EFEKTYWNOŚĆ ENERGETYCZNA I EKONOMICZNA MODERNIZACJI ELEKTROWNI WĘGLOWYCH PRZEZ NADBUDOWĘ TURBINĄ GAZOWĄ W UKŁADZIE SZEREGOWYM I RÓWNOLEGŁYM

Transkrypt

1 Kogeneracja energetyce przemysłoej i komunalnej yszar Bartnik NOVEL EnergoConsulting s.c. Biuro Stuió i Analiz Techniczno Ekonomicznych Procesó Energetycznych Gliice, ul. ul.apackiego 14/3 t./fax: ( EFEKTYWNOŚĆ ENEGETYCZNA I EKONOMICZNA MODENIZACJI ELEKTOWNI WĘGLOWYCH PZEZ NADBUDOWĘ TUBINĄ GAZOWĄ W UKŁADZIE SZEEGOWYM I ÓWNOLEGŁYM TECHNICAL AND ECONOMIC EFFECTIVENESS OF CONVENTIONAL COAL FIED POWE PLANT EPOWEED BY GAS TUBINE Streszczenie. W artykule przestaiono metoologię i yniki ioariantoych obliczeń efektyności energetycznej i ekonomicznej moernizacji niejących ęgloych ektroni przez ich nabuoę turbozespołem gazoym. Dzięki moernizacji otnej popraie ulega spraność energetyczna ytarzania ektroni energii ektrycznej oraz przy ekonomicznie popranych racjach cenoych pomięzy nośnikami energii nastąpiłoby ziększenie efektyności ekonomicznej jej pracy. Summary. The paper presents the methoology for calculation of economic effectiveness of an exing coal fire poer plant repoere by the gas turbine an HSG moule. Moernization of the plant leas to improve fu chemical energy utilization an higher efficiency of poer generation. Other benefit is a better economic profitability of the plant operation. The results of multicriterial calculations have been presente an iscusse. 1. Wstęp Węgi jest i bęzie postaoym iem krajoej ektroenergetyce zaooej. ónież jej rozój ominującym stopniu oparty bęzie na ęglu. Szczególnie przyatne la rozoju i moernizacji krajoej ektroenergetyki zaooej, otnie popraiającej jej efektyność energetyczną (ulegną boiem zasaniczej zmianie parametry obiegu cieplnego, bęą tz. czyste technologie ęgloe: ukłay gazoo-paroe zintegroane ze zgazoaniem ęgla, sprzężone technologie gazoo-paroe uioe (ęgloo-gazoe, oraz mniejszym stopniu (stosunkoo niska temperatura sin opłyających o turbiny gazoej ukłay gazoo-paroe z ciśnienioym saniem ęgla kotłach fluialnych ze złożem stałym i cyrkulacyjnym [1,2]. Pozolą one sposób racjonalny technologicznie i technicznie korzystać z ęgla. Popraią rónież konkurencyjność krajoej ektroenergetyki na europejskim rynku energii, co jest konieczne, złaszcza sytuacji ążenia Polski o członkosta Unii Europejskiej. Cem moernizacji niejących ęgloych ektroni przez ich nabuoę turbozespołem gazoym i kotłem ozyskoym jest zatem popraa efektyności ekonomicznej ich pracy, popraa spraności energetycznej ytarzania energii ektrycznej oraz ograniczenie emisji zanieczyszczeń o ooiska naturalnego z ostosoaniem ich o ymogó norm. Wynikiem moernizacji bęzie rónież ziększenie proukcji energii ektrycznej ukłazie. Popraa efektyności ekonomicznej pracy ektroni iąże się ze znalezieniem optymalnej mocy turbozespołu gazoego nabuoującego niejący technologiczny ukła ęgloy. Wó możliych ukłaó gazoo-paroych Instytut Techniki Cieplnej Politechnika Śląska Gliicach 9

2 Bartnik.: Efektyność energetyczna i ekonomiczna moernizacji ektroni ęgloych... uioych ęgloo-gazoych jakie mogą postać yniku moernizacji, ogólnie można yróżnić następujące postaoe konfiguracje [1] (rys. 1, zaczerpnięto z [1]: ukłay sprzężone szeregoo z czołoą turbiną gazoą (siny ylotoe z turbiny gazoej są kieroane jako utleniacz o komory sania niejącego kotła ęgloego, tz. ukła Hot Winbox; ukłazie brak kotła ozyskoego, ukłay sprzężone rónolegle (poprzez ukła para-oa; sprzężenie polega np. na proukcji kotle ozyskoym zasilanym sinami ylotoymi z turbiny gazoej pary ysoko- i/lub eniociśnienioej, i/lub przegrzeania np. pary mięzystopnioej kotle ozyskoym, i/lub pogrzeu oy zasilającej kocioł i skroplin ze skraplacza turbiny paroej ymiennikach ciepła siny-oa zabuoanych kotle ozyskoym, yłączając tym samym z obiegu częścioo lub całkoicie niejące regeneracyjne ymienniki ciepła, ukłay mieszane łączące cechy obu poyższych konfiguracji. Ukła Hot Winbox ymaga najczęściej znacznej przebuoy kotła ęgloego z uagi na ysoką temperaturę sin ylotoych z turbiny gazoej oproazanych o nikó ęgloych, oraz zależności o mocy turbiny gazoej na znacznie iększą artość strumienia masoego tych sin stosunku o zastąpionego strumienia poietrza o sania ęgla kotle (obór turbiny gazoej o określonego kotła polega na opasoaniu strumienia tlenu sinach ylotoych z turbiny o zapotrzeboania kotła. Ziązany z tym zrost prękości sin, naet przy obniżonym rónocześnie zużyciu ęgla, starza uże zagrożenie erozyjne la poierzchni ogrzeanych. Nakłay inestycyjne na przebuoę kotła z reguły najczęściej byłyby iększe o nakłaó na noy kocioł ozyskoy z oaniem. W praktyce ponato brak jest najczęściej olnej przestrzeni na usytuoanie turbozespołu gazoego z ukłaem lotoym o niego poietrza i ylotoym z niego sin pobliżu kotła. Ukła Hot Winbox cechuje się rónież koniecznością ługotrałego postoju bloku na czas jego nabuoy. Takich problemó nie starza sprzężenie rónoległe. Sprzężenie rónoległe ymaga najmniejszej przebuoy ukłau paroo-onego niejącej części ęgloej, a tym samym najmniejszych okó finansoych na tę przebuoę [3]. Konieczne nakłay inestycyjne na moernizację ponoszone byłyby óczas tylko zasazie na noo postały ukła gazoy i łączenie go ukła niejący. óżnoroność możliych kombinacji sprzężeń la poyższych ukłaó jest zasazie nieograniczona. Procesy moernizacyjne ymagają zatem aleko iącej optymalizacji termoynamicznej [1,4,5], a przee szystkim optymalizacji ekonomicznej [6], gyż kryterium ekonomiczne jest narzęne la kryterium termoynamicznego. Analiza techniczna i ekonomiczna szystkich możliych roziązań jest ięc zaaniem barzo obszernym. Analizie poano tym samym roziązania stanaroe: sprzężone szeregoo, sprzężone rónolegle. Postaoym arunkiem opłacalności ykonania nabuoy bloku paroego turbiną gazoą jest założenie, że stan techniczny ektroni pozala na jej alszą ługoletnią eksploatację. Ponato racje cenoe pomięzy nośnikami energii poinny być ekonomicznie poprane. Cena energii ektrycznej, przy anej cenie gazu i ęgla poinna być na opoienio ysokim poziomie, takim, aby stosoanie turbin gazoych nie generoało strat finansoych. Jako kryterium optymalizacji moernizacji należy przyjmoać maksimum zysku pracy zmoernizoanej ektroni. 10 Centrum Doskonałości OPTI_Energy.ise.polsl.gliice.pl/centrum

3 Kogeneracja energetyce przemysłoej i komunalnej 2. Energetyczna efektyność moernizacji ektroni ęgloych przez nabuoę turbiną gazoą 2.1. Ukła Hot Winbox Uział masoy tlenu sinach ylotoych z turbiny gazoej ynosi o ok. 13 o 16% ( poietrzu g O2 23%; tak uży uział tlenu sinach jest ynikiem koniecznego użego stosunku namiaru poietrza komorze sanie turbiny gazoej z uagi na ograniczoną termiczną ytrzymałość materiału łopatek turbiny λ 2,5 4. Chcąc tym samym całkoicie zastąpić poietrze o sania kotle sinami z turbiny, strumień tych sin poinien być iększy o strumienia poietrza o ok. 44 o 77%. Strumień ten, po moernizacji ektroni, można yrazić zależnością: g O2 m sp 0,23 0,23 m a λ a( P P (1 g g O2 O2 przy czym strumień ęgla o artości opałoej spraności i mocy prze moernizacją ynosi: E N W sanego kotle ektroni o N P (2 W E oraz zmniejszenie zużycia ęgla po nabuoie turbiną gazoą ynikające z ykorzystania kotle strumienia entalpii sin ylotoych z turbiny róna się: I sp u P (3 W gzie: a - teoretyczne masoe zapotrzeboanie poietrza na 1 kg ęgla o artości opałoej W, λ - stosunek namiaru poietrza, - stopień ykorzystania strumienia entalpii sin ylotoych z turbiny gazoej kotle. u gzie: sp Strumień entalpii sin ylotoych z turbiny gazoej przestaia się rónaniem [6]: t yl tot t N I yl sp m sp csp t ( t yl tot N ot (4 c - enia łaścia pojemność cieplna sin ylotoych z turbiny gazoej yl t yl ( praktyce c 1,12 kj/(kg K, sp t - temperatura sin ylotoych z turbiny gazoej, ot tot t - temperatura otoczenia ( t 15 o C arunkach ISO. Po yznaczeniu z (1 i (4 artości m : ot sp Instytut Techniki Cieplnej Politechnika Śląska Gliicach 11

4 Bartnik.: Efektyność energetyczna i ekonomiczna moernizacji ektroni ęgloych... 0,23 λa N go W 2 E m sp (5 0,23 λa t 1+ c yl sp t ( t yl t ot ot u g W O2 za pomocą praej strony zależności (4 yznacza się moc turbozespołu gazoego przyjętej artości jego spraności oraz przyjętej artości t. Spraność energetyczna ukłau Hot Winbox yraża się zatem zorem: yl N la HW E N ( PW + N I sp N u + (6 przy czym N ( P W oznacza strumień energii chemicznej sanego turbinie gazoej gazu ziemnego Przykłaoe obliczenia gaz Do przykłaoych obliczeń przyjęto jak publikacji [7] następujące artości anych ejścioych: moc ektroni prze moernizacją 120 MW, spraność ektroni E 35,9%, teoretyczne masoe zapotrzeboanie poietrza na 1 kg ęgla o artości opałoej W 24,5 MJ/kg róne a 8,2 kga/kg, stosunek namiaru poietrza λ 1,15, uział masoy tlenu sinach ylotoych z turbiny gazoej ykorzystania strumienia entalpii sin ylotoych z turbiny gazoej kotle N g O2 14%, stopień 0,8, temperatura sin ylotoych z turbiny gazoej 560 o C, spraność turbozespołu gazoego 0,34. Wyliczone kolejno za pomocą zoró o (2 o (6 opoienie ikości ynoszą: strumień sanego kotle ęgla prze moernizacją ektroni P 13,648 kg/s, strumień sin ylotoych z turbiny gazoej m 161,551 kg/s, zmniejszenie zużycia kotle ęgla po moernizacji P 3,220 kg/s, moc turbozespołu gazoego N 50,80 MW, strumień energii chemicznej sanego turbinie gazu ziemnego ( P 149,41 MW, HW spraność energetyczna ektroni ukłazie Hot Winbox E 0,422. Wzrost spraności energetycznej ektroni z artości 0,359 o artości 0,422 jest ynikiem mniejszych strat enętrznych egzergii kotle na skutek zmniejszonej ilości sanego nim ęgla z artości 13,648 kg/s o artości 10,428 kg/s (13,648 3,22. Całkoite yiminoanie ęgla ukłazie proaziłoby o klasycznego szeregoego ukłau gazoo-paroego o praktycznie najiększej możliej o osiągnięcia spraności ytarzania energii ektrycznej ukłaach mechanicznych la których oboiązuje ograniczenie Carnota postaci rugiej zasay termoynamiki. Z technicznego punktu 12 Centrum Doskonałości OPTI_Energy.ise.polsl.gliice.pl/centrum t yl sp W gaz u

5 Kogeneracja energetyce przemysłoej i komunalnej izenia taka praca ektroni byłaby jenak niemożlia. Kocioł zasilany óczas tylko energią cieplną sin ylotoych z turbiny gazoej musiałby boiem pracoać poniżej sojego technicznego minimum. ozkła temperatur kotle byłby całkoicie inny. Spiętrzenia temperaturoe byłyby o kilka rzęó mniejsze porónaniu gy sany jest nim ęgi co ymagałoby przekonstruoania szystkich poierzchni ogrzeanych. ónocześnie turbina paroa pracoałaby z nieikim obciążeniem. Istotną ikością ukłazie Hot Winbox jest stosunek strumieni masy sin przepłyających przez kocioł po i prze nabuoą ektroni turbiną gazoą: µ m + P P sp P (1 + λ a 171, ,348 1,208 (7 Wartość µ 1,208 starza uże zagrożenie erozyjne poierzchni ogrzeanych kotle na skutek ziększonej prękości nim sin. Dlatego ukłazie Hot Winbox należałoby obierać nieco mniejszą turbinę gazoą i nieobór tlenu uzupełniać óczas poietrzem atmosferycznym za pomocą niejących entylatoró pomuchoych [1,3]. Skutkoałoby to jenak mniejszym przyrostem spraności energetycznej tak zmoernizoanej ektroni ponieaż mniejsza byłaby óczas artość P. W granicy gy N 0 to P 0 i HW E E. W przypaku całkoitego yiminoania ęgla przy zachoaniu mocy turbiny gazoej artość µ rónież byłaby iększa o jeności, µ m [ P ( 1 λ a] sp + 161,551/142,348 1,134. Aby strumień masy sin po nabuoie turbiną gazoą był róny strumienioi prze moernizacją to należałoby zmniejszyć obciążenie kotła (strumień proukoanej nim pary o artości 1/µ 100%/1,208 82,78%. Wóczas przy założeniu, że nie uległyby zmniejszeniu: spraność kotła, spraności enętrzne części ysoko-, enio- i niskoprężnej turbiny paroej, spraność ektromechaniczna turbozespołu paroego it., skutkoałoby to zmniejszeniem takim samym stosunku strumienia sanego kotle ęgla o artości P / µ, zmniejszeniem mocy turbozespołó paroego i gazoego kolejno o artości N / µ i N / µ, oraz zmniejszeniem artości P / µ, a tym samym przyrost spraności energetycznej zmoernizoanej ektroni byłby taki sam jak bez zmiany obciążenia kotła Ukła rónoległy Moc turbiny gazoej i strumień entalpii ylotoych z niej sin oproazany o kotła ozyskoego przypaku rónoległego sposobu moernizacji ektroni (rys. 1, 2 można yrazić ogólnym zorem: Q i N i I sp N (8 KO gzie: Q i - moc cieplna przekazyana przez siny ylotoe z turbiny gazoej parze, ozie zasilającej, skroplinom i-tym ymienniku ciepła typu siny-para ona lub KO siny-oa zabuoanym kotle ozyskoym, - spraność kotła ozyskoego. Instytut Techniki Cieplnej Politechnika Śląska Gliicach 13

6 Bartnik.: Efektyność energetyczna i ekonomiczna moernizacji ektroni ęgloych... Jak ynika ze zoru (8 ukła rónoległy cechuje się użą soboą oborze mocy turbiny gazoej porónaniu z ukłaem Hot Winbox. Moc turbiny może być oolnie uża, zależna tylko o ilości i artości mocy Q i. Ograniczać ją mogą jeynie zglęy ekonomiczne, tj. możliości finansoe inestora. Ze zglęó termoynamicznych im iększym stopniu turbina gazoa ociąży kocioł ęgloy [4,5], bęący najiększym źrółem strat egzergii ukłazie, tym iększa bęzie efektyność energetyczna ytarzania nim energii ektrycznej. W praktyce zrost mocy turbiny może być ograniczony np. możliością opuszczalnego przeciążenia ukłau łopatkoego turbiny paroej lub opuszczalnego przeciążenia sprzęgniętego z nią generatora ektrycznego. W ukłazie rónoległym należy zatem rozażyć zabuoę kotle ozyskoym następujących ymiennikó ciepła: poierzchnie o proukcji pary ysoko-, enio- i niskociśnienioej, poierzchnię przegrzeacza mięzystopnioego, poierzchnie ymiennikó regeneracji ysoko- i niskociśnienioej oraz poierzchnię pogrzeacza skroplin lub paroacza eaeracyjnego. Liczba możliych kombinacji oboru poierzchni oraz możliości ich rozmieszczenia kotle jest uża [6]. Spoó nich należy o razu orzucić takie, których realizacja praktyce poooałaby nieopuszczalne przeciążenie turbozespołu paroego: np. poierzchnie o proukcji pary ysoko- i eniociśnienioej łącznie z poierzchniami regeneracji ysoko- i niskociśnienioej przy rónoczesnym yłączeniu upustó pary regeneracyjnej turbinie bez zmiany obciążenia kotła ęgloego. Termoynamicznym kryterium oboru i rozkłau poierzchni poinna być zatem minimalizacja sumy strat egzergii kotłach: nooprojektoanym kotle ozyskoym i niejącym kotle ęgloym, z uzglęnieniem ograniczeń, takich jak opuszczalne technicznie zmiany obciążenia kotła ęgloego i turbozespołu paroego. Jak już zaznaczono, najiększe straty egzergii ystępują kotle ęgloym. W pracy rozpatrzono następujące przypaki zabuoy i rozmieszczenia poierzchni ogrzeanych kotle ozyskoym (rys.2: przegrzeacz mięzystopnioy + pogrzeacz regeneracyjny ysokociśnienioy + pogrzeacz regeneracyjny niskociśnienioy ariant I (rys.2b, przegrzeacze pary ysoko- i eniociśnienioej + paroacze pary ysoko- i eniociśnienioej + pogrzeacze oy ysoko- i eniociśnienioej + pogrzeacz regeneracji niskociśnienioej ariant II (rys.2c. Ogólna spraność energetyczna ektroni ęgloej nabuoanej turbiną gazoą yraża się zorem: ró N + N + N E ( PW + (9 ( PW gaz N i jest iększa o spraności energetycznej ektroni prze nabuoą (rys. 2a: UW UN N [ m 1( i1 i2 + i3 ik m ( i3 ik ( m og + m ( iu ik ] me K E (10 El UW PW m ( i i + ( m m ( i i ( gzie: K - spraność kotła, me - spraność ektromechaniczna turbozespołu paroego, przy czym strumień energii chemicznej ęgla sanego óczas kotle paroym ektroni róna się: 14 Centrum Doskonałości OPTI_Energy.ise.polsl.gliice.pl/centrum

7 Kogeneracja energetyce przemysłoej i komunalnej UW El m ( i i ( m m ( i i ( PW (11 Wikość N e zorze (9 oznacza przyrost mocy turbozespołu paroego po nabuoie ektroni turbiną gazoą. Istotną ikością sytuacji nabuoy ukłau turbiną gazoą jest tz. spraność przyrostoa ytarzania energii ektrycznej [1,4,5], która efinioana jest jako stosunek przyrostu mocy ektrycznej ukłau o zużycia energii chemicznej sanego turbinie gazoej gazu ziemnego: N + N ( PW (12 Spraność przyrostoa pozala porónać ukła uioy z klasycznym szeregoym ukłaem gazoo-paroym jenoioym opartym na tej samej turbinie gazoej. Spraność przyrostoa może być rónież interpretoana jako pozorna spraność turbozespołu gazoego ziałającego ukłazie gazoo-paroym. Ze zoru (12 otrzymuje się boiem, że + gzie N /( P W gaz oznacza óczas pozorny przyrost spraności turbozespołu gazoego. Definiuje się rónież pozorną spraność ytarzania energii ektrycznej turbozespole paroym [4,5]: gaz K N + N χ ( PW (13 Wariant I Przyrost mocy części enio- i niskoprężnej turbozespołu paroego po moernizacji ektroni z uagi na całkoite yłączenie poierzchnioych pogrzeaczy regeneracyjnych ysoko- i niskociśnienioych ynosi: N UW UN [ m ( i3 ik + m ( iu ik mog ( iu i k ] me (14 Z bilansu energii ogazoyacza prze i po moernizacji ektroni (rys. 2a i b ynika, że konieczny przyrost strumienia pary ogazoującej na skutek yłączenia upustu regeneracji ysokociśnienioej ynosi: m i i UW 6 7 og m (15 iu i7 Strumień energii chemicznej ęgla sanego po nabuoie kotle paroym (rys. 2b róna się: m ( i i ( PW (16 Jeżi nie jest znana charakterystyka spraności kotła funkcji jego obciążenia, to obliczeniach można przyjąć, że artość spraności kotła prze i po nabuoie jest przybliżeniu taka sama. K Instytut Techniki Cieplnej Politechnika Śląska Gliicach 15

8 Bartnik.: Efektyność energetyczna i ekonomiczna moernizacji ektroni ęgloych... Moc turbiny gazoej N ynika z koniecznej mocy cieplnej ylotoych z niej sin I sp, zastępującej kolejno moc cieplną przegrzeacza mięzystopnioego oraz moc cieplną całkoicie yłączonych ymiennikó regeneracyjnych ysoko- i niskociśnienioych PM Q UW UN + Q + Q : PM UW UN ( Q + Q Q N I + sp N (17 KO przy czym: Q PM m ( i i (18 Q UW m ( i i (19 Q UN ( m 1 m m ( i7 i5 og og (20 Oczyiście temperatury sin kotle ozyskoym poszczególnych punktach muszą być iększe o temperatur pary mięzystopnioej oraz oy zasilającej. Ziększanie mocy turbiny gazoej poyżej N ynikającej z (17 (co z technicznego punktu izenia jest możlie ziększałoby temperaturę sin ylotoych z kotła ozyskoego, byłoby ięc niekorzystne ze zglęó termoynamicznych [1] i można oczekiać, że i ekonomicznych. Zależeć to bęzie o struktury cen nośnikó energii. Wariant II W ariancie II rozażono a przypaki pracy ukłau: praca kotła ęgloego ze zmniejszonym obciążeniem o artość strumienia pary ysokociśnienioej proukoanej kotle ozyskoym ariant IIa, praca kotła ęgloego bez zmiany obciążenia ariant IIb. Przyrost mocy turbozespołu paroego po moernizacji ektroni ynosi: - ariant IIa (strumień pary proukoanej kotle ęgloym ynosi m : 1 m N UW UN [( m + m ( i3 i + ( m m ( i i k og u k ] me (21 - ariant IIb (strumień pary proukoanej kotle ęgloym ynosi m 1 : N UN [ m ( i1 i2 + i3 ik + m ( i3 ik + ( m mog ( iu i k ] me (22 Z bilansu energii UW i ogazoyacza prze i po moernizacji ektroni (rys. 2a i c ynika: - ariant IIa że zmniejszenie strumienia pary regeneracyjnej ysokociśnienioej na skutek zmniejszenia obciążenia kotła ęgloego o strumień m ynosi: 16 Centrum Doskonałości OPTI_Energy.ise.polsl.gliice.pl/centrum

9 Kogeneracja energetyce przemysłoej i komunalnej m i i UW 9 8 m (23 i2 i6 oraz, że konieczne ziększenie strumienia pary ogazoującej na skutek zmniejszenia strumienia pary regeneracyjnej ysokociśnienioej oraz proukcji kotle ozyskoym pary m ynosi: m i i i i 8 7 UW 6 7 og m + m (24 iu i7 iu i7 - ariant IIb m i i 8 7 og ( m + m (25 iu i7 gzie m i m oznaczają strumienie pary ysoko- i eniociśnienioej proukoanej kotle ozyskoym. W ariancie IIb nie ystępuje zmniejszenie strumienia pary regeneracyjnej ysokociśnienioej ponieaż nie zmienia się obciążenie kotła. Strumień energii chemicznej ęgla sanego po nabuoie kotle ęgloym (rys. 2c róna się: - ariant IIa: - ariant IIb: UW UW ( m m ( i i ( m m m ( i i ( PW (26 K UW m ( i i ( m m m ( i i ( PW (27 K Strumienie pary ysoko- i eniociśnienioej m i m proukoanej kotle ozyskoym zasilanym sinami ylotoymi z turbiny gazoej o mocy bilansó energii części ysoko- i eniociśnienioej kotła (rys. 2c [6]: N ynikają z C [ t yl ( t s + T min ] m ( i i ' + m ( i p i (28 C [ t s ' ' + T ( t + T ] m ( i i + m przy czym strumień pojemności cieplnej sin róna się: min s min ( i i ' (29 t N (1 C yl m sp csp t (30 ot ( t t yl ot gzie: Instytut Techniki Cieplnej Politechnika Śląska Gliicach 17

10 Bartnik.: Efektyność energetyczna i ekonomiczna moernizacji ektroni ęgloych... i, i, i - entalpia łaścia pary przegrzanej enio- i ysokociśnienioej (entalpia p łaścia pary przegrzanej eniociśnienioej yznaczana jest la temperatury t p t 1 t 3 i ciśnienia p p p 2, entalpia i la temperatury t t s i ciśnienia p p p p2, entalpia i la temperatury t t1 i ciśnienia p p1, ' ' i, i - entalpia łaścia oy punkcie pęcherzykó (x 0 części enio- i ysokociśnienioej kotła ozyskoego, t, t - temperatura nasycenia paroaczu części enio- i ysokociśnienioej kotła s T s p ozyskoego (temperatura opoiaa ciśnieniu p p p, temperatura t ciśnieniu p p1, p i t s 2 min, Tmin - przeężenie temperaturoe (ang. pinch point części enio- i ysokociśnienioej kotła ozyskoego. W rónaniach (28 i (29 pominięto artości nieogrzania oy AT i AT [6] z uagi na ich znikomy pły na strumienie masy m i m Przykłaoe obliczenia Przykłaoe obliczenia przeproazono przy takich samych artościach anych ejścioych jak publikacji [7]. Przyjęto ięc (rys. 2 parametry pary śieżej przy olocie o turbiny p 1 /p 2 13/3 MPa (pominięto straty ciśnienia przegrzeaczu mięzystopnioym, t 1 /t 3 535/535 o C, ciśnienie ogazoyaczu p u 0,6 MPa, ciśnienie skraplaczu p k 0,005 MPa, temperatura oy zasilającej: t skr 32 o C, t o C, t o C, t o C, t o C, spraność enętrzna turbiny paroej i1-2 0,85, i3-u 0,88, iu-k 0,77, spraność ektromechaniczna turbozespołu paroego me 0,95, moc ektroni N 120 MW, spraność kotła ęgloego K 0,9, spraność kotła ozyskoego KO 0,8, spraność turbozespołu gazoego 0,34. Przyjęto artości przeężenia temperaturoego róne T T 10K, temperaturę 560 o C. min Ponato obu przypakach rónoległej moernizacji ektroni przyjęto moc turbiny I gazoej taką samą, ynikającą z (8, la obu ariantó moernizacji, ( N (. min t yl N II Przykłaoe obliczenia efektyności energetycznej moernizacji ektroni przez nabuoę turbiną gazoą zestaiono tablicy 1. W cach porónaczych tablicy tej zamieszczono rónież yniki obliczeń la ukłau Hot Winbox. s 18 Centrum Doskonałości OPTI_Energy.ise.polsl.gliice.pl/centrum

11 Kogeneracja energetyce przemysłoej i komunalnej Tablica 1 Wyniki obliczeń efektyności energetycznej poszczególnych ariantó moernizacji ektroni N [MW] (PW [MW] N [MW] (PW gaz [MW] E χ Elektronia prze moernizacją , ,359-0,359 Ukła Hot Winbox ,5 50,8 149,4 0,422 0,340 0,470 Ukła rónoległy ariant I 142,6 286,9 83,9 246,8 0,424 0,432 0,497 Ukła rónoległy ariant IIa 138,4 247,0 83,9 246,8 0,450 0,415 0,560 Ukła rónoległy ariant IIb 178,5 351,6 83,9 246,8 0,439 0,577 0,508 Na rysunku 3 przestaiono krzye kompozycyjne sin oraz oy i pary kotle ozyskoym la obu ariantó rónoległej moernizacji ektroni - ariantó I i II (liniami pogrubionymi zaznaczono rónoległe rozmieszczenie poierzchni ogrzeanych KO kotle ariancie II. W ariancie I temperatura sin ylotoych z kotła ynosi 124 o KO C, ariancie II natomiast t yl 50 o C. Moce ymiennikó ciepła zabuoanych PM kotle ozyskoym ariancie I kolejno ynoszą: Q UW 49,4 MW, Q 34,2 MW, UN Q 46,7 MW. Strumienie masy pary ysoko- i eniociśnienioej ariancie II ynoszą: m 33,14 kg/s i m 5,63 kg/s (strumienie pary prze moernizacją ektroni UW UN ynoszą: m 1 105,96 kg/s, m 14,43 kg/s, m 13,62 kg/s, m og 2,80 kg/s. Jak cześniej zaznaczono, praca ukłau ariancie IIb ze zglęu na uże przeciążenie turbozespołu paroego byłaby niemożlia ( praktyce przeciążenie może ochozić o 20%. Istotną ikością la rozpatrzonych ariantó moernizacji ektroni jest znaczna różnica mocach turbozespołó gazoych. Dla ukłau Hot Winbox moc turbozespołu gazoego i strumień energii chemicznej sanego nim gazu (zależnego o jego spraności jest znacznie mniejszy, stanoi tylko ok. 60% mocy turbiny i strumienia gazu ukłazie rónoległym. Zaletą ratynie małej mocy turbiny gazoej ukłazie Hot Winbox jest możliość jej pracy z obciążeniem znamionoym całym zakresie zmian obciążenia części paroej ukłau. Charakterystyka spraności energetycznej ukłau uioego byłaby óczas stosunkoo płaska. Zazyczaj jenak, jak już zaznaczono, głónym ograniczeniem la yboru ukłau Hot Winbox jest jenak generalnie brak olnej przestrzeni na usytuoanie turbiny gazoej pobliżu kotła ęgloego. Najiększa efektyność energetyczna moernizacji ektroni jest osiągana ariancie IIa. Przyrost spraności ytarzania energii ektrycznej tym ukłazie ynosi boiem aż 9,1%. Jest to ynikiem najiększego zmniejszenia ze szystkich rozpatrzonych ariantó moernizacji ektroni zużycia niej ęgla, a tym samym najiększego zmniejszenia strat egzergii kotle ęgloym, bęącym źrółem najiększych strat egzergii ektroni. ónież straty egzergii kotle ozyskoym [6] tym ariancie są znacznie mniejsze niż ariancie I. Straty te opoienio zmienionej skali są boiem reprezentoane przez pole t yl Instytut Techniki Cieplnej Politechnika Śląska Gliicach 19

12 Bartnik.: Efektyność energetyczna i ekonomiczna moernizacji ektroni ęgloych... zaarte pomięzy krzyą kompozycyjną sin, a krzyą kompozycyjną czynnika obiegoego (rys Warunki ekonomicznej opłacalności moernizacji ektroni ęgloych przez nabuoę turbiną gazoą Warunkiem koniecznym ekonomicznej opłacalności nabuoy niejącego ukłau ęgloego turbozespołem gazoym ukłazie Hot Winbox lub ukłazie rónoległym turbozespołem gazoym i kotłem ozyskoym jest, aby roczny zysk pracy zmoernizoanej ektroni co najmniej nie uległ zmniejszeniu stosunku o zysku sprze jej moernizacji. Jest to rónoznaczne z obniżeniem jenostkoego kosztu proukoanej ektroni energii ektrycznej k : przy czym: ( k mo ( k ( K (31 ( k (32 E, gzie : E E, ( k K E mo ( + (33, K + E,, - kolejno roczna proukcja energii ektrycznej netto loco ektronia prze moernizacją i przyrost proukcji po moernizacji, ( K - roczny koszt ziałania ektroni prze moernizacją, - przyrost rocznego kosztu ziałania ektroni po moernizacji. K, Warunkiem koniecznym ekonomicznej opłacalności inestycji jest zatem racja mo k ( k ( k 0, arunkiem ystarczającym natomiast takie obniżenie jenostkoego kosztu proukcji energii ektrycznej k, które bęzie garantoało opoienio uży przyrost zyskontoanego skumuloanego zysku netto NPV mo ziałania ektroni oraz krótki okres zrotu DPB mo [6] poniesionych nakłaó inestycyjnych na jej moernizację. Z reguły inestor chce, aby zysk z inestycji, z uagi na ponoszone ryzyko inestoania, przeyższał zysk z lokat na rynku kapitałoym. Śreni roczny przyrost zysku brutto pracy ektroni ynikający z przesięzięcia moernizacyjnego poinien być zatem co najmniej nieujemny i można yrazić go zależnością: Z ( Z E, gzie : ( e,( e moernizacji. mo mo [( e ( Z mo ( e ( E, + E ] + E,, ( e [( e mo mo ( k K 0 mo ] E, [( e ( k ] (34 - kolejno cena sprzeaży energii ektrycznej z ektroni prze i po jej 20 Centrum Doskonałości OPTI_Energy.ise.polsl.gliice.pl/centrum

13 Kogeneracja energetyce przemysłoej i komunalnej Jeżi ( e mo < ( e to przyrost zysku Z (zór (34 jest mniejszy (iększy gy mo ( e (e mo > (e o artość E + E [( ] o przyrostu zysku sytuacji Jeżi obniżenie ceny energii ektrycznej rónałoby się obniżeniu jenostkoego kosztu jej proukcji, ( e mo ( ( k mo (, to óczas przyrost zysku miałby małą e (,, k e mo gy cena energii ektrycznej nie uległaby zmianie, tzn. gy ( e ( e. Wóczas mo mo boiem przyrost zysku ynosiłby Z E [( k ( k + E [( e ( ]. artość róną Z E, [( e ( k ] i czas zrotu poniesionych nakłaó mo finansoych na tę moernizację DPB byłby ługi, co czyniłoby tę inestycję mało atrakcyjną ekonomicznie. Jak ynika ze zoru (34 przyrost przychou E e mo ( e ] + E ( e mo, ], musi całości pokryć przyrost rocznych kosztó ziałania ektroni K, tj. koszty ziązane z noo postałym ukłaem gazoym, pomniejszone o spoooane moernizacją oatnie efekty ekonomiczne ziązane z jej częścią ęgloą: k, [(, mo K ( K ( K zρj + K e K K r, m, u K gzie : J - nakłay inestycyjne na moernizację ektroni przez nabuoę turbiną gazoą (łącznie z nakłaami na ynikającą z obuoy turbiny gazoej konieczną przebuoę niejącego ukłau ęgloego, zρj - koszty kapitałoe ziązane z nakłaami inestycyjnymi na moernizację ektroni: koszty finansoe (osetki o kapitału inestycyjnego oraz rata spłaty kapitału inestycyjnego (amortyzacja [6], K - koszty eksploatacyjne noo postałego ukłau gazoego (postaoymi e skłanikami tych kosztó jest koszt gazu ziemnego sanego turbinie gazoej koszt konseracji i remontó który można yrazić zorem δ rem J [6], pomijalnym kosztem jest natomiast koszt za zanieczyszczanie ooiska naturalnego, K gaz K - oszczęność kosztó zakupu ęgla; przypaku ukłau rónoległego ynikająca ze zmniejszonej proukcji pary niejących kotłach, a przypaku ukłau szeregoego oszczęność ynikająca z mocy cieplnej sin ylotoych z turbiny gazoej oproazanych o kotła, - oszczęność kosztó konseracji i remontó, kosztó surocó K r, m, u nieenergetycznych i materiałó pomocniczych oraz kosztu oy uzupełniającej ukłazie ęgloym, ynikających ze zmniejszonego obciążenia poszczególnych urzązeń części ęgloej, - zmniejszenie opłat ekologicznych za zanieczyszczanie ooiska naturalnego. K Założono, że koszty płac ektroni z uagi na uże krajoych realiach przerosty zatrunienia nie ulegną ziększeniu. Oszczęność kosztó zakupu ęgla K K (35 oraz oblicza się (przy założeniu że charakterystyki spraności energetycznej kotłó funkcji obciążenia są stosunkoo płaskie proporcjonalnie o zmniejszenia proukcji pary kotle ęgloym, a przypaku ukłau szeregoego ykorzystując moc cieplną sin ylotoych z turbiny gazoej oproazanych o kotła, zastępujących energię chemiczną ęgla. Oszczęność kosztó Instytut Techniki Cieplnej Politechnika Śląska Gliicach 21

14 Bartnik.: Efektyność energetyczna i ekonomiczna moernizacji ektroni ęgloych... jest truniejsza o oceny, ale z uagi na ich nieużą artość a tym samym na K r, m, u nieiki pły na yniki obliczeń ekonomicznych można je, bez popełnienia znaczącego błęu, najczęściej pominąć. Wykorzystując zależność (34 otrzymuje się arunek konieczny, jaki musi być spełniony, aby moernizacja ektroni była opłacalna. Jest to rónanie na graniczną (minimalną cenę energii ektrycznej, la której przyrost zysku brutto Z z przesięzięcia jest co najmniej nieujemny: E gr, ( e + K e (36 E + E,, mo Cena sprzeaży energii ektrycznej z ektroni po moernizacji ( e musi być oczyiście niemniejsza niż. Jeżi cena sprzeaży energii ektrycznej po moernizacji nie zmieni się, ( e ( mo e e gr gr e K E,, to: ( zρ + δ rem J + K gaz E + K, K K (37 i niepotrzebna jest óczas jej znajomość oraz niepotrzebna jest znajomość proukcji energii prze moernizacją, co umożliia analizę efektyności ekonomicznej nabuoy E, ektroni turbiną gazoą przy posługianiu się jeynie przyrostami: przyrostem rocznych kosztó ziałania ektroni K i rocznym przyrostem proukcji energii ektrycznej E,. Jak ynika z (37 artość granicznej ceny energii ektrycznej głónej mierze zależeć bęzie o mocy turbozespołu gazoego N, ceny e sanego turbinie gazu oraz ceny ęgla e. Z zależności (37 rónież można, jako zaanie orotne, yznaczyć minimalną moc turbozespołu gazoego N min [6] przy której aktualna cena sprzeaży gr energii ektrycznej z ektroni e spełnia arunek e e. Moc ta, jak już zaznaczono, zależeć bęzie o racji ceny gazu o ceny ęgla. Przyrost rocznej proukcja netto energii ektrycznej zmoernizoanej ektroni ynosi: g gr e E ( (1, N + N ε τ (38 gzie: ε - skaźnik ektrycznych potrzeb łasnych zmoernizoanej ektroni; τ - roczny czas pracy ektroni. W ukłazie Hot Winbox przyrost mocy turbozespołu paroego ynosi ariancie I yraża się zorem (14, ariancie IIa zorem (21. N 0, Koszt zmniejszenie zużycia ęgla niejącym kotle paroym o spraności energetycznej K oraz koszt gazu ziemnego sanego turbinie gazoej o spraności energetycznej brutto kolejno ynoszą: K ( PW e τ (39 22 Centrum Doskonałości OPTI_Energy.ise.polsl.gliice.pl/centrum

15 Kogeneracja energetyce przemysłoej i komunalnej K gaz N egτ (40 gzie ( P W oznacza zmniejszenie zużycia strumienia energii chemicznej ęgla kotle paroym. W ukłazie Hot Winbox zmniejszenie to yznacza się ykorzystując rónanie (3, ariancie I oejmując o siebie zużycia yrażone rónaniami (11 i (16, natomiast ariancie IIa zużycia yrażone rónaniami (11 i (26. Koszt la ukłau gazoego oraz zmniejszenie opłat K ziązanych ze zmniejszeniem ilości sanego rocznie ęgla, przy obecnych cenach taryfoych opłat za gospoarcze korzystanie ze ooiska można zasazie e zorze (37 bez popełnienia znaczącego błęu pominąć Wyniki przykłaoych obliczeń Do obliczeń ekonomicznej efektyności nabuoy niejącej ektroni ęgloej turbiną gazoą przyjęto termoynamiczne ane ejścioe jak porozziałach i 2.2.1, skaźnik ektrycznych potrzeb łasnych zmoernizoanej ektroni przyjęto róny ε 4%. Ekonomiczne ane ejścioe przyjęto jak publikacji [7]. oczną stopę obsługi kapitału inestycyjnego oraz pozostałych kosztó stałych zależnych o nakłaó inestycyjnych (koszty konseracji i remontó urzązeń [6] przyjęto róną zρ + δrem 0,16. Szacunkoe nakłay inestycyjne po klucz na moernizację ektroni przyjęto ysokości: J 42,6 mln USD la Ukłau Hot Winbox; J 33,1 mln USD la ariantu I; J 38,2 mln USD la ariantu IIa. Wariantu IIb nie analizoano ponieaż jego praca ze zglęu na barzo uże przeciążenie turbozespołu paroego byłaby niemożlia. Na rys. 4, 5 oraz 6 przestaiono yniki ioariantoych obliczeń granicznej ceny energii ektrycznej ykonanych za pomocą zoru (37 la ceny ęgla 0,8, 1,9 i 3 USD/GJ oraz la artości rocznego czasu pracy ektroni τ 5000, 6000 i 7000 h/a. Gy cena ęgla jest niska nie opłaca się stosoać rogiego gazu ziemnego rogiej turbinie gazoej pomimo znaczącego zrostu spraności energetycznej ytarzania energii ektrycznej zmoernizoanej ektroni. Wyłużanie czasu, ponoszenie ceny ęgla e gr oraz obniżanie ceny gazu e zmniejsza artość granicznej ceny energii ektrycznej, przy której moernizacja ektroni przez nabuoę turbiną gazoą byłaby już opłacalna gr ekonomicznie. Najyższa cena e jest la ukłau Hot Winbox z uagi na najmniejszy przyrost E, g pomimo rónoczesnego najmniejszego zużycia rogiego gazu. Znacznie gr niższe, praie takie same, są ceny e la ariantó I i IIa. Zmiana (obniżenie nakłaó inestycyjnych J naet o 20% zmienia (zmniejsza tę cenę e szystkich ariantach gr nieznacznie, jeynie o kilka procent. W arunkach krajoych ceny e są yższe o ceny sprzeaży energii ektrycznej z ektroni ynoszącej najczęściej poniżej 25 USD/MWh przy cenie ęgla kamiennego loco ektronia ok. 1,9 USD/GJ. Cena 25 USD/MWh nie ozierciela jenak faktycznych kosztó ytarzania energii ektrycznej ektroni. Cena ta jest zasazie praie róna tylko kosztoi sanego niej ęgla kamiennego. Zakłaając boiem enią artość spraności ytarzania energii ektrycznej krajoych ektroniach róną 0,33, koszt ioy ynosi aż e E K τ e e Instytut Techniki Cieplnej Politechnika Śląska Gliicach 23

16 Bartnik.: Efektyność energetyczna i ekonomiczna moernizacji ektroni ęgloych... 1,9USD/GJ 3,6GJ/MWh/0,33 21 USD/MWh. Uzglęniając konieczne koszty kapitałoe stanoiące ektroniach ęgloych naet pona 50% rocznych kosztó ich ziałania, to cena sprzeaży energii ektrycznej poinna ynosić poyżej 42 USD/MWh ( 21 USD/MWh/0,5. Taka cena garantoałaby już zasazie opłacalność ekonomiczną moernizacji ektroni przez ich nabuoę turbiną gazoą, znacząco popraiającą efektyność energetyczną ytarzania nich energii ektrycznej. Natomiast ektroniach oanych ęglem brunatnym, 0,8 USD/GJ, moernizacja byłaby całkoicie nieefektyna ekonomicznie. 1. Wnioski Najsłabszym ogniem ektroni z punktu izenia ytarzania niej energii ektrycznej jest oany ęglem kocioł paroy, pomimo jego ysokiej spraności energetycznej. Kocioł stanoi boiem generującą najiększe straty egzergii ściankę ymiennika pomięzy sinami a oą, bęącą poenim nośnikiem energii łańcuchu przemian ytarzania ektroni energii ektrycznej. Efektyność energetyczna moernizacji ektroni bęzie zatem rosła gy bęą maleć kotle straty egzergii. Należy ięc czasie moernizacji ążyć o zmniejszenia obciążenia kotła ęgloego jak najiększym możliym stopniu technicznym i eksploatacyjnym ykorzystując turbinę gazoą. Całkoite yiminoanie kotła ęgloego ma miejsce klasycznym szeregoym ukłazie gazoo-paroym, którym turbinie gazoej o bezpoeniego ytarzania energii ektrycznej służą siny o ysokiej temperaturze, a opiero części paroej kotle ozyskoym ykorzystyana jest już niskotemperaturoa energia cieplna tych sin. Spiętrzenia temperaturoe kotle ozyskoym są kilka rzęó mniejsze niż kotle ęgloym, a tym samym straty nim egzergii na skutek nieoracalnego przepłyu ciepła pomięzy sinami a czynnikiem roboczym są iokrotnie mniejsze. W praktyce ukła Hot Winbox nie jest stanie zapenić tak użego, jak optymalnie zaprojektoanym ukłazie rónoległym, yiminoania ęgla, a tym samym efektyność energetyczna takiej moernizacji jest mniejsza o ukłau rónoległego. Ponato uże nakłay inestycyjne na tę moernizację i ługi konieczny przestój bloku pooują, że ukła Hot Winbox jest mniej efektynym sposobem moernizacji ektroni o moernizacji rónoległej z ostosoaniem się o możliości opuszczalnego przeciążenia turbozespołu paroego z rónoczesnym zminimalizoaniem obciążenia kotła ęgloego. Termoynamicznym kryterium poszukiania optymalnego roziązania moernizacji ektroni przez nabuoę turbiną gazoą poinna być zatem minimalizacja sumy strat egzergii kotle ozyskoym i niejącym kotle ęgloym z uzglęnieniem ograniczeń, takich jak opuszczalne technicznie zmiany obciążenia kotła ęgloego i turbozespołu paroego niejącej ektroni. Postaoym arunkiem ekonomicznej opłacalności stosoania turbin gazoych i sania nich ekologicznego gazu ziemnego jest poprana ekonomicznie racja jego ceny o ceny ęgla i ceny energii ektrycznej. Graniczne racje cenoe pomięzy nośnikami energii la energetyki poinny być yznaczane la założonej granicznej artości efektyności ekonomicznej pracy np. g kryterium zysku NPV la opanoanych technicznie oraz ratynie poszechnie stosoanych urzązeń i instalacji energetycznych o najyższych spranościach. Przy aktualnej strukturze cen nośnikó energii moernizacja ektroni przez nabuoę turbiną gazoą, czy to ukłazie Hot Winbox czy ukłazie rónoległym, jest nieopłacalna. Ziększenie ceny energii ektrycznej o poziomu oziercielającego faktyczne koszty jej ytarzania ektroniach ęgloych, tj. o poziomu poyżej 42 USD/MWh, spoooałoby już 24 Centrum Doskonałości OPTI_Energy.ise.polsl.gliice.pl/centrum e

17 Kogeneracja energetyce przemysłoej i komunalnej opłacalność moernizacji, przy rónoczesnym znaczącym zroście efektyności energetycznej ytarzania energii ektrycznej. Wysoki koszt (który raczej nie bęzie malał importoanego gazu ziemnego, przy niskiej, nie oziercielającej faktycznych kosztó ytarzania, cenie energii ektrycznej kraju, nie pozala na szerokie jego proazanie o energetyki (jeynie cena gazu ziemnego ze źróeł krajoych, ynosząca la energetyki ok. 3 USD/GJ, jest ratynie niska. Należałoby ponato proazić oziercielające rzeczye yrzązane szkoy ooisku opoienio ysokie opłaty za emisję o otoczenia utlenku siarki SO 2, tlenkó azotu NO x, emisję pyłó, oraz opoienio ysokie opłaty za emitoany o atmosfery utlenek ęgla CO 2 i yrzązane przez niego, chociaż barzo trune o oszacoania, szkoy. Wproazenie realnych opłat za gospoarcze korzystanie ze ooiska naturalnego poinno przyczyniać się o ykorzystyania gazu ziemnego energetyce. Zecyoanie uatrakcyjniłoby ekonomicznie sanie ekologicznego gazu ziemnego turbinach gazoych. Literatura 1. Chminiak T.: Ukłay uioe jako ażny potencjał moernizacyjny. Materiały Konferencji Dostosoanie Energetyki o Stanaró Europejskich zakresie Techniki i Ekologii, Bisko-Biała, maj Miller A., Leanoski J.: Ukłay gazoo-paroe na io stałe. WNT, Warszaa Dzierzgoski J.: Moernizacja bloku 200 MW przez nabuoę turbiną gazoą GT8C. Energetyka 1997, nr Szargut J.: Efektyność energetyczna czołoego członu turbogazoego ektroni paroej ęgloej, Energetyka 1998, nr Szargut J.: Porónanie ariantó czołoego członu turbogazoego ektroni paroej ęgloej, Materiały I Konferencji Naukoo-Technicznej '2000 ENEGETYKA GAZOWA, Szczyrk, paźziernik Bartnik.: Analiza termoynamiczna i ekonomiczna skojarzonego ytarzania ciepła i energii ektrycznej ukłaach gazoo-paroych. Zeszyty Naukoe Politechniki Śląskiej, s. Energetyka, z. 136, Gliice Bartnik.: Analiza opłacalności przystosoania o pracy skojarzonej ektroni ęgloych bez nabuoy i z nabuoą turbiną gazoą. Materiały seminarium. Spis rysunkó ys. 1. a Ukła uioy szeregoy, b Ukła uioy rónoległy. I - instalacja turbiny gazoej, KP kocioł paroy, turbina paroa, U ukła regeneracji, IOS instalacja oczyszczania sin, I instalacja turbiny paroej, GP generacja pary, PP przegrze pary, UN, UW regeneracja niskoprężna i ysokoprężna, N, N moce instalacji turbiny gazoej i paroej ys. 2. Schemat ieoy: a ektroni konensacyjnej; b zmoernizoanej ektroni ukłazie rónoległym nabuoanej turbiną gazoą i kotłem ozyskoym ariant I; PM, UW, UN kolejno przegrze mięzystopnioy, ukła regeneracji ysokoi niskociśnienioej; c zmoernizoanej ektroni ukłazie rónoległym nabuoanej turbiną gazoą i kotłem ozyskoym z poierzchniami o proukcji pary ysoko- i eniociśnienioej oraz z poierzchnią regeneracji niskociśnienioej ariant II ys. 3. Krzye kompozycyjne rozkła temperatury sin oraz oy i pary kotle Instytut Techniki Cieplnej Politechnika Śląska Gliicach 25

18 Bartnik.: Efektyność energetyczna i ekonomiczna moernizacji ektroni ęgloych... ozyskoym (1 ariant I; PM przegrzeacz mięzystopnioy, UW, UN kolejno pogrzeacz regeneracyjny ysoko- i niskociśnienioy; 2 ariant II; 3 siny ys. 4. Graniczna cena energii ektrycznej funkcji ceny gazu la czasu τ 5000 h/a (1 ukła Hot Winbox; 2 ariant I; 3 ariant IIa; cena ęgla e : a - 0,8 USD/GJ; b - 1,9 USD/GJ; c 3,0 USD/GJ ys. 5. Graniczna cena energii ektrycznej funkcji ceny gazu la czasu τ 6000 h/a (1 ukła Hot Winbox; 2 ariant I; 3 ariant IIa; cena ęgla e : a - 0,8 USD/GJ; b - 1,9 USD/GJ; c 3,0 USD/GJ ys. 6. Graniczna cena energii ektrycznej funkcji ceny gazu la czasu τ 7000 h/a (1 ukła Hot Winbox; 2 ariant I; 3 ariant IIa; cena ęgla e : a - 0,8 USD/GJ; b - 1,9 USD/GJ; c 3,0 USD/GJ 26 Centrum Doskonałości OPTI_Energy.ise.polsl.gliice.pl/centrum

19 Kogeneracja energetyce przemysłoej i komunalnej Instytut Techniki Cieplnej Politechnika Śląska Gliicach 27

20 Bartnik.: Efektyność energetyczna i ekonomiczna moernizacji ektroni ęgloych Centrum Doskonałości OPTI_Energy.ise.polsl.gliice.pl/centrum