w Polsce za
drogie. Kolejne uzdrowienia górnictwa , ciągłe restrukturyzacje rozregulowały organizacyjne
kopalnie i jej struktury .

Co się dzieje z węglem w typowym jego użyciu?

Typowo spalany jest w kotłach węglowych różnego typu. Utleniaczem jest powietrze . Przy
optymalnym procesie spalania z lekkim naddatkiem λ~1,1-1,3 powietrza produktem spalania jest
CO2 plus zanieczyszczenia SO2, NOx, i zanieczyszczenia WoW -sadza, oraz pyły i żużel.
Typowa wartość opałowa węgla waha się od 20 -28 MJ/kg masy paliwa.
Najczystszy węgiel koks , antracyt ma wartość opałową sięgającą 40-48 MJ/kg.
Tego rodzaju paliwo emituje dużo mniej zarówno pyłów jak zanieczyszczeń gazowych. Ostatnio ,
obecnie( a nie na dzień dzisiejszy) opracowano tzw. błękitny węgiel , czyli węgiel poddany
częściowemu odgazowaniu. Kraków mógłby pozbyć się sporej części zanieczyszczeń, gdyby
spalano koks lub niby ten rewelacyjny błękitny węgiel. Oba paliwa dało by się spalać w
istniejących kotłach centralnego spalania.

Wracając do liczb

Spalanie 1 kg/s na sekundę typowego węgla pozwala uzyskać
1kg/s ------------->> 20 MW mocy cieplnej mocy cieplnej co jest sporą wartością.

W domu jednorodzinnym wystarcza typowo 20 kW mocy cieplnej czyli 1000 krotnie mniej.
Mówimy tutaj o mocach teoretycznie dostępnych. Tak naprawdę
sprawność cieplna kotłów węglowych starego typu osiąga 50-60% Nowego typu 70-80%. Reszta
energii ucieka przez komin.

Jak spalać węgiel optymalnie?
Dobry kocioł węglowy to podstawa. - sprawność 90% . Wiele firm produkujących kotły twierdzi, że
ich kotły uzyskują ponad 90% sprawność cieplną – większość nie ma nawet na to certyfikatu. A
nawet jak ma to jest to wartość uzyskana w w warunkach wręcz laboratoryjnych. Wymienniki
wewnętrzne kotła szybko ulegają zanieczyszczeniu i sprawność spada do 60-70% reszta energii
ponownie wylatuje przez komin.
Zostawmy na razie małą energetykę domków jednorodzinnych.

Duża energetyka- elektrownie i elektrociepłownie.
Są to duże obiekty przemysłowe o kilku kotłach pyłowych lub fluidalnych i mocach 500-700 MW.
Parę lat temu wróżono zapaść naszej energetyki przy braku nowych inwestycji w tej branży. Jakie
mamy ceny energii każdy może stwierdzić oglądając rachunki za prąd elektryczny i ogrzewanie w
blokach mieszkaniowych – ceny rosną od paru lat, mimo gigantycznych nakładów na
termomodernizację domów. Tak będzie dalej bo cały system energetyki to monopol.

Jak to wszystko działa.
Spalamy węgiel w kotłach, wytwarzana jest para pod dużym ciśnieniem, która napędza turbiny
parowe połączone z generatorami wytwarzającymi prąd elektryczny przesyłany do sieci
elektrycznej .
Proces wytwarzania energii elektrycznej ma więc kilka etapów
1. energia zawarta w paliwie w trakcie spalania uwalniana jest w postaci ciepła i
promieniowania termicznego.
2. Wydzielona energia ogrzewa wodę w wymiennikach kotłów i przekształca wodę w parą
suchą lub mokrą o ciśnieniach 60-100 atm.
3. Energia termiczna i potencjalna pary zamieniana jest na energię kinetyczną
4. Energia kinetyczna pary napędza turbinę parową poprzez zamianę na ruch obrotowy
5. Sprzężony z turbiną parową generator wytwarza prąd elektryczny.
Na każdym etapie przekształceń energii występują straty. Największe straty
występują w w procesach 1 , 4 . Tylko około 30 % energii paliwa jest
przekształcona w energię elektryczną.

Co z tym można zrobić?

Propozycja
Należy zmniejszyć ilość etapów w procesie przetwarzania energii zawartej w paliwie na prąd
elektryczny.

Czego należało by się pozbyć?
spalania węgla w kotłach i wytwarzania pary i turbiny parowej
ZOSTAJE NAM ZGAZOWANIE PALIWA do SYNGAZU
Zatem mamy syngaz tj mieszaniną CO i H2--- tlenku węgla i wodoru.
Gazy te można oczyścić z SOx, NOx , i pyłów.
Dale już będzie prosto
Paliwo syngaz możemy spalać z turbinach gazowych napędzających bezpośrednio generatory elektryczne.

Literatura
Włodzimierz Trzebiatowski, Chemia nieorganiczna
[-] Następujący użytkownicy (1 użytkownik) Lubią wpis Jan Sposob :
  • Roman Klimczyk
Odpowiedz


Skocz do:


Użytkownicy przeglądający ten wątek: 1 gości