Allam güç döngüsü - Allam power cycle
Allam-Fetvedt Döngüsü veya Allam Döngüsü oluşturulan yakalarken, termal enerji, gaz halindeki yakıtların dönüştürülmesi için bir işlem olup , karbon dioksit ve su. Bu sıfır emisyon döngüsü, Mayıs 2018'de Teksas, La Porte'de bulunan 50 MW'lık bir doğal gaz beslemeli test tesisinde doğrulanmıştır. Bu endüstriyel tesis, özel bir teknoloji lisanslama şirketi olan NET Power LLC'ye aittir ve onun tarafından işletilmektedir. NET Power, Exelon Corporation , McDermott International Ltd, Occidental Petroleum Corporation (Oxy) Low Carbon Ventures ve 8 Rivers Capital'a aittir . Sürecin arkasındaki iki mucit, İngiliz mühendis Rodney John Allam ve Amerikalı mühendis Jeremy Eron Fetvedt. Allam-Fetvedt Döngüsü, MIT Technology Review tarafından 2018'de Çığır Açan 10 Teknoloji listesinde kabul edildi.
Tanım
Geri kazanılmış , yüksek basınçlı, transkritik bir CO2 kullanan Brayton döngüsü olarak çalışan Allam-Fetvedt Döngüsü
2oksi-yakıt yanma rejimine sahip çalışma sıvısı . Bu döngü, gaz halindeki bir yakıtın oksijen ve sıcak, yüksek basınçlı, geri dönüştürülmüş süperkritik CO2 ile yakılmasıyla başlar.
2bir yanma odasında çalışma sıvısı. Geri dönüştürülmüş CO
2akım, yanma alevi sıcaklığını yönetilebilir bir seviyeye düşürmek ve yanma ürünlerini çevrim çalışma sıvısı ağırlıklı olarak CO2 olacak şekilde seyreltmek gibi ikili bir amaca hizmet eder. Yanma odası içindeki basınç yaklaşık 30 MPa kadar yüksek olabilir ve yanma ham madde, yaklaşık% 95 geri dönüştürülmüş oluşur CO
2kütle tarafından. Yakıcı bir alt kritik olarak 6 ve 12 genleştirici boşaltma yaprakları arasında bir basınç oranında bir türbin genişletici işletme için temin edilebilir yüksek basınçlı egzoz sağlar CO
2karışım ağırlıklı olarak yanma kaynaklı su ile gelir. Bu sıvı, CO akışına karşı genleştirici deşarjını 65 °C'nin altına soğutan bir ekonomizör ısı eşanjörüne girer.
2yakıcıya geri dönüştürülmektedir. Ekonomizör ısı eşanjöründen çıktıktan sonra, genleştirici egzozu, merkezi bir soğutma sistemi tarafından ortam sıcaklığına yakın bir sıcaklığa daha da soğutulur, bu da sıvı suyun çalışma sıvısından çıkarılmasını ve faydalı kullanım için geri dönüştürülmesini sağlar.
Neredeyse saf CO'nun kalan çalışma sıvısı
2daha sonra bir sıkıştırma ve pompalama aşamasına girer. Sıkıştırma sistemi, CO2'nin altında bir giriş basıncına sahip geleneksel bir ara soğutmalı santrifüj kompresörden oluşur.
2kritik basınç. CO
2çalışma sıvısı sıkıştırılır ve ardından kompresör son soğutucusunda ortam sıcaklığına yakın bir sıcaklığa soğutulur. Bu noktada, çalışma sıvısının sıkıştırılması ve soğutulması kombinasyonu, onun 500 kg/m3'ü aşan bir yoğunluğa ulaşmasına izin verir. Bu durumda, CO
2akış, çok kademeli bir santrifüj pompa kullanılarak gereken yüksek yanma basıncına pompalanabilir. Son olarak, yüksek basınçlı çalışma sıvısı, yeniden ısıtılmak ve yakıcıya geri döndürülmek üzere ekonomizer ısı eşanjöründen geri gönderilir.
net CO
2yakıcıya yakıt ve oksijen ilavesinden elde edilen ürün, yüksek basınçlı akımdan uzaklaştırılır; Bu noktada, CO
2 ürün yüksek basınçlı ve yüksek saflıkta olup, daha fazla sıkıştırma gerektirmeden sekestrasyona veya kullanıma hazırdır.
| Doğal gaz yakıtı için Allam çevrimi bileşenlerinin kütle akışı (yanma aşamasına giren toplam kütlenin yüzdesi) | |||||
| Döngünün aşaması | Oksijen |
Doğal
gaz |
Su (H2O) |
Karbondioksit ( CO 2) |
|
| Yanma Girişi | %4.75 | %1.25 | - | %94 (sıcak, yüksek basınç) | |
| Türbin Girişi | - | - | %2.75 (çok sıcak buhar) | %97,25 (çok sıcak) | |
| Eşanjör Girişi (Egzoz) | - | - | %2.75 (sıcak buhar) | %97,25 (sıcak, düşük basınç) | |
| Eşanjör Çıkışı (Egzoz) | - | - | %2.75 (yoğunlaştırılmış buhar) | %97,25 (kompresör-pompaya) | |
| Kompresör-Pompa Çıkışı | - | - | %94 (ısı eşanjörüne) | %3,25 (CCS/CCUS) | |
| Eşanjör Girişi (Geri Dönüşüm) | - | - | %94 (sıkıştırılmış) | ||
| Eşanjör Çıkışı (Geri Dönüşüm) | - | - | %94 (sıcak, sıkıştırılmış, geri dönüştürülecek) | ||
Sistemin yüksek bir ısıl verime ulaşması için , birincil ısı eşanjörünün yüksek sıcaklık tarafında yakın bir sıcaklık yaklaşımına ihtiyaç vardır. Allam-Fetvedt Döngüsünün sıkıştırma ve pompalama aşamasında kullanılan soğutma işlemi nedeniyle, soğutma genişletici egzoz akışı ile yeniden ısıtma CO2 arasındaki döngüde tipik olarak büyük bir enerji dengesizliği mevcut olacaktır.
2 geri dönüşüm akışı.
Allam-Fetvedt Döngüsü, reküperatif ısı eşanjörünün düşük sıcaklık ucuna düşük dereceli ısı dahil ederek bu dengesizliği düzeltir. Döngünün soğuk ucundaki düşük sıcaklıklar nedeniyle, bu düşük dereceli ısının yalnızca 100 °C ila 400 °C aralığında olması gerekir. Bu ısının uygun bir kaynağı, oksi-yakıt yanma rejimi için gerekli olan Hava Ayırma Ünitesidir (ASU).
Bu temel konfigürasyon, yakıt olarak doğal gaz yakarken, enerji yoğun ASU da dahil olmak üzere tüm parazitik yüklerin bir güç çevrimi ağı olarak %60'a (LHV) varan bir verimlilik elde edecek şekilde modellenmiştir. Yeniliğine rağmen, bu döngünün gerektirdiği bileşenlerin tümü, yanma türbini paketi hariç, şu anda ticari olarak mevcuttur. Türbin, mevcut gaz ve buhar türbini tasarım araçları tarafından kullanılan kanıtlanmış teknolojilere ve yaklaşımlara dayanmaktadır.
Uygulamalar
Allam-Fetvedt Döngüsü'nü sergileyecek 50 MW'lık bir endüstriyel test tesisinde inşaat Mart 2016'da Teksas, La Porte'de başladı ve inşaatı 2017'de tamamlandı. 2018'de, Allam-Fetvedt Döngüsü ve destekleyici teknolojiler bu gösteri tesisinde doğrulandı, OEM'lerin bileşenleri gelecekteki Allam-Fetvedt Döngüsü tesislerinde kullanmak üzere sertifikalandırmasına olanak tanıyan bir test tesisi olarak hizmet vermektedir . Bu test tesisi , Exelon Corporation, McDermott International Ltd, Occidental Pertroleum Corporation (Oxy) Low Carbon Ventures ve 8 Rivers Capital'e ait olan NET Power'a aittir ve onun tarafından işletilmektedir. NET Power, Teksas, La Porte'deki Allam-Fetvedt Döngüsü test tesisinin tanınmasıyla, Abu Dabi Uluslararası Petrol Fuarı ve Konferansı'nda (ADIPEC) 2018 Yılının Enerjide Atılım Teknolojik Projesinde Uluslararası Mükemmellik ödülüne layık görüldü.