Pre-Combustion Carbondioxide Capture in Integrated Gasification Combined Cycles

Abstract

Thermal power plants have a significant place big proportion in the production of electric energy. Thermal power plants are the systems which converts heat energy to mechanical energy and also mechanical energy to electrical energy. Heat energy is obtained from combustion process and as a result of this, some harmful emissions, like CO2, which are the reason for global warming, are released to atmosphere. The contribution of carbondioxide to global warming has been exposed by the previous researchs. Due to this fact, clean energy technologies are growing rapidly all around the world. Coal is generally used in power plants and when compared to other fossil energy sources unit electricity production cost is less than others. When reserve rate is taken into account, coal may be converted to energy in a more efficient and cleaner way. The aim for using the clean coal technologies are to eradicate the harmful emissions of coal and to store the carbondioxide, orginated from combustion, in different forms. In line with this aim, carbondioxide may be captured by either pre-combustion, by O2/CO2 recycling combustion systems or by post combustion. The integrated gasification combined cycles (IGCC) are available in pre-combustion capture systems, whereas in O2/CO2 recycling combustion systems there are ultrasuper critical boiler technologies and finally flue gas washing systems by amines exists in post combustion systems. In this study, a pre-combustion CO2 capture process via oxygen blown gasifiers is compared with a conventional power plant in terms of CO2 emissions. Captured carbondioxide quantity has been presented as a result of the calculations made throughout the study.

Keywords

• Carbondioxide capture, clean coal technologies, Pre-combustion CO2 capture.

Gazlaştırıcılı Kombine Çevrim Santrallerinde Yanma Öncesi Karbondioksit Tutma

Öz

Elektrik enerjisinin üretilmesinde termik santraller çok büyük bir paya sahiptir. Termik santraller, ısı enerjisinin mekanik enerjiye ve mekanik enerjinin de elektrik enerjisine dönüştüğü sistemlerdir. Isı enerjisi, yanma prosesi ile sağlanır ve yanma sonucu küresel ısınmaya neden olan, CO2 gibi bazı zararlı emisyon atmosfere salınır. Karbondioksitin küresel ısınmaya olan katkısı yapılan çalışmalarla belirlenmiştir. Bu nedenle, temiz enerji teknolojileri tüm dünyada hızlı bir gelişme göstermektedir. Kömür, santrallerde kullanılan ve birim elektrik enerjisi maliyeti diğer yakıtlara göre daha az olan bir fosil yakıttır. Rezerv oranı da dikkate alındığında, kömürün, daha verimli ve temiz bir şekilde enerjiye dönüştürülmesi gereklidir. Temiz kömür teknolojilerinde amaç, kömürün zararlı emisyonlarının yok edilerek, yanma sonucu oluşan karbondioksitin de çeşitli formlarda depolanmasının sağlanmasıdır. Bu amaç doğrultusunda karbondioksit, yanma öncesi tutma ile, O2/CO2 geri beslemeli yakma sistemleri ile ve yakma sonrası tutma sistemleri ile yakalanıp tutulabilmektedir. Yanma öncesi tutma işleminde gazlaştırcılı kombine çevrim santralleri, O2/CO2 geri beslemeli yakma sistemlerinde ultrasüper kritik kazan teknolojisi ve yakma sonrası tutma işleminde ise yanma gazlarının aminlerle yıkanması işlemleri gerçekleştirilir. Bu çalışmada, gazlaştırıcılı bir kombine çevrim santrali ile konvansiyonel bir santralin CO2 emisyonu salınımı yönünden karşılaştırılması yapılmıştır. Hesaplamalar sonucunda tasarlanan sistemden tutulacak CO2 miktarı belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Karbondioksit tutma; Temiz kömür teknolojileri; Yakma öncesi CO2 tutma.

References

1. Anonymous, 2007. NETL Reports “Cost and Performance Baseline for Fossil Energy Plants” http://www.netl.doe.gov/ energy-analyses/
2. Czakiert, T., Bis, Z., Muskala, W. and Nowak, W. 2006. “Fuel Conversion from oxy-fuel combustion in a circulating fluidized bed”, Fuel Processing Technology 87,531-538.
3. Durmaz, A. ve Kural, O. 1998. “Kömür Özellikleri, Teknolojisi ve Çevre İlişkileri”, Chp. 22, pp. 353-395.
4. Higman, C. and Van der Burgt, M. 2003. “Gasification”, Elsevier Science pp. 86.
5. Martinez-Frias, J., Aceves S.M., Smith, J.R. and Brandt, H. 2003. “A coal Fired Powerplant with Zero Atmospheric Emissions” 2003 ASME International Mechanical Engineering Congress, November 15-21, Washington, DC.
6. Słowinski, G. 2006. “Some technical issues of zero-emission coal technology” International Journal of Hydrogen Energy. Vol. 31, pp.1091–1102.
7. Yılmazoğlu, M. Z. ve Durmaz, A. 2007. “Sıfır emisyonlu Termik Santral Geliştirilmesinde Mühendislik Yaklaşımları ve İrdelemeler”, ULIBTK07-094, 408-412.