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Post-Combustion CO2 -Capturing

Entwicklungsstrategie und Teilaufgaben

22. April 2009Anwenderforum Power Plant Technology

Hannovermesse

Christian Bergins

Hitachi Power Europe

c_bergins@hitachi-power.com

22. April 2009 – Anwenderforum Power Plant Technology – Hannovermesse Hitachi Power Europe GmbH 2

Agenda

1.Nachgeschalteten CO2 Abscheidung& Technische Problemstellungen

2.Entwicklungsaufgaben und Strategie

3.Mobile HPE Pilot Anlage: Design

4.Status

Energieerzeugung und Komponenten

Konventionelle Kraftwerke

Kernkraftwerke

Wasserkraftwerke

Transformatoren und Schaltanlagen

Umweltschutztechnik

Industrieanlagen und Infrastruktur

Chemieanlagen und Komponenten

Stahlwerkskomponenten

Motoren und Generatoren

Wandler und Schalter

Leitwarten und Komponenten

Die Sparte “Energie- und Industrieanlagen” der Hitachi Ltd.

Kraftwerksbau bei HITACHI

Heute und in Zukunft

Boiler

Turbine/Generator

Engineering

I & C System

Civil works

Infrastructure

BOP others

Über 65% eines

hocheffizienten

Kraftwerks

können von

Hitachi geliefert

werden

Kraftwerksbau bei HITACHI

Heute und in Zukunft

CO2 Abscheidung

CO2-Verdichtung

Nachgeschaltete CO2 Rauchgaswäsche„Post combustion capture“ (PCC)

FlugascheAsche

Elektrofilter

Luft Vorw.

Kessel

Rauchgas

CO2 arm

Kühler

Absorber

beladenes

Waschmittel

unbeladenes

Waschmittel

KondensatorReflux

Produkt CO2

Aminwäsche

Meinungen„CO2 Wäsche weit entwickelt“„Einbindung einfach, weil Downstream Anordnung“„als einziges Verfahren für den Retrofit geeignet“ … ABER

Desorber

Randbedingungen für die Einbindung einer nachgeschalteten CO2 Wäsche in Kraftwerke

Rauchgas mit geringerem CO2-Gehalt

Kühler

Absorber

KondensatorReflux

Produkt CO2

Aminwäsche

Verfahrenstechnik, Design und Chemie:Dynamik einer “Chemieanlage”

Waschmittel: Korrosion, Degradation, Emission ….

Abwärmenutzung

spezielle,

optimierte

Rauchgas-

reinigung

(Staub, NOx,

Energie-

versorgung:

bis1/3 der therm.

Kraftwerks-

leistung

(95% für

Desorber)

Verdichtungs-

prozess:Zwischenpuffer

Verdichterantrieb

Abwärme

Desorber

beladenes

Waschmittel

unbeladenes

Waschmittel

Agenda

4.Status

Entwicklungsaufgaben & Strategie

CO2 AbscheidungCO2-Verdichter

I Komponentenanpassung- Turbine- Rauchgasreinigung- Verdichter…

II Prozeßintegration- Verschaltung- Prozeßoptimierung- Dynamik

III Abscheideprozeß- Verfahrenstechnik- Waschmittel- Anlagentechnik

Gesamtprozeß

Entwicklungsaufgaben & StrategieKomponenten & Gesamtkonzept

Konzernweite Koordination der eigenen Entwicklungsaufgaben

Turbine & Dampfkreislauf

Rauchgasreinigung

CO2 Verdichter

Laborversuche Wäsche

Pilotanlage

Simulationen

-Babcock Hitachi Kure, Japan-Hitachi Power Europe, Germany-Hitachi Power Systems America

-Hitachi Research Laboratories-Energy and EnviromentalResearch Laboratory

-Hitachi Plant Technology…

•KWK?

•Steinkohle, Braunkohle oder Gas?•Neuanlage oder Retrofit?

CO2 Abscheidung

Optimierungsansätze für die Wärmeintegration

Speisewasser-tank

ND Pre-Heater

HD Pre-Heater

Pre-Scrubber

100 bar

133°C

Luft/Rauchgas

SystemWasser/Dampf-

System &Wärmeauskopplung

CO2Abscheidung

und Verdichtung

Entwicklungsstrategie und PartnerPilotanlage und Großtechnik CO2 Abscheidung

F&E CO2 AbscheidungPilotanlage

CO2 Abscheidung

EU-Project CESAR/CLEOCOORETEC Projekte

Hitachi Research LaboratoriesHPE R&D

Basistechnologie

Babcock Hitachi Kure

Engineering StudiesDesign Optimierung

Scale Up

BHK: Pilotanlagen Tests zwischen 1990-1994(Waschmittelentwicklung und Dauerbetriebstests)

Übersicht der Pilotanlage

Desorber（（（（100~120℃℃℃℃））））Wärmetauscher

Reboiler

CO2 gas

Absorber(40~60℃℃℃℃)

Wasser

Absorbens

Rauchgas

Reingas

DEPBoiler

SCR FGD Stack

Pilotanlage (1000 Nm3/h ) Yokosuka, Japan

・Rauchgas 1000 Nm3/h

・CO2 Menge 4.5 ton/d

・CO2 Abscheiderate 90％

Waschstufe

Zulauf beladenesWaschmittel

Designtools

… Rauchgasreinigungsanlagen Ebsilon

HPE in-house Design Softwarezur Berechnung von…

Kommerzielle Software

… Dampfturbinen

… Wasser-Dampf Kreislauf

• Wärmebilanzen

• Effizienzberechnungen

… Dampferzeuger

Design Software von Lieferanten

… CO2 Abscheidung

• Für höchste Abscheideraten

• Gesamtwärmebilanz

• Dynamische Simulation

Agenda

4.Status

Mobile Hitachi Pilotanlage zur CO2 Abscheidung

Aufstellungsplanung for 5 MWth

Gebläse

Desorber

Absorber

Reboiler

Reclaimer

Vorwäscher

HPE Pilot PlantZwei-strassige Ausführung

Rauchgas nach REA

DesorberAbsorber

Vorwäscher

Reingas mit verringertem CO2-Gehalt

unbeladenes Waschmittel

Rauchgas

40-60 °C

110-130 °C

beladenes Waschmittel

Zwei Strassen

Rauchgas

Prozessübersicht

Reingas mit verringertem

CO2-Gehalt

Betrieb als Parallelschaltung

für 5000 Nm3/h

Rauchgas

Rauchgas = 5000 Nm3/h

Betrieb mit verschiedenen Randbedingungen möglich

Betrieb als Reihenschaltung

Betrieb mit doppelter Packungshöhe

Rauchgas

Reihenschaltung mit erweiterter

Wasser-Waschstufe

Rauchgas

Untersuchung der Emissionen

Wasser

Ergebnisse der Pilotuntersuchungen:Design- und Kostendaten für den Scale-Up

Betriebskosten Investment-

kosten

fouling

schäumen

DegradationKorrosion

Energiebereitstellung

AminverlustPackungshöhe

Waschstufenhöhe

Aerosolbildung

Absorptions-

temperatur

Leerrohrgeschwindigkeit

Agenda

4.Status

Ablauf des Pilotprojektes

Planungsstart: Januar 2008

Design, Abwicklung und Betrieb: Hitachi Power Europe

Erster Schritt der Fertigung: Erste Stahlrahmen im Herbst 2008

Aktuell: Vormontage der Anlage

� Modularer Aufbau als flexible Lösung

� Aufbau, Abbau und Transport schnell und zu niedrigen Kosten

HPE PilotanlageEndmontage am Kraftwerk

Frankfurt

Hamburg

München

HITACHITechnology Service Center

Meinerzhagen

site 1

Niederlande

BelgienFrankfurt

München

PRE-ERECTION SITEMEINERZHAGENHPE

Duisburg

Hamburg

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