Dynamic behavior of coal-fired power plants with postcombustion CO₂ capture

Abstract

Der kombinierte Betrieb einer Post-Combustion CO₂-Abscheideanlage und einem Kohlekraftwerk ist ein komplexer Prozess mit deutlichen gegenseitigen Auswirkungen. Auch wenn der Betrieb einer CO₂-Abscheideanlage den Wirkungsgrad des Kraftwerks herabsetzt, ergibt sich dadurch die Möglichkeit das Kraftwerk flexibler zu betreiben. Um diesen Prozess zu untersuchen, wird ein detailliertes Modell einer Post-Combustion CO₂-Abscheideanlage entwickelt und validiert mit Messdaten. Danach wird das Modell mit dem Modell eines Kohlekraftwerks gekoppelt, um die Effekte des zusammenhängenden Betriebs zu untersuchen. In einem Fallbeispiel wird die Dampfentnahme vor der Niederdruckturbine um 50 % verringert, um die Stromerzeugung des Kraftwerks zu erhöhen. Die Ergebnisse zeigen, dass es mithilfe dessen möglich ist Primärregelleistung bereitzustellen.

The combined operation of postcombustion CO₂ capture and a power plant is a complex process with significant mutual interactions. Although the application of CO₂ capture imposes an efficiency penalty on the power plant, it also provides the opportunity to operate the power plant in a more flexible way. To analyze this process, a detailed model of a postcombustion capture plant is developed and validated with measurement data. Afterward, the model is coupled to the model of a hard coal-fired power plant to study the effects of a joint operation. In a case study scenario, the steam extraction of the carbon capture plant is reduced by 50% to increase the power generation of the power plant. The results indicate that it is possible to provide primary frequency control by using this mode of operation.