Post-Combustion CO2 -Capturing
Entwicklungsstrategie und Teilaufgaben
22. April 2009Anwenderforum Power Plant Technology
Hannovermesse
Christian Bergins
Hitachi Power Europe
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Agenda
1.Nachgeschalteten CO2 Abscheidung& Technische Problemstellungen
2.Entwicklungsaufgaben und Strategie
3.Mobile HPE Pilot Anlage: Design
4.Status
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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.
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Kraftwerksbau bei HITACHI
Heute und in Zukunft
Boiler
Turbine/Generator
DeNOx
FGD
Engineering
BOP
I & C System
Civil works
Infrastructure
BOP others
Über 65% eines
hocheffizienten
Kraftwerks
können von
Hitachi geliefert
werden
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Kraftwerksbau bei HITACHI
Heute und in Zukunft
CO2 Abscheidung
CO2-Verdichtung
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Nachgeschaltete CO2 Rauchgaswäsche„Post combustion capture“ (PCC)
FlugascheAsche
REA
Kohle
Elektrofilter
KAT
Luft Vorw.
Kessel
Gips
Rauchgas
CO2 arm
Kühler
Absorber
beladenes
Waschmittel
unbeladenes
Waschmittel
KondensatorReflux
Drum
Produkt CO2
Aminwäsche
NaOH
Meinungen„CO2 Wäsche weit entwickelt“„Einbindung einfach, weil Downstream Anordnung“„als einziges Verfahren für den Retrofit geeignet“ … ABER
Desorber
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Randbedingungen für die Einbindung einer nachgeschalteten CO2 Wäsche in Kraftwerke
Rauchgas mit geringerem CO2-Gehalt
Kühler
Absorber
KondensatorReflux
Produkt CO2
Aminwäsche
NaOH
Verfahrenstechnik, Design und Chemie:Dynamik einer “Chemieanlage”
Waschmittel: Korrosion, Degradation, Emission ….
Abwärmenutzung
spezielle,
optimierte
Rauchgas-
reinigung
(Staub, NOx,
SOX)
Energie-
versorgung:
bis1/3 der therm.
Kraftwerks-
leistung
(95% für
Desorber)
Verdichtungs-
prozess:Zwischenpuffer
Verdichterantrieb
Abwärme
Desorber
beladenes
Waschmittel
unbeladenes
Waschmittel
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Agenda
1.Nachgeschalteten CO2 Abscheidung& Technische Problemstellungen
2.Entwicklungsaufgaben und Strategie
3.Mobile HPE Pilot Anlage: Design
4.Status
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Entwicklungsaufgaben & Strategie
CO2 AbscheidungCO2-Verdichter
I Komponentenanpassung- Turbine- Rauchgasreinigung- Verdichter…
II Prozeßintegration- Verschaltung- Prozeßoptimierung- Dynamik
III Abscheideprozeß- Verfahrenstechnik- Waschmittel- Anlagentechnik
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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
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Optimierungsansätze für die Wärmeintegration
Speisewasser-tank
ND Pre-Heater
HD Pre-Heater
Pre-Scrubber
FGD
CO2
G
100 bar
133°C
Luft/Rauchgas
SystemWasser/Dampf-
System &Wärmeauskopplung
CO2Abscheidung
und Verdichtung
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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
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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
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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
APROS
• Gesamtwärmebilanz
• Dynamische Simulation
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Agenda
1.Nachgeschalteten CO2 Abscheidung& Technische Problemstellungen
2.Entwicklungsaufgaben und Strategie
3.Mobile HPE Pilot Anlage: Design
4.Status
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Mobile Hitachi Pilotanlage zur CO2 Abscheidung
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Aufstellungsplanung for 5 MWth
Gebläse
Desorber
Absorber
Reboiler
Reclaimer
Vorwäscher
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HPE Pilot PlantZwei-strassige Ausführung
Rauchgas nach REA
Kamin
DesorberAbsorber
DesorberAbsorber
Vorwäscher
Reingas mit verringertem CO2-Gehalt
CO2
unbeladenes Waschmittel
Rauchgas
40-60 °C
110-130 °C
beladenes Waschmittel
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Zwei Strassen
Rauchgas
Prozessübersicht
CO2
Dampf
Dampf
Reingas mit verringertem
CO2-Gehalt
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Betrieb als Parallelschaltung
für 5000 Nm3/h
Rauchgas
CO2
CO2
Kamin
Rauchgas = 5000 Nm3/h
Betrieb mit verschiedenen Randbedingungen möglich
Reingas mit verringertem CO2-Gehalt
Reingas mit verringertem CO2-Gehalt
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Betrieb als Reihenschaltung
CO2
Kamin
Rauchgas = 2500 Nm3/h
Betrieb mit doppelter Packungshöhe
Rauchgas
Reingas mit verringertem CO2-Gehalt
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Reihenschaltung mit erweiterter
Wasser-Waschstufe
Kamin
Rauchgas
Rauchgas = 2500 Nm3/h
Untersuchung der Emissionen
Wasser
Reingas mit verringertem CO2-Gehalt
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Ergebnisse der Pilotuntersuchungen:Design- und Kostendaten für den Scale-Up
Betriebskosten Investment-
kosten
fouling
schäumen
DegradationKorrosion
Energiebereitstellung
AminverlustPackungshöhe
Waschstufenhöhe
Aerosolbildung
Absorptions-
temperatur
L/G
Leerrohrgeschwindigkeit
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Agenda
1.Nachgeschalteten CO2 Abscheidung& Technische Problemstellungen
2.Entwicklungsaufgaben und Strategie
3.Mobile HPE Pilot Anlage: Design
4.Status
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Ablauf des Pilotprojektes
Planungsstart: Januar 2008
Design, Abwicklung und Betrieb: Hitachi Power Europe
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Erster Schritt der Fertigung: Erste Stahlrahmen im Herbst 2008
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Aktuell: Vormontage der Anlage
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� Modularer Aufbau als flexible Lösung
� Aufbau, Abbau und Transport schnell und zu niedrigen Kosten
HPE PilotanlageEndmontage am Kraftwerk
Frankfurt
Hamburg
Köln
München
HITACHITechnology Service Center
Meinerzhagen
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Niederlande
BelgienFrankfurt
Köln
München
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Duisburg
Hamburg
A 45
A 4
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