Analiza efektywnoœci energetycznej elektrowni gazowo-parowych zintegrowanych ze zgazowaniem wêgla

Transkrypt

1 POLITYKA ENERGETYCZNA Tom 10 Zeszyt specjalny PL ISSN Boles³aw ZAPOROWSKI* Analiza efektywnoœci energetycznej elektrowni gazowo-parowych zintegrowanych ze zgazowaniem wêgla STRESZCZENIE. W artykule jest przedstawiona kompleksowa analiza efektywnoœci energetycznej elektrowni gazowo-parowych zintegrowanych ze zgazowaniem wêgla. Podstaw¹ wykonanej analizy s¹ opracowane modele matematyczne podstawowych elementów elektrowni gazowo- -parowej zintegrowanej ze zgazowaniem wêgla, takich jak: generator gazu, ch³odnica gazu z uk³adem jego odsiarczania, bloku turbiny gazowej, kot³a odzysknicowego oraz obiegu turbiny parowej. Jako wielkoœæ charakteryzuj¹c¹ efektywnoœæ energetyczn¹ elektrowni gazowo-parowych zintegrowanych ze zgazowaniem wêgla wyznaczono sprawnoœæ wytwarzania energii elektrycznej, dla uk³adów technologicznych z ró nymi metodami zgazowania wêgla, ró nymi metodami odsiarczania gazu oraz ró nymi parametrami turbin gazowych. S OWA KLUCZOWE: zgazowanie wêgla, elektrownia gazowo-parowa zintegrowana ze zgazowaniem wêgla Wprowadzenie Udzia³ energii elektrycznej wytwarzanej w elektrowniach opalanych wêglem, w ca³kowitej œwiatowej jej produkcji, nadal utrzymuje siê na wysokim poziomie oko³o 39%. Natomiast w niektórych krajach takich jak: USA, Chiny, Indie, Australia czy Republika * Dr hab. in. Instytut Elektroenergetyki Politechniki Poznañskiej. Recenzent: prof. dr hab. in. Eugeniusz MOKRZYCKI 355

2 Po³udniowej Afryki przekracza 50%, a w Polsce w roku 2006 wyniós³ blisko 93,5%. Du e œwiatowe i krajowe zasoby wêgla kamiennego i brunatnego, w porównaniu z zasobami ropy naftowej i gazu ziemnego, oraz du a dostêpnoœæ tego paliwa, na œwiatowym rynku przy umiarkowanych cenach, pozwalaj¹ przewidywaæ, e elektrownie opalane wêglem bêd¹ nadal odgrywa³y wa n¹ rolê w œwiatowej produkcji energii elektrycznej. W sposób szczególny dotyczy to równie Polski. Za takim przewidywaniem przemawia równie problem bezpieczeñstwa energetycznego kraju. Jednak coraz ostrzejsze wymagania w zakresie ochrony œrodowiska przyrodniczego, a szczególnie ratyfikowanie przez wiêkszoœæ krajów œwiata, w tym równie przez Polskê Protoko³u z Kioto do Ramowej Konwencji Narodów Zjednoczonych w sprawie zmian klimatu, zmuszaj¹ do rozwi¹zania z³o onego i trudnego problemu jak w przysz³oœci, w sposób energetycznie efektywny i mo liwy do zaakceptowania przez œrodowisko, wytwarzaæ energiê elektryczn¹ z wêgla? Najwiêcej zalet energetycznych i ekologicznych, wœród rozwa anych przysz³oœciowych technologii wytwarzania energii elektrycznej w elektrowniach opalanych wêglem, ma technologia stosowana w elektrowniach gazowo-parowych zintegrowanych ze zgazowaniem wêgla (Integrated Coal Gasification Combined Cycle IGCC). Technologia ta nale y do grupy czystych technologii wêglowych (Clean Coal Technologies CCT). Cechuje j¹ wysoka sprawnoœæ energetyczna (oko³o 50%), uzyskiwana dziêki kombinowanemu obiegowi gazowo-parowemu, prawie ca³kowite wyeliminowanie emisji py³ów i SO 2 oraz istotne ograniczenie emisji NO x ico 2 do œrodowiska przyrodniczego. Podstawowym, nowym elementem w technologii wytwarzania energii elektrycznej w elektrowniach gazowo-parowych zintegrowanych ze zgazowaniem wêgla jest zast¹pienie jednostopniowego, bezpoœredniego spalania wêgla (obecnie powszechnie stosowanego) spalaniem dwustopniowym. W pierwszym stopniu odbywa siê wytwarzanie paliwa gazowego w procesie ca³kowitego, ciœnieniowego zgazowania wêgla i oczyszczenie go (odpylenie i odsiarczenie), a w drugim spalanie w komorze spalania turbiny gazowej wytworzonego paliwa gazowego. Ponadto nowym elementem w technologii wytwarzania energii elektrycznej w elektrowniach gazowo-parowych zintegrowanych ze zgazowaniem wêgla jest zastosowanie kombinowanego obiegu gazowo-parowego. W porównaniu z obiegiem parowym, powszechnie obecnie stosowanym, obieg ten pozwala na znaczne podwy szenie sprawnoœci wytwarzania energii elektrycznej, podobnie jak w elektrowniach gazowo-parowych opalanych gazem ziemnym. 1. Uk³ad technologiczny elektrowni gazowo-parowej zintegrowanej ze zgazowaniem wêgla W uk³adzie technologicznym elektrowni gazowo-parowej zintegrowanej ze zgazowaniem wêgla mo na wyró niæ 5 podstawowych urz¹dzeñ energetycznych: generator gazu, 356

3 ch³odnicê gazu z urz¹dzeniem do jego odsiarczania, blok turbiny gazowej, kocio³ odzysknicowy oraz obieg turbiny parowej. Schemat blokowy takiej elektrowni przedstawiono na rysunku 1, a schemat uk³adu technologicznego na rysunku 2. WÊGIEL GENERATOR GAZU CH ODNICA GAZU I URZ DZENIE DO JEGO ODSIARCZANIA BLOK TURBINY GAZOWEJ KOCIO ODZYSKNI- COWY OBIEG TURBINY PAROWEJ SPRÊ ARKA SPRÊ ARKA SPRÊ ARKA ENERGIA ELEKTRYCZNA ENERGIA ELEKTRYCZNA O 2 N 2 POWIETRZE WYTWORNICA TLENU POWIETRZE JAKO CZYNNIK ZGAZOWUJ CY POWIETRZE TLEN JAKO CZYNNIK ZGAZOWUJ CY Rys. 1. Schemat blokowy elektrowni gazowo-parowej zintegrowanej ze zgazowaniem wêgla Fig. 1. Block scheme of gas-steam power plant integrated with coal gasification 2. Modelowanie procesów energetycznych w podstawowych urz¹dzeniach energetycznych elektrowni Modelowanie procesu zgazowania wêgla w generatorze gazu zosta³o przedstawione miêdzy innymi w pracy [1]. Jego podstaw¹ jest równowagowy model matematyczny, z³o ony z uk³adu równañ opisuj¹cych procesy chemiczne, fizyczne i energetyczne w generatorze gazu. Bardzo wa nym równaniem tego modelu jest równanie bilansu energetycznego generatora gazu, odniesionego do 1 kg wytwarzanego gazu, które zosta³o sformu³owane w nastêpuj¹cej postaci: 1 i 31 p ( H H ) a i ct i 31 gi it ( 0, Tg) git ( 0) Mi pgi i n 1 ( ) b p i n uti H 0 i( T0, Tut ) Mi puti c i d i Q Q 0 H 2O ( T0, TH O) A ( T Tg qqp 2 0, ) (1) 357

4 WÊGIEL +WODA PALIWO GAZOWE GENERA TOR GAZU CH OD- NICA GAZU OCZYSZCZANIE GAZU U EL CZYNNIK ZGAZOWUJ CY SIARKA WP SP N P S S S TG O2 POWIETRZE WYTWORNICA TLENU N 2 POWIETRZE Rys. 2. Schemat uk³adu technologicznego elektrowni gazowo-parowej zintegrowanej ze zgazowaniem wêgla metod¹ Texaco Fig. 2. Scheme of technological system of gas-steam power plant integrated with coal gasification Proces zgazowania wêgla mo e byæ charakteryzowany przez sprawnoœæ chemiczn¹ i energetyczn¹. Do oceny efektywnoœci energetycznej procesu zgazowania szczególnie jest przydatna sprawnoœæ chemiczna tego procesu, która zosta³a zdefiniowana jako stosunek energii chemicznej wytwarzanego paliwa gazowego do energii chemicznej (wartoœci opa- ³owej) zgazowywanego wêgla. Jej wartoœæ ma miêdzy innymi istotny wp³yw na wartoœæ opa³ow¹ wytwarzanego gazu. Program komputerowy, opracowany na podstawie wy ej omówionego modelu, pozwala na wyznaczanie: sk³adu gazu syntezowego, zu ycia czynnika zgazowuj¹cego na 1 kg wêgla, objêtoœci gazu wytwarzanego z 1 kg wêgla, wartoœci wspó³czynnika nadmiaru czynnika zgazowuj¹cego, wartoœci opa³owej gazu oraz sprawnoœci chemicznej i energetycznej procesu zgazowania. Drugim wa nym urz¹dzeniem energetycznym elektrowni gazowo-parowej zintegrowanej ze zgazowaniem wêgla (rys. 1) jest ch³odnica gazu. Gaz syntezowy przed skierowaniem go do komory spalania turbiny gazowej musi zostaæ oczyszczony ze zwi¹zków siarki (odsiarczony). Stosowane s¹ dwie metody oczyszczania gazu syntezowego: niskotemperaturowa (311 K) i wysokotemperaturowa (810 K). Ciep³o odbierane od gazu syntezowego, w procesie jego ch³odzenia, jest zu ywane w ca³oœci do wytwarzania pary albo w czêœci równie do podgrzewania czynnika zgazowuj¹cego. Bilans energetyczny ch³odnicy gazu mo na zatem przedstawiæ w nastêpuj¹cej postaci: Q D ( i i ) D ( i i ) chp g g 1 g 2 zg zg 2 zg 1 (2) 358

5 Urz¹dzeniem energetycznym, w którym odbywa siê zamiana energii chemicznej paliwa gazowego w energiê elektryczn¹ jest blok turbiny gazowej, sk³adaj¹cy siê ze sprê arki, komory spalania i turbiny gazowej. Moc elektryczna generatora turbiny gazowej by³a wyznaczana za pomoc¹ zale noœci: P ( P P ) (3) eltg itg is mg gg Dla wyznaczenia sk³adu gazów spalinowych, bêd¹cych czynnikiem roboczym w turbinie gazowej, oraz mocy wewnêtrznej sprê arki (P is ) konieczne by³o rozwi¹zanie nieliniowego równania bilansu energetycznego komory spalania turbiny gazowej, sformu³owanego w postaci: 1 i 6 i 31 p H p ( Qgi H i T T (, ) (, ) ) i 6 spi 1 gi it0tsp e i 31 Mi pspi Mp i gi i 3 1 f p H g i i uti 3 it ( 0, Tut ) ( T0, TN ) 2 Mi puti 0 Q 0 g (4) Urz¹dzeniem energetycznym, w którym w elektrowni gazowo-parowej nastêpuje po- ³¹czenie obiegu gazowego z obiegiem parowym, jest kocio³ odzysknicowy. Rozk³ad temperatury spalin z turbiny gazowej i wytwarzanej pary wodnej do zasilania turbiny parowej w 3-ciœnieniowym kotle odzysknicowym przedstawiono na rysunku 3. i sp3 i sp2 i sp4 i p3 i mp2 Temperatura (entalpia) i sp10 t pp1 i sp9 i sp8 t pp2 i sp6 i sp7 i p1 i pn2 i wz3 i sp5 t pp3 i pn3 i pn2 i mp1 i sp12 i sp11 i pn1 i wz1 i wz2 i k2 i k1 Rys. 3. Rozk³ad temperatury (entalpii) spalin i wody (pary wodnej) w kotle odzysknicowym Fig. 3. Combustion gases and water (steam) temperature profile in heat recovery steam generator 359

6 Dla okreœlenia optymalnych wartoœci parametrów (temperatury i ciœnienia) oraz iloœci pary nisko, œrednio i wysokoprê nej, dla zadanych wartoœci temperatury (entalpii) spalin na wlocie (i sp2 ) i wylocie z kot³a odzysknicowego (i sp12 ), nale a³o rozwi¹zaæ uk³ad równañ, z³o ony z równañ bilansów energetycznych poszczególnych czêœci kot³a odzysknicowego (5 11): D ( i i ) D ( i i ) D ( i i ) (5) p3 p3 pn3 p2 mp2 mp1 sp sp2 sp3 D ( i i ) D ( i i ) (6) p2 mp1 pn2 sp sp3 sp4 D ( i i ) D ( i i ) (7) p3 pn3 wz3 sp sp4 sp6 D ( i i ) D ( i i ) (8) p1 p1 pn1 sp sp6 sp7 D ( i i ) D ( i i ) (9) p2 pn2 wz2 sp sp7 sp9 D ( i i ) D ( i i ) (10) p1 pn1 wz1 sp sp9 sp11 ( D D D D )( i i ) D ( i i ) (11) p1 p2 p3 u k 2 k1 sp sp11 sp12 Moc elektryczna generatora turbiny parowej by³a wyznaczana za pomoc¹ nastêpuj¹cej zale noœci: P eltp Dp3( ip31 ip32 ) ( Dp3 Dp2 Dpgg Dpchg )( imp21 imp ( Dp3 Dp2 Dpgg Dpchg )( ip11 ip12 ) 22 ) mp g p (12) Entalpia fizyczna spalin, paliwa gazowego oraz utleniacza (powietrza lub tlenu) by³a wyznaczana za pomoc¹ ciœnieñ cz¹stkowych i molowej entalpii fizycznej ich sk³adników: h 1 i n i 6 i i T0 T Mi pi (13) p H (, ) Zale noœci opisuj¹ce funkcje temperaturowe molowej entalpii fizycznej poszczególnych sk³adników spalin H it (, Tsp ), paliwa gazowego 0 H it ( 0, Tg ) i utleniacza H it ( 0, Tut ) by³y wyznaczane metod¹ fizyki statystycznej (za pomoc¹ sum stanów) [4]. 360

7 Jako kryterium oceny efektywnoœci energetycznej elektrowni gazowo-parowej zintegrowanej ze zgazowaniem wêgla przyjêto w niniejszej pracy sprawnoœæ wytwarzania energii elektrycznej (sprawnoœæ elektrowni) zdefiniowan¹ za pomoc¹ nastêpuj¹cej zale noœci: P P P 2 P (14) eltg eltp O ut e BQw w 3. Badania symulacyjne efektywnoœci energetycznej elektrowni Na podstawie omówionych wy ej modeli matematycznych podstawowych urz¹dzeñ energetycznych elektrowni gazowo-parowej zintegrowanej ze zgazowaniem wêgla opracowany zosta³ komputerowy program do badañ symulacyjnych efektywnoœci energetycznej wytwarzania energii elektrycznej w tego typu elektrowniach. Badania symulacyjne wykonano dla trzech zmiennych parametrów: a) sposobu zasilania w wêgiel generatora gazu (metoda mokra Texaco, metoda sucha Prenflo), b) metody odsiarczania gazu syntezowego (niskotemperaturowa 311 K, wysokotemperaturowa 810 K), c) temperatury spalin przed turbin¹ gazow¹ (turbiny firmy Siemens V94.3A 1503 K i V K). Badania symulacyjne wykonano dla 3 metod zgazowania wêgla [1]: Texaco, Prenflo ikrw(kelloge Rust and Westinghouse). Najwa niejsze wyniki badañ symulacyjnych przedstawiono w tabeli 1 i 2. Wnioski Wykonane wielowariantowe badania symulacyjne efektywnoœci energetycznej elektrowni gazowo-parowych zintegrowanych ze zgazowaniem wêgla pozwalaj¹ na sformu³owanie nastêpuj¹cych wniosków: 1. Znaczny wp³yw na efektywnoœæ energetyczn¹ elektrowni gazowo-parowej zintegrowanej ze zgazowaniem wêgla ma sposób zasilania w wêgiel generatora gazu. Stosowanie mokrej metody (mieszaniny py³u wêglowego i wody) powoduje obni enie sprawnoœci elektrowni, w stosunku do metody suchego zasilania, o oko³o 3,5 punktu procentowego. 361

8 TABELA 1. Wyniki obliczeñ symulacyjnych efektywnoœci energetycznej elektrowni gazowo-parowych zintegrowanych ze zgazowaniem wêgla TABLE 1. Results of simulation calculations of energy effectiveness of gas-steam power plants integrated with coal gasification Parametr Technologia zgazowania wêgla Texaco Texaco Texaco Texaco Prenflo Prenflo Prenflo Prenflo KRW KRW KRW KRW Temperatura odsiarczania gazu syntezowego [K] Temperatura spalin na wlocie do turbiny gazowej [K] Temperatura spalin na wylocie z turbiny gazowej [K] Zu ycie wêgla przez elektrowniê [kg/s] 51,41 44,98 34,41 30,25 40,58 37,38 27,58 25,40 30,96 27,83 21,95 19,70 Moc generatora turbiny gazowej [MW] 373,7 355,6 217,5 208,3 319,1 311,8 189,7 185,9 253,7 251,1 155,3 153,9 Moc generatora turbiny parowej [MW] 255,7 210,6 168,6 140,3 196,7 172,3 132,1 116,5 179,8 140,4 123,1 103,6 Moc elektrowni gazowo-parowej [MW] 629,4 566,2 386,1 348,6 515,8 484,1 321,8 302,4 433,5 391,5 278,4 257,5 Sprawnoœæ elektrowni [%] 44,66 46,19 41,45 42,81 48,46 49,55 44,95 45,99 50,14 50,43 44,12 45,84 362

9 2. Istotny wp³yw na sprawnoœæ elektrowni gazowo-parowej zintegrowanej ze zgazowaniem wêgla maj¹ równie parametry turbiny gazowej, a szczególnie temperatura na wlocie do turbiny. Zwiêkszenie tej temperatury o 180 K (z 1323 K do 1503 K) powoduje wzrost sprawnoœci elektrowni o oko³o 3,5 punktu procentowego. 3. Wp³yw metody odsiarczania spalin na sprawnoœæ elektrowni gazowo-parowej zintegrowanej ze zgazowaniem wêgla jest mniejszy ni czynników wymienionych we wnioskach 1 i 2. Zastosowanie wysokotemperaturowej technologii odsiarczania paliwa gazowego (810 K), w miejsce niskotemperaturowej technologii (311 K), powoduje wzrost sprawnoœci elektrowni o oko³o 1,5 punktu procentowego. 4. Stosowanie w elektrowniach gazowo-parowych zintegrowanych ze zgazowaniem wêgla technologii zgazowania z czynnikiem zgazowuj¹cym w postaci tlenu (Texaco, Destec, Prenflo, Shell) powoduje zu ycie przez wytwornicê tlenu 5 6% wytworzonej energii elektrycznej, co poci¹ga za sob¹ obni enie sprawnoœci elektrowni o 2,5 3 punktów procentowych. Rozwój membranowych metod rozdzielania powietrza mo e doprowadziæ do znacznego zmniejszenia zu ycia energii przez wytwornicê tlenu. Oznaczenia B zu ycie wêgla przez elektrowniê [kg/s], D g natê enie przep³ywu wytwarzanego paliwa gazowego [kg/s], D sp natê enie przep³ywu spalin w turbinie gazowej [kg/s], D zg natê enie przep³ywu czynnika zgazowuj¹cego [kg/s], D p1, D p2, D p3 natê enie przep³ywu pary nisko, œrednio i wysokoprê nej [kg/s], D chp natê enie przep³ywu pary wytwarzanej w ch³odnicy gazu, syntezowego [kg/s], D ggp natê enie przep³ywu pary wytwarzanej w uk³adzie ch³odzenia generatora gazu [kg/s], Du natê enie przep³ywu paryupustowej [kg/s], H i(t0,tg) molowa entalpia fizyczna poszczególnych sk³adników paliwa gazowego odniesiona to temperatury T 0 [kj/kmol], H i(t0,tsp) molowa entalpia fizyczna poszczególnych sk³adników spalin [kj/kmol], H i(t0,tut) molowa entalpia fizyczna poszczególnych sk³adników czynnika zgazowuj¹cego lub utleniacza [kj/kmol], H gi(t0) molowa entalpia chemiczna poszczególnych sk³adników paliwa gazowego [kj/kmol] w temperaturze T 0, M i masa molowa poszczególnych sk³adników paliwa gazowego, spalin i utleniacza [kg/kmol], P eltg, P eltp moc elektryczna generatora turbiny gazowej i parowej [kw], P itg, P is moc wewnêtrzna turbiny gazowej i sprê arki [kw], P O2 moc elektryczna zu ywana przez wytwornicê tlenu [kw], P ut moc zu ywana przez sprê arkê czynnika zgazowuj¹cego [kw], w Q w wartoœæ opa³owa wêgla [kj/kg], Q gi ciep³o spalania poszczególnych sk³adników paliwa gazowego [kj/kg], 363

10 Q straty ciep³a do otoczenia odniesione do 1 kg paliwa gazowego lub spalin [kj/kg], T g, T sp, T ut temperatura paliwa gazowego, spalin i utleniacza, T 0 temperatura odniesienia równa 298,15 K, a, b, c, d wspó³czynniki liczbowe okreœlaj¹ce udzia³y masowe wêgla, czynnika zgazowuj¹cego, wody lub pary wodnej i u la odniesione do 1 kg gazu, e, f, g wspó³czynniki liczbowe okreœlaj¹ce udzia³y masowe paliwa gazowego, utleniacza i azotu odniesione do 1 kg spalin, n liczba za³o onych sk³adników czynnika zgazowuj¹cego (tlen lub powietrze), i g1, i g2 entalpia paliwa gazowego na wlocie i wylocie z ch³odnicy gazu [kj/kg], i k1, i k2 entalpia kondensatu na wylocie z kondensatora i wlocie do odgazowywacza [kj/kg], i mp1, i mp2 entalpia pary na wlocie i wylocie z miêdzystopniowego przegrzewacza pary [kj/kg], i p1, i p2, i p3 entalpia pary przegrzanej nisko, œrednio i wysokociœnieniowej [kj/kg], i pn1, i pn2, i pn3 entalpia pary nasyconej nisko, œrednio i wysokoprê nej [kj/kg], i wz1, i wz2, i wz3 entalpia wody zasilaj¹cej nisko, œrednio i wysokociœnieniowej [kj/kg], i zg1, i zg2 entalpia czynnika zgazowuj¹cego na wylocie i wlocie do ch³odnicy gazu [kj/kg], i sp2... i sp12 entalpia spalin w poszczególnych czêœciach kot³a odzysknicowego [kj/kg], i p31, i p32 entalpia pary na wlocie i wylocie z czêœci wysokoprê nej turbiny parowej [kj/kg], i pmp21, i pmp22 entalpia pary na wlocie i wylocie z czêœci œrednioprê nej turbiny parowej [kj/kg], p gi, p spi, p uti ciœnienia cz¹stkowe poszczególnych sk³adników paliwa gazowego, spalin i utleniacza (czynnika zgazowuj¹cego) [Pa], i A(T0,Tg) entalpia fizyczna stopionego u la lub popio³u [kj/kg], i n(t0,tn2) entalpia fizyczna azotu [kj/kg], i H2O(T0,TH2O) entalpia fizyczna wody lub pary wodnej [kj/kg], i c(t0) entalpia chemiczna wêgla w temperaturze T 0 [kj/kg], i (T0,TN2) entalpia fizyczna azotu wprowadzonego do komory spalania turbiny gazowej [kj/kg], i H2O(T0,TH2O) entalpia wody lub pary wodnej wprowadzanej do generatora gazu [kj/kg], t pp1, t pp2, t pp3 krytyczne ró nice temperatur (pinch point) miêdzy temperatur¹ spalin a temperatur¹ nasycenia odpowiednio pary nisko, œrednio i wysokoprê nej [kj/kg], e sprawnoœæ elektrowni, mp sprawnoœæ mechaniczna turbiny parowej, gp sprawnoœæ generatora turbiny parowej, mg sprawnoœæ mechaniczna turbiny gazowej, gg sprawnoœæ generatora turbiny gazowej. Literatura [1] ZAPOROWSKI B., 2006 Analiza efektywnoœci energetycznej wytwarzania paliwa gazowego w procesie zgazowania wêgla. Polityka energetyczna t. 9, z. spec., s

11 [2] ZAPOROWSKI B., 2003 Analysis of Energy Conversion Processes in Gas-Steam Power plants Integrated with Coal Gasification. Applied Energy, Vol. 74, Nos. 3 4, p [3] VAN DIJK J.C., PFEIFFER M.J., HOPE T., 1989 Integrated gasification combined cycle power generation using an advanced coal gasification process. 14th Congress of World Energy Conference, Montreal., Vol. 4, Paper [4] ZAPOROWSKI B., 1993 Analysis of Parameters of Coal Gasification Process for Demand of Clean Coal Technology. Proceedings of the Second International Conference on Combustion Technologies for Clean Environment. Lisbon, Vol. I, [5] GONZALEZ M., MOTTER J.W., NICKS P.E., 1994 Piñon Pine Power Project an Update. Proceedings of Third Annual Clean Coal Technology Conference, Chicago, pp [6] COOK J.J., LEDNICKY L.A., 1994 The Wabash River Coal Gasification Repowering Project an Investment in the Future. Proceedings of Third Annual Clean Coal Technology Conference, Chicago, pp [7] PLESS D.E., 1994 Tampa Electric Company Integrated Gasification Combined Cycle Project Current Status. Proceedings of Third Annual Clean Coal Technology Conference, Chicago, pp [8] DURRFELD R., SCHELLBERG W., 1996 Efficient Power Generation from Coal with IGCC Technology. Proceedings of The 6 th International Energy Conference. Beijing, pp [9] TROXCLAIR E.J., STULTZ J., 1997 Wabash River Coal Gasification Repowering Project-First Year Operation Experience. Proceedings of Fifth Annual Clean Coal Technology Conference, Tampa, pp [10] HOWELS L., TATAR G.A., GONZALEZ M., MATHUR G.K., 1997 Pinon Pine Power Project Nears Start-Up. Proceedings of Fifth Annual Clean Coal Technology Conference, Tampa, pp [11] BAUMANN H.R., ULLRICH N., HAUPT G., ZIMMERMANN G., PRUSCHEK R., OELJEKLAUS G., 1998 Development of the Cost-Effective IGCC 98 Power Plant. Proceedings of Power Gen Europe 98, Milan. Boles³aw ZAPOROWSKI Analysis of energy effectiveness of gas-steam power plants integrated with coal gasification Abstract The paper presents the complex energy analysis of technological systems of gas-steam power plants integrated with coal gasification. The basis of the performed energy analysis are the elaborated mathematical models describing the behaviour of main elements of the gas-steam power plants integrated with coal gasification, such as: gas generator, gas cooler with the gas desulphurisation system, gas turbine block (compressor, combustion chamber, and gas turbine), heat recovery steam 365

12 generator and steam turbine cycle. The mathematical models of particular elements of power plant were the basis for computer programs for multivariant numerical simulation of energy effectiveness of power plants. The influence of: coal gasification technology, gasifying medium, gas fuel desulphurisation technology and gas turbine parameters on the efficiency of electric energy generation were taken into account. KEY WORDS: clean coal technology, coal gasification, integrated gasification combined cycle (IGCC)