Ugrás a tartalomhoz

Ipari technológiák

Dr. Német Béla (2013)

Pécsi Tudományegyetem

Gázturbinás kogenerációs erőművek. Kombinált ciklusú gázturbinás erőművek

Gázturbinás kogenerációs erőművek. Kombinált ciklusú gázturbinás erőművek

A Budapesti Erőmű az ország legnagyobb kogenerációs erőműve. A Budapesti Erőmű (BERT) az EDF Csoport tagja. 3 CCGT (kombinált ciklusú gázturbinás) erőművet és egy fűtőművet üzemeltet, melyek a főváros szívében helyezkednek el. Az erőművek a budapesti távfűtési energia 60%-át állítják elő a fővárosi távhőszolgáltató társaság, a FŐTÁV részére. A BERT a főváros villamosenergia-fogyasztásának 10 %-át is előállítja, a magyar villamosenergia-termelésből pedig 3%-kal részesedik.

BERT erőművek és teljesítményük:

  1. Kelenföld Erőmű (CCGT) GT 140 MWe + ST 50 MWe + 2*4,9 MW GT (Tornado projekt)

  2. Újpest Erőmű (CCGT) 110 MWe

  3. Kispest Erőmű (CCGT) 110 MWe

A Gönyűi Kombinált (gáz- és gőzturbinás IGCC) Ciklusú Erőmű bruttó teljesítménye 433 MW. A kombinált jelző azt jelenti, hogy ebben az erőműi technológiában az 59 %-ot meghaladó hatásfokot egy gázturbina, egy hőhasznosító kazán és egy gőzturbina kombinált működése biztosítja. A 433 MW-ból a gázturbina 285 MW-ot (kb. 2/3-ad rész), a gőzturbina pedig 148 MW-ot (kb. 1/3-ad részt) ad.

9.7. ábra - Kombinált ciklusú gázturbinás és gőzturbinás erőmű (KCE) blokksémája

Kombinált ciklusú gázturbinás és gőzturbinás erőmű (KCE) blokksémája

http://szegedma.hu/hir/szeged/2011/02/a-szegedi-gazeromu-greenpeace-forum-fotok.html

Több mint ezer fokos a földgáz-levegő keverék. Az egész erőmű hatásfoka meghaladja az 59 százalékot, ami legjobbak között van a világon. A nagy hatásfokot az erőmű alapvetően a gázturbina égőterében kialakuló 1300-1400 Celsius-fok hőmérsékletű és kb. 30 bar nyomású földgáz-levegő keveréknek köszönheti. Ez a nagy hőmérsékletű gázkeverék meghajtja a gázturbina forgó lapátjait, miközben a hőmérséklete és a nyomása jelentősen lecsökken. A gázturbinát elhagyva kb. 600 Celsius-fok hőmérsékleten lép be a gőzfejlesztő kazánba. A gőz a gőzturbina lapátjait hajtja meg, majd a vákuum terű kondenzátorba áramlik, ahol a hűtővíz hatására lecsapódik. A keletkezett vizet szivattyúk nyomják vissza a hőhasznosító gőzkazánba. A hőhasznosító kazánt elhagyó kb. 85 Celsius-fokos füstgáz a kéményen át a szabadba távozik. Gönyűn az áramtermelő generátor tengelyének egyik végét a gázturbina, a másik végét pedig a gőzturbina hajtja meg.

Léghűtéses lapátok. Műszaki szempontból az ilyen magas hőmérséklet rendkívüli igénybevételt jelent a turbina fémből készült forgólapátjaira. A lapát felszínén a megengedett maximális hőmérséklet valójában ugyanis csak 950 Celsius-fok. Ezen a hőmérsékleten a felszín már vörösen izzik. Ha a lapát tovább forrósodna, elveszítené a stabilitását, és az anyag oxidálódni kezdene. A lapátok aktív hűtéssel is rendelkeznek, üreges belsejükben levegő áramlik. Legelöl, a legforróbb részben lévő forgólapátokon apró lyukak találhatók, melyekből „csak” 400 Celsius-fokos levegő áramlik a lyukak mögötti lamellákra, hőszigetelő védőréteget képezve a felületen. A rendkívül törésálló lapátok olyan nikkelötvözetből készültek, amelyben nem találhatók különálló kristályokat elválasztó szemcsehatárok, ahol törések képződhetnének. Annak érdekében, hogy a teljes gázmennyiség összes ereje a forgólapátokon fejtse ki hatását és mozgási energiává alakuljon, a tervezők úgy alakították ki azok külső szélét, hogy a lapát és a turbina fala közti rés minél kisebb maradjon.

Zéró emisszójú erőművek

Molnár Dávid: A villamos energia előállításának módjai

http://molnardavid.uw.hu/kombinalt.html

A környezet terhelés csökkentését, a hatásfoknövelésen túl a széndioxid megfogásával lehet elérni. Ennek lehetőségeit mutatja be a következő ábra. A kibocsátott széndioxid mennyiségét azzal csökkentik, hogy a tüzelőanyagot elgázosítják, és abból kivonják a széndioxidot, és csak a levegő oxigén tartalmát vezetik a tűztérbe. Értelem szerűen a hőtermelő folyamat után mindenképpen kell még a maradék széndioxid megfogásáról gondoskodni.

9.8. ábra - Széndioxid megfogás lehetséges esetei

Széndioxid megfogás lehetséges esetei

CO2 leválasztás

- tüzelés után: füstgáztisztítás

- tüzelés előtt: tüzelőanyag átalakítás

- Oxyfuel technológia (csak oxigén bevezetése a tüztérbe)

9.9. ábra - Széndioxid megfogás technológiái széntüzelésű kazánok esetében

Széndioxid megfogás technológiái széntüzelésű kazánok esetében

http://energia.bme.hu/~kaszas/Energetika II/2012_hf/beadott/Miholics_Gabor_javitott.pdf

CO2 tárolás

- óceánokban

- geológiai formációkban

- karbonátos ásványokban

9.10. ábra - Széndioxid tárolási lehetőségek

Széndioxid tárolási lehetőségek

http://www.blog.thesietch.org/2008/07/14/could-carbon-capture-be-the-next-cash-cow/

9.11. ábra - Szén elgázosítás, metángáz turbinás erőműben, széndioxid megfogás és felhasználás olajkútnál

Szén elgázosítás, metángáz turbinás erőműben, széndioxid megfogás és felhasználás olajkútnál

http://www.policymeasures.com/measures/detail/carbon-capture-and-storage/

9.12. ábra - Norvégia Sleipner. Széndioxid tárolás sósvizes aquiferben az Északi-tengeren

Norvégia Sleipner. Széndioxid tárolás sósvizes aquiferben az Északi-tengeren

Aquifer: Vízadó réteg, föld alatti természetes víztározó

http://www.origo.hu/tudomany/20080530-a-britek-es-a-ccstechnologia-a-fold-alatt-tarolhato-a.html