Technologia CCS

nr 4(28)/2012
81
!"#$%&'()*+,'-$.'-,'//0($1&*(23
!"#$%&'&()*+,,-+
.+/01&2*+1"3&%456*#78%"8+
)%45*'*#8)+27#$27572*%)*9+
56*%4:&650+)+("&'&()#;%"(&+
4<=*1&2*%)*+1205'"%<0+2>('*
TECHNOLOGIE
?
@6*3*#$+
:&1%&4;"%)*+
A2)*1&3&A#)+
&1%&A%)"+
%)"<&6;745%"(&+
2:=720+1;)*=*B+
#;=&2)"<*+%*+
A6&1&2)4<&9+
C%)*+D06&:"84<*+
0;%*=*9+E"+5&+<6*8"+
6&;2)%)>5"+:&2)%%7+
/7F+%*+:)"624;73+
G6&%#)"+2*'<)+
;@%)"<&6;745%73)9+
%)"&126*#*'%73)+
;3)*%*3)+
<')3*50H+I6&308J#+
"%"6(&&4;#;>1%"9+
%)4<&"3)478%"+
(&4:&1*6<)9+
CD+2:6&2*1;*+
2@4"<5&6;"+
"%"6("57#;%73+#&6*;+
/*61;)"8+6"4567<#78%"+
&(6*%)#;"%)*H+
nr 4(28)/2012
! Wychwytywanie
Wychwytywanie dwutlenku węgla
może być realizowane na trzy sposoby:
pre - combustion, oxy - fuel oraz post combustion.
W technologii pre-combustion paliwo
zostaje poddane procesowi gazyfikacji,
w wyniku którego powstaje gaz syntezowy, składający się w większości z tlenku
węgla i pary wodnej. Oczyszczony z zanieczyszczeń i poddany reformingowi za
pomocą pary wodnej, staje się on mieszaniną głównie dwutlenku węgla i wodoru. Następnie dwutlenek węgla zostaje
odseparowany w procesie absorpcji, zaś
pozostały (bogaty w wodór) gaz spalany
jest w turbinie gazowej.
Metoda oxy - fuel polega na spalaniu
paliwa w atmosferze uprzednio przygotowanego, prawie czystego tlenu oraz spalin
(składających się głównie z pary wodnej
i dwutlenku węgla), recyrkulowanych w celu stworzenia podobnych warunków termicznych, jak przy spalaniu w powietrzu.
Po spalaniu spaliny zostają odpylone, odsiarczone oraz uwolnione od pozostałych
zanieczyszczeń, a następnie schłodzone
w celu wykroplenia pary wodnej. W wyniku tych zabiegów pozostały strumień
jest prawie czystym dwutlenkiem węgla.
Ostatnim ze wspomnianych sposobów wychwytu dwutlenku węgla są technologie typu post-combustion. Dwutlenek
węgla usuwany jest po spaleniu z „typowych” spalin pochodzących z elektrowni
konwencjonalnych, dlatego też możliwe
jest dobudowanie takiej instalacji do już
istniejących bloków. W procesie tym spaliny, po odpowiednim oczyszczeniu z zanieczyszczeń (takich jak związki siarki, tlenki
azotu czy pyły), kierowane są do absorbera, gdzie przy użyciu chemicznego absorbentu, który reaguje z dwutlenkiem węgla,
,,
Dla instalacji
wychwytywania
CO2 w Elektrowni
Bełchatów
rozważane jest
zastosowanie
technologii postcombustion Advanced Amine
Process (AAP)
zostają one z niego oczyszczone, a następnie wypuszczone do atmosfery. Z kolei roztwór z pochłoniętym dwutlenkiem węgla
jest regenerowany w kolumnie desorbera,
gdzie pod wpływem dostarczonego ciepła,
związany dwutlenek węgla zostaje uwolniony i odprowadzony, zaś absorbent skierowany z powrotem do kolumny płuczącej.
Systemy usuwania CO2 wykorzystujące
płuczki aminowe stosowane są w branży
„Oil & Gas” już od lat pięćdziesiątych XX w.
Właśnie ze względu na wcześniejsze wykorzystanie tej technologii w innych gałęziach
przemysłu jest ona bliska komercyjnemu
zastosowaniu w energetyce. Oprócz procesu absorpcji, w celu usunięcia dwutlenku węgla po spaleniu możliwe jest również
wykorzystanie procesu adsorpcji, separacji
kriogenicznej, czy też zastosowanie membran, jednak technologie te nie są jeszcze
opanowane w skali niezbędnej dla bloku
energetycznego.
Dla instalacji wychwytywania CO2
w Elektrowni Bełchatów rozważane jest
zastosowanie technologii post-combustion - Advanced Amine Process (AAP),
opracowanej przez firmę Dow Chemical
we współpracy z firmą Alstom, gdzie jako absorbent dwutlenku węgla wybrano
roztwór tzw. „zaawansowanych” amin,
cechujący się wysokim wskaźnikiem wychwytywania, tolerancją na zanieczyszczenia obecne w strumieniu spalin i niskimi
wskaźnikami degradacji oraz korozyjności
w porównaniu do alternatywnych absorbentów.
! Transport
Kolejnym krokiem po wychwycie CO2
jest jego sprężenie do stanu nadkrytycznego oraz transport do miejsca składowania. Wychwycony dwutlenek węgla może
być transportowany za pomocą cystern,
rurociągów czy statków, jednak biorąc
pod uwagę skalę potrzeb transportu na
potrzeby CCS, rurociągi uważane są za
opcję najbardziej uzasadnioną.
22 czerwca 2012 r. firma ILF Polska podpisała umowę z PGE Górnictwo
i Energetyka Konwencjonalna S.A. na wykonanie prac przygotowawczych w procesie budowy rurociągu transportowego
CO2 dla instalacji demonstracyjnej w Elektrowni Bełchatów.
Zakres usług ILF Polska obejmuje wytyczenie trasy rurociągu oraz przygotowanie raportu o oddziaływaniu na środowisko. Firma odpowiedzialna jest również
za opracowanie programu funkcjonalnoużytkowego, który zostanie załączony do
specyfikacji istotnych warunków zamówienia w postępowaniu o udzielenie zamówienia publicznego na wybór wykonawcy rurociągu.
Chociaż transport dwutlenku węgla
rurociągami nie jest postrzegany jako istotna bariera dla realizacji instalacji CCS na
dużą skalę, doświadczenia przemysłowe
związane z transportem CO2 są znacznie
uboższe niż w przypadku transportu węglowodorów takich jak np. gaz ziemny.
Istniejące obecnie rurociągi CO2 znajdują
się głównie w Ameryce Północnej, gdzie
już od 30 lat używane są w przemyśle naftowym. Rurociągi te transportują jednak
TECHNOLOGIE
Jakie zatem perspektywy na dalszy
rozwój ma wysoce emisyjna polska energetyka? Wizje opłat za nadmierną emisję dwutlenku węgla wiążą rozwój branży
energetycznej z zastosowaniem czystych
technologii węglowych, takich jak np. CCS
(Carbon Capture and Storage), czyli wychwytywanie i składowanie dwutlenku
węgla. Jednak, aby technologia ta osiągnęła status gotowej do komercjalizacji
i powszechnego użycia, konieczne jest
wcześniejsze jej rozpoznanie oraz optymalizacja na poziomie instalacji pilotażowych
i demonstracyjnych. Prace rozwojowobadawcze są niezbędne, aby osiągnąć
zmniejszenie potrzeb własnych instalacji
CCS oraz obniżenie kosztów inwestycyjnych i operacyjnych. W działaniach tych
bierze udział również Polska - PGE Elektrownia Bełchatów S.A. od 2007 r. prowadzi prace przygotowawcze do budowy
instalacji demonstracyjnej CCS, wychwytującej ok. 1,8 milionów ton CO2 rocznie,
odpowiadającej mocy powyżej 250 MW,
która ma być zintegrowana z nowo wybudowanym blokiem o mocy 858 MW.
83
84
nr 4(28)/2012
bardzo suchy i czysty strumień dwutlenku węgla, pochodzący głównie ze
złóż naturalnych lub zakładów przetwarzania gazu, dlatego też transport
CO2, pochodzącego z instalacji CCS
i mogącego zawierać różne zanieczyszczenia, wymaga podjęcia odpowiednich środków, zapewniających
pewność bezpiecznego działania.
! Składowanie
TECHNOLOGIE
Dwutlenek węgla z instalacji CCS
transportowany jest do szczelnego,
podziemnego składowiska lub też
wykorzystuje się go w celach przemysłowych. Może być on składowany
w eksploatowanych i wyczerpanych
złożach węglowodorów, w głębokich
poziomach wodonośnych, czy pokładach węgla.
W odniesieniu do przyszłego miejsca geologicznego składowania dwutlenku węgla z instalacji demonstracyjnej CCS w elektrowni Bełchatów,
pierwotnie wyznaczono trzy potencjalne obszary. W wyniku przeprowadzonych prac rozpoznawczych,
jako najbardziej korzystna dla prowadzenia pogłębionych badań geologicznych wskazana została struktura
Wojszyce, zlokalizowana w północnej
części województwa łódzkiego.
! Finansowanie
W ramach Europejskiego Programu Energetycznego na rzecz Naprawy Gospodarczej (EEPR - European
Energy Programme for Recovery),
który finansuje projekty obejmujące
cały łańcuch technologiczny, czyli:
wychwytywanie, transport i składowanie dwutlenku węgla, projekt CCS
w Bełchatowie uzyskał wsparcie finansowe w kwocie 180 mln euro. Dodatkowo w roboczym raporcie z 12
lipca nt. programu NER300 (New Entrants Reserve - rezerwa uprawnień
do emisji CO2 dla nowych jednostek)
Komisja Europejska uznała, że w ramach dostępnych środków, pierwsze
dwa lub trzy kandydujące projekty
CCS mogą dostać dofinansowanie
do 315 mln euro dla pojedynczego
projektu, nie przekraczając jednak
50% kosztów istotnych (tj. kosztów
innowacyjnych komponentów) danego projektu. Instalacja CCS w Bełchatowie znajduje się natomiast na
drugim miejscu na liście kandydatur
w tej dziedzinie. "