Wykorzystanie ciepła odpadowego w procesie przygotowania spalin na potrzeby separacji metodą VPSA

Abstract

W ostatnich latach są prowadzone intensywne prace związane z ograniczeniem emisji CO2 do atmosfery z procesów spalania paliw węglowych w energetyce. W ramach tych prac powstały już nowe technologie oksyspalania, jak również kilka metod separacji CO2 ze spalin. Jedną z nich jest technologia adsorpcyjna VPSA (Vacuum Pressure Swing Adsorption). W technologii VPSA proces adsorpcji i desorpcji jest realizowany przez zmianę ciśnienia. Skuteczność tej metody zależy w dużym stopniu od właściwości sorbentu i jego zdolności sorpcyjnej względem CO2. Parametrami, które wpływają na pojemność sorpcyjną sorbentu, jest temperatura spalin i ich ciśnienie. W przypadku stosowanych sorbentów pojemność sorpcyjna bardzo wzrasta wraz z obniżeniem temperatury spalin i wzrostem ciśnienia. W takim przypadku jest możliwe ograniczenie rozmiarów jednostki adsorpcyjnej, a także kosztów procesu wstępnego sprężania spalin. W pracy przedstawiono propozycję technologii przygotowania spalin kotłowych na potrzeby procesu VPSA, przy założeniu minimalizacji kosztów energetycznych tego procesu i zapotrzebowania na sorbent. W ramach proponowanej technologii zakłada się wykorzystanie ciepła odpadowego ze spalin na potrzeby zasilania chłodziarki absorpcyjnej wytwarzającej wodę lodową. W wyniku przeprowadzonych obliczeń symulacyjnych określono zapotrzebowanie na energię do wstępnego procesu sprężania spalin przed jednostką VPSA oraz minimalne zapotrzebowanie sorbentu do separacji CO2 z przepływającego przez adsorber strumienia spalin.