Obliczenia ultra-nadkrytycznego bloku węglowego o mocy 900 MW z odzyskiem ciepła ze spalin

Improving the efficiency of electricity generation is the main way to reduce fossil fuels consumption and carbon dioxide emission. Development of technology of coal-fired power units 50 plus for advanced ultra-supercritical steam parameters gives new opportunities. However, exceeding the unit net efficiency barrier of 50% except the increasing steam parameters requires also the modifications of the power unit cycle configuration. In the paper is presented conception of 900 MW power unit for ultra-supercritical steam parameters of 700/720°C with waste heat recovery from the boiler exhaust gases. The calculations were carried out for the hard coal fired unit and lignite fired unit. In the case of hard coal fired power unit due to the low exhaust flue gas temperature (110°C) the use of waste heat recovery system offers slight improving of the boiler efficiency and the efficiency of electricity generation. Significant potential exists in the case of the lignite fired units, where the exhaust loss from the boiler is much higher (exhaust gas temperature 170°C). In the paper is presented thermodynamic analysis of two variants of the waste heat recovery in the steam cycle. In the first variant the heat of the boiler exhaust flue gases from the air heater outlet is used to heat up the water in the low pressure feed water system. In the second considered variant the part of the boiler exhaust flue gases is taken before the air heater and its used to heat up the water in the high pressure feed water heaters system.

Poprawa sprawności wytwarzania energii elektrycznej jest podstawą redukcji zużycia paliw kopalnych oraz ograniczenia emisji dwutlenku węgla. Rozwój technologii bloków węglowych 50 plus na zaawansowane parametry ultra-nadkrytyczne pary otwiera nowe perspektywy. Przekroczenie bariery 50% sprawności netto bloku poza zwiększeniem parametrów pary wymaga również modyfikacji struktury samego obiegu. W artykule przedstawiono koncepcję bloku węglowego 900 MW na zaawansowane ultra-nadkrytyczne parametry pary 700/720°C z odzyskiem ciepła ze spalin wylotowych. Obliczenia przeprowadzono dla bloku opalanego węglem kamiennym oraz węglem brunatnym. W przypadku węgla kamiennego ze względu na niską temperaturę spalin wylotowych (110°C) zastosowanie odzysku ciepła odpadowego daje niewielkie zyski dla poprawy sprawności energetycznej kotła oraz sprawności wytwarzania energii elektrycznej. Znaczny potencjał istnieje natomiast w przypadku bloków opalanych węglem brunatnym, gdzie strata wylotowa z kotła jest większa (temperatura spalin 170°C). Przedstawiono analizę termodynamiczną dwóch wariantów wykorzystania ciepła odpadowego w obiegu. Pierwszy zakłada wykorzystanie ciepła spalin wylotowych zza kotłowego podgrzewacza powietrza w układzie regeneracji niskoprężnej, drugi pobranie części spalin sprzed kotłowego podgrzewacza powietrza.