Post-Combustion CO 2 - Capturing Entwicklungsstrategie und Teilaufgaben 22. April 2009 Anwenderforum Power Plant Technology Hannovermesse Christian Bergins Hitachi Power Europe c_bergins@hitachi-power.com
Agenda 1.Nachgeschalteten CO2 Abscheidung & Technische Problemstellungen 2.Entwicklungsaufgaben und Strategie 3.Mobile HPE Pilot Anlage: Design 4. Status 22. April 2009 Anwenderforum Power Plant Technology Hannovermesse Hitachi Power Europe GmbH 2
Die Sparte Energie- und Industrieanlagen der Hitachi Ltd. Energieerzeugung und Komponenten Industrieanlagen und Infrastruktur Konventionelle Kraftwerke Kernkraftwerke Wasserkraftwerke Transformatoren und Schaltanlagen Umweltschutztechnik Chemieanlagen und Komponenten Stahlwerkskomponenten Motoren und Generatoren Wandler und Schalter Leitwarten und Komponenten 22. April 2009 Anwenderforum Power Plant Technology Hannovermesse Hitachi Power Europe GmbH 3
Kraftwerksbau bei HITACHI Heute und in Zukunft Boiler Turbine/Generator DeNOx FGD Engineering BOP I & C System Über 65% eines hocheffizienten Kraftwerks können von Hitachi geliefert werden Civil works Infrastructure BOP others 22. April 2009 Anwenderforum Power Plant Technology Hannovermesse Hitachi Power Europe GmbH 4
Kraftwerksbau bei HITACHI Heute und in Zukunft CO 2 -Verdichtung CO 2 Abscheidung 22. April 2009 Anwenderforum Power Plant Technology Hannovermesse Hitachi Power Europe GmbH 5
Nachgeschaltete CO 2 Rauchgaswäsche Post combustion capture (PCC) Rauchgas Produkt CO 2 CO 2 arm Reflux Kondensator KAT Drum NaOH Kühler Desorber Kohle Kessel Luft Vorw. Absorber Elektrofilter REA unbeladenes Waschmittel beladenes Waschmittel Aminwäsche Asche Flugasche Gips Meinungen CO 2 Wäsche weit entwickelt Einbindung einfach, weil Downstream Anordnung als einziges Verfahren für den Retrofit geeignet ABER 22. April 2009 Anwenderforum Power Plant Technology Hannovermesse Hitachi Power Europe GmbH 6
Randbedingungen für die Einbindung einer nachgeschalteten CO 2 Wäsche in Kraftwerke Verfahrenstechnik, Design und Chemie: Dynamik einer Chemieanlage Waschmittel: Korrosion, Degradation, Emission. spezielle, optimierte Rauchgasreinigung (Staub, NOx, SOX) NaOH Kühler Aminwäsche Rauchgas mit geringerem CO 2 -Gehalt Reflux unbeladenes Waschmittel Absorber beladenes Waschmittel Produkt CO 2 Kondensator Desorber Verdichtungsprozess: Zwischenpuffer Verdichterantrieb Abwärme Energieversorgung: bis1/3 der therm. Kraftwerksleistung (95% für Desorber) Abwärmenutzung 22. April 2009 Anwenderforum Power Plant Technology Hannovermesse Hitachi Power Europe GmbH 7
Agenda 1.Nachgeschalteten CO2 Abscheidung & Technische Problemstellungen 2.Entwicklungsaufgaben und Strategie 3.Mobile HPE Pilot Anlage: Design 4. Status 22. April 2009 Anwenderforum Power Plant Technology Hannovermesse Hitachi Power Europe GmbH 8
Entwicklungsaufgaben & Strategie I Komponentenanpassung - Turbine - Rauchgasreinigung - Verdichter II Prozeßintegration - Verschaltung - Prozeßoptimierung - Dynamik III Abscheideprozeß - Verfahrenstechnik - Waschmittel - Anlagentechnik CO2 Abscheidung CO 2-Verdichter 22. April 2009 Anwenderforum Power Plant Technology Hannovermesse Hitachi Power Europe GmbH 9
Entwicklungsaufgaben & Strategie Komponenten & Gesamtkonzept Konzernweite Koordination der eigenen Entwicklungsaufgaben Rauchgasreinigung CO 2 Abscheidung Turbine & Dampfkreislauf CO 2 Verdichter Gesamtprozeß Laborversuche Wäsche Pilotanlage Simulationen -Babcock Hitachi Kure, Japan -Hitachi Power Europe, Germany -Hitachi Power Systems America -Hitachi Research Laboratories -Energy and Enviromental Research Laboratory -Hitachi Plant Technology KWK? Steinkohle, Braunkohle oder Gas? Neuanlage oder Retrofit? 22. April 2009 Anwenderforum Power Plant Technology Hannovermesse Hitachi Power Europe GmbH 10
Optimierungsansätze für die Wärmeintegration Luft/ Rauchgas System Wasser/Dampf- System & Wärmeauskopplung G FGD Speisewassertank Pre- Scrubber HD Pre-Heater ND Pre-Heater CO 2 100 bar CO 2 Abscheidung und Verdichtung 133 C 22. April 2009 Anwenderforum Power Plant Technology Hannovermesse Hitachi Power Europe GmbH 11
Entwicklungsstrategie und Partner Pilotanlage und Großtechnik CO 2 Abscheidung F&E CO 2 Abscheidung Pilotanlage CO 2 Abscheidung EU-Project CESAR/CLEO COORETEC Projekte Hitachi Research Laboratories HPE R&D Design Optimierung Scale Up Engineering Studies Basistechnologie Babcock Hitachi Kure 22. April 2009 Anwenderforum Power Plant Technology Hannovermesse Hitachi Power Europe GmbH 12
BHK: Pilotanlagen Tests zwischen 1990-1994 (Waschmittelentwicklung und Dauerbetriebstests) Rauchgas 1000 Nm 3 /h CO 2 Menge 4.5 ton/d CO 2 Abscheiderate 90% Boiler SCR DEP FGD Stack Reingas CO 2 gas Waschstufe Absorber (40~60 ) Rauchgas Wärmetauscher Zulauf beladenes Waschmittel Desorber (100~120 ) Reboiler Pilotanlage (1000 Nm 3 /h ) Yokosuka, Japan Wasser Absorbens Übersicht der Pilotanlage 22. April 2009 Anwenderforum Power Plant Technology Hannovermesse Hitachi Power Europe GmbH 13
Designtools HPE in-house Design Software zur Berechnung von Kommerzielle Software Rauchgasreinigungsanlagen Ebsilon APROS Für höchste Abscheideraten CO 2 Abscheidung Gesamtwärmebilanz Dynamische Simulation Design Software von Lieferanten Dampfturbinen Wasser-Dampf Kreislauf Dampferzeuger Wärmebilanzen Effizienzberechnungen 22. April 2009 Anwenderforum Power Plant Technology Hannovermesse Hitachi Power Europe GmbH 14
Agenda 1.Nachgeschalteten CO2 Abscheidung & Technische Problemstellungen 2.Entwicklungsaufgaben und Strategie 3.Mobile HPE Pilot Anlage: Design 4. Status 22. April 2009 Anwenderforum Power Plant Technology Hannovermesse Hitachi Power Europe GmbH 15
Mobile Hitachi Pilotanlage zur CO 2 Abscheidung 22. April 2009 Anwenderforum Power Plant Technology Hannovermesse Hitachi Power Europe GmbH 16
Aufstellungsplanung for 5 MW th Absorber Desorber Vorwäscher Reboiler Gebläse Reclaimer 22. April 2009 Anwenderforum Power Plant Technology Hannovermesse Hitachi Power Europe GmbH 17
HPE Pilot Plant Zwei-strassige Ausführung Reingas mit verringertem CO 2 -Gehalt Absorber Desorber unbeladenes Waschmittel CO 2 40-60 C Rauchgas 110-130 C Rauchgas nach REA Absorber beladenes Waschmittel Desorber Vorwäscher Kamin 22. April 2009 Anwenderforum Power Plant Technology Hannovermesse Hitachi Power Europe GmbH 18
Prozessübersicht Reingas mit verringertem CO 2 -Gehalt CO 2 Zwei Strassen Dampf Rauchgas Dampf 22. April 2009 Anwenderforum Power Plant Technology Hannovermesse Hitachi Power Europe GmbH 19
Betrieb als Parallelschaltung für 5000 Nm 3 /h Rauchgas = 5000 Nm 3 /h Reingas mit verringertem CO 2 -Gehalt Betrieb mit verschiedenen Randbedingungen möglich CO 2 Kamin Reingas mit verringertem CO 2 -Gehalt Rauchgas CO 2 22. April 2009 Anwenderforum Power Plant Technology Hannovermesse Hitachi Power Europe GmbH 20
Betrieb als Reihenschaltung Rauchgas = 2500 Nm 3 /h Betrieb mit doppelter Packungshöhe Reingas mit verringertem CO 2 -Gehalt CO 2 Kamin Rauchgas 22. April 2009 Anwenderforum Power Plant Technology Hannovermesse Hitachi Power Europe GmbH 21
Reihenschaltung mit erweiterter Wasser-Waschstufe Rauchgas = 2500 Nm 3 /h Untersuchung der Emissionen Reingas mit verringertem CO 2 -Gehalt Wasser Kamin Rauchgas 22. April 2009 Anwenderforum Power Plant Technology Hannovermesse Hitachi Power Europe GmbH 22
Ergebnisse der Pilotuntersuchungen: Design- und Kostendaten für den Scale-Up Korrosion Degradation Energiebereitstellung L/G Absorptionstemperatur schäumen Betriebskosten Investmentkosten Aerosolbildung fouling Aminverlust Leerrohrgeschwindigkeit Packungshöhe Waschstufenhöhe 22. April 2009 Anwenderforum Power Plant Technology Hannovermesse Hitachi Power Europe GmbH 23
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Ablauf des Pilotprojektes Planungsstart: Januar 2008 Design, Abwicklung und Betrieb: Hitachi Power Europe 22. April 2009 Anwenderforum Power Plant Technology Hannovermesse Hitachi Power Europe GmbH 25
Erster Schritt der Fertigung: Erste Stahlrahmen im Herbst 2008 22. April 2009 Anwenderforum Power Plant Technology Hannovermesse Hitachi Power Europe GmbH 26
Aktuell: Vormontage der Anlage 22. April 2009 Anwenderforum Power Plant Technology Hannovermesse Hitachi Power Europe GmbH 27
HPE Pilotanlage Endmontage am Kraftwerk Hamburg Hamburg Niederlande Belgien HPE site 1 Duisburg Köln Köln HITACHI Technology Service Center Meinerzhagen A 4 PRE-ERECTION SITE MEINERZHAGEN A 45 Frankfurt Frankfurt München München Modularer Aufbau als flexible Lösung Aufbau, Abbau und Transport schnell und zu niedrigen Kosten 22. April 2009 Anwenderforum Power Plant Technology Hannovermesse Hitachi Power Europe GmbH 28
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