Интеграция высокотемпературного топливного элемента с системой улавливания СО2 в энергетический цикл тепловой электрической станции
Another Title
Integrating a High Temperature Fuel Cell with СО2 Capture System into Thermal Power Plant Energy Cycle
Bibliographic entry
Интеграция высокотемпературного топливного элемента с системой улавливания СО2 в энергетический цикл тепловой электрической станции = Integrating a High Temperature Fuel Cell with СО2 Capture System into Thermal Power Plant Energy Cycle / А. А. Филимонова [и др.] // Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. Энергетика. – 2022. – № 6. – С. 562-571.
Abstract
Топливный элемент на расплавленных карбонатах позволяет улавливать, сепарировать и концентрировать углекислый газ во время перехода его через расплав карбонатов от катодной стороны к анодной, одновременно генерируя электричество и теплоту. В статье представлены технология и технологическая схема системы улавливания СО2 из дымовых газов тепловой электрической станции в высокотемпературном топливном элементе на расплавленных карбонатах с последующей конверсией и утилизацией газообразных горючих продуктов в энергетическом цикле тепловой электрической станции. Топливный элемент работает на природном газе с внутренним риформингом. После топливного элемента выходящий с анода газ направляется в блок конверсии, где в реакции с углеродом при высоких температурах образуются горючие газы, пригодные для повторного сжигания в турбине. Для энергетических установок, системы улавливания и конверсии углекислого газа проводились термодинамические, технико-экономические расчеты. Коэффициент полезного действия высокотемпературного топливного элемента 42 %. В базовом сценарии чистая энергоэффективность станции 61 % при степени улавливания CO2 80–85 %. Возврат топливных газов после конверсии СО2 с учетом их теплотворной способности позволяет дополнительно увеличить электрическую мощность тепловой электрической станции до 20 %. При удельной стоимости топливного элемента 1300 евро/кВт и цене на природный газ 0,04 евро/кВт полная стоимость электроэнергии установки составляет 0,074 евро/кВт. Результаты показывают, что предложенная система привлекательна для производства электроэнергии на природном газе с улавливанием углекислого газа.
Abstract in another language
The molten carbonate fuel cell allows for capturing, separating and concentrating CO2 as it passes through the carbonate melt from the cathode side to the anode side, while simultaneously generating electricity and heat. The article presents the technology and flow diagram of a system for capturing CO2 from flue gases of a thermal power plant in a high-temperature fuel cell on molten carbonates with subsequent conversion and utilization of gaseous combustible products in the energy cycle of a thermal power plant. The fuel cell runs on natural gas with internal reforming. After the fuel cell, the gas leaving the anode is sent to the conversion unit where, in reaction with carbon at high temperatures, combustible gases are formed that are suitable for re-combustion in the turbine. For power plants and a system for capturing and converting carbon dioxide, thermodynamic, technical and economic calculations were carried out. The efficiency of a hightemperature fuel cell is 42 %. In the baseline scenario, the net energy efficiency of the plant is 61 % while a CO2 capture ration is 80–85 %. The return of fuel gases after the conversion of carbon dioxide, taking into account their calorific value, makes it possible to additionally increase the electric power of the thermal power plant up to 20 %. With a unit cost of a fuel cell of 1300 EUR/kW and a price of natural gas of 0.04 EUR/kW, the total electricity cost of the plant is 0.074 EUR/kW. The results show that the proposed system is attractive for natural gas power generation with CO2 capture.
View/
Collections
- № 6[7]