Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Rozdział 4. Optymalne koncepcje lokalnego zagospodarowania gazu z formacji łupkowych

Osiadacz A. J., Chaczykowski M., Kotyński Ł., Kwestarz M.

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2018

|

nr 223, t. 1

201--273

EN

In this chapter optimal utilization of natural gas from shale gas formations is investigated. Direct conversion to power using CHP plants with gas engines, gas turbines and microturbines is analyzed, including the evaluation of the economic effectiveness of this solution by considering CAPEX, CO2 emissions quotas, and electricity certificates. The possibility of the development of the new gas sources in combination with the local renewable energy sources is briefly discussed. Next the analysis of the supply potential to the local gas grids based on hydraulic simulation studies is performed. An algorithm for optimal selection of diameters of the gas network is presented. A feasibility study of waste energy recovery in the pressure regulator station is included. An alternative solution to pipeline transportation in the form of road transport of the liquefied natural gas (LNG) and compressed natural gas (CNG) is also analyzed. Comparison of the economic effectiveness of the small-scale LNG chain and the pipeline transport is illustrated by means of a hypothetical but realistic case study for a distance of 50 km.

2

Koncepcja zero-energetycznej stacji gazowej dla przemysłu gazowniczego

Osiadacz A. J., Chaczykowski M., Kwestarz M., Isoli Niccolo

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2018

|

Nr 4

122--126

PL

W artykule przedstawione zostały wyniki pracy badawczej mającej na celu opracowanie procesu redukcji ciśnienia gazu o zerowej energii dostarczanej netto, tj. samowystarczalnego pod względem energetycznym, oraz o zerowej emisji dwutlenku węgla. Zaprezentowane zostały rozwiązania techniczne stacji gazowej, w której energia odpadowa dostępna w procesie redukcji ciśnienia gazu jest przekształcana na energię elektryczną i ciepło, odpowiednio do procesów osuszania i podgrzewania gazu. Opracowana koncepcja poddana została walidacji na podstawie bilansu energetycznego przeprowadzonego na symulatorze procesowym z wykorzystaniem modeli matematycznych elementów stacji. Wyniki obliczeń symulacyjnych pokazują poprawność zaproponowanego rozwiązania i możliwość znaczącego obniżenia kosztów eksploatacji stacji gazowej.

EN

This paper presents the results of a research project aimed at developing a concept of zero-energy pressure reduction process, i.e. energy-self-sufficient, and zero-carbon emitting. The technical solutions of the city gate station, in which the waste energy from pressure reduction process is subsequently converted into electricity and heat for the processes of gas dehydration and gas preheating, are presented. The developed concept was validated based on the energy balance calculations carried out in a chemical process simulator using the mathematical models of the elements of the station. The results of the calculations show the correctness of the proposed solution and the possibility of a significant reduction of the operational costs of the city gate station.

3

Hybrydowa instalacja OZE do podgrzewania gazu w stacjach gazowych

Osiadacz A. J., Kwestarz M., Chaczykowski M.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2018

|

Nr 6

202--206

PL

W artykule przedstawione zostały wyniki pracy badawczej mającej na celu zwiększenie efektywności energetycznej stacji gazowych poprzez wykorzystanie odnawialnych źródeł energii do podgrzewania gazu. Przyjęto, że instalacja podgrzewania gazu będzie zasilana ciepłem z kolektorów słonecznych oraz ciepłem ze sprężarkowej pompy ciepła typu powietrze-woda. Opracowano projekt koncepcyjny instalacji podgrzewania gazu zasilanej z powyższych źródeł ciepła i składającej się z płaszczowo-rurowego wymiennika ciepła współpracującego z zasobnikiem ciepła. Wyniki obliczeń projektowych pokazują możliwość znaczącego obniżenia kosztów eksploatacji stacji gazowej.

XX

The paper presents the results of a research project aimed at increasing the energy efficiency of city gate stations by using renewable energy sources for gas preheating. It has been assumed that the heat for gas preheating will be supplied from the solar collectors and from the air-to-water heat pump. The conceptual design of the gas preheating system supplied from the above heat sources with shell-and-tube heat exchanger integrated with thermal energy storage tank has been investigated. The results of the design calculations show the possibility of a significant reduction of the operational costs of the city gate station.

4

Power-to-gas technologies in terms of the integration with gas networks

Chaczykowski M., Osiadacz A. J.

Transactions of the Institute of Fluid-Flow Machinery

|

2017

|

nr 137

85--103

EN

In a situation of surplus electricity production from fluctuating renewable energy sources, the optimal allocation, capacity and security of energy storage will play a pivotal role in the management of energy systems. In this context, highly flexible storage facilities providing access to stored energy at very short times are gaining in importance. Power-to-gas technologies combined with the injection of the produced gas to the natural gas network create the possibility of using the existing natural gas infrastructure to store large amounts of electricity converted into chemical energy of the fuel. This paper provides overview of selected demonstration projects carried out in this field. The literature review of the sensitivity of the elements of the gas value chain to the increased hydrogen concentrations is conducted. Next, the results of the simulation study of the effect of hydrogen injection on the hydraulic properties of a gas distribution network providing gas to 1167 customers are presented.

5

Analiza porównawcza schematów różnicowych do numerycznego rozwiązania modelu adwekcyjnego transportu substancji w gazociągu

Chaczykowski M., Zarodkiewicz P.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Inżynieria Środowiska

|

2017

|

z. 74

5--23

PL

W artykule omówiono zastosowanie modelu adwekcyjnego transportu substancji do śledzenia zmian składu gazu bądź zmian jakości gazu w sieciach gazowych. Przedstawiony został praktyczny przykład symulacji prostego odcinka gazociągu w celu oceny ilościowej poszczególnych członów równania opisującego transport substancji w gazociągu. Analiza wykazała, że adwekcyjny transport wzdłuż osi rurociągu jest procesem dominującym. Następnie przeprowadzono analizę porównawczą schematów aproksymujących pochodną po zmiennej przestrzennej przy założeniu, że całkowanie równania odbywa się metodą niejawną z wykorzystaniem schematu punktu centralnego, szeroko stosowanego w algorytmach symulacji sieci gazowych. Podstawowym kryterium wyboru niejawnej metody całkowania było zapewnienie wysokiej efektywności obliczeniowej algorytmu symulacji dzięki dużym krokom całkowania po czasie. Wyniki analizy pokazują, że właściwości schematów różnicowych stosowanych w połączeniu z niejawną metodą całkowania różnią się od właściwości wykazywanych przez te schematy stosując jawne metody całkowania po czasie. Wobec pomijalnego udziału zjawiska transportu dyfuzyjnego w gazociągu problemem jest numeryczna dyfuzja schematów różnicowych.

EN

The article discusses the application of advective transport model to gas composition tracking or gas quality tracking problems in pipeline networks. Practical example of flow modelling in a single gas transmission pipeline has been used to quantitatively estimate the particular terms of the mass transport equation for some given conditions of operation of the pipeline. The analysis shows that advective transport along the pipeline is the dominant process. Next comparative analysis of finite difference schemes for the approximation of spatial derivatives has been carried out, based on the assumption that time derivatives are approximated with the cell centered method, which is widely used in pipeline simulation industry. The main criterion for the selection of the implicit method was to provide highly efficient simulation algorithm attributed to large integration step sizes. The results show that the properties of finite difference schemes used in conjunction with implicit methods differ from those reported when the schemes are used with explicit methods. In view of the negligible contribution of the diffusive mass transport in a pipeline, the numerical diffusion of the schemes becomes a problem.

6

An evaluation of the possibilities of using turboexpanders at pressure regulator stations

Osiadacz A. J., Chaczykowski M., Kwestarz M.

Journal of Power Technologies

|

2017

|

Vol. 97, nr 4

289--294

EN

Natural gas in Poland is transported by onshore pipelines with a maximum operating pressure of up to 8.4 MPa. The gas pressure is then reduced to 1.6 MPa or 0.4 MPa for delivery to regional/local distribution networks or to end-user installations. The pressure reduction is usually performed by a pressure regulator. Pressure reduction can also be achieved through expansion of the gas at the turboexpander, which can be harnessed to produce electricity from the recovered mechanical energy of the gas. The main objective of this study is to investigate the factors influencing the efficiency of the gas expansion process and to carry out a feasibility study involving the application of turboexpanders at selected natural gas pressure regulator stations belonging to the Polish transmission system operator Gaz System S.A.

7

Rurociągowy transport CO2 na potrzeby geologicznej sekwestracji

Chaczykowski M., Osiadacz A. J.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2017

|

Nr 10

388--391

PL

W artykule omówiony został aktualny stan badań nad technologią rurociągowego transportu CO2 na potrzeby sekwestracji na tle dojrzałych technologii rurociągowego transportu gazu ziemnego oraz rurociągowego transportu CO2 w celu intensyfikacji wydobycia ropy naftowej (EOR). Zaprezentowane zostały modele ustalonego i nieustalonego, nieizotermicznego przepływu CO2 w stanie nadkrytycznym oraz wyniki obliczeń hydraulicznych rurociągów, uzyskane przez autorów pracy z wykorzystaniem metod numerycznych. Ponadto, omówiony został wpływ zanieczyszczeń w mieszaninach CO2 , powstałych w wyniku stosowania różnych metod wychwytywania, na procesy cieplne i przepływowe w rurociągu.

EN

This article briefly discusses the current state of research on pipeline transport of CO2 for geological sequestration on a background of mature technologies of natural gas pipeline transport and CO2 pipeline transport for Enhanced Oil Recovery. Steady-state and transient, nonisothermal flow models in supercritical state are formulated and the results of their solutions using numerical methods are presented. The effect of impurities in CO2 mixtures (resulting from the use of various capture methods) on thermal-flow processes in the pipeline is shown.

8

Przyszłość tu i teraz. Systemy ciepłownicze jako element inteligentnego systemu energetycznego: cz. 1 Konwergencja systemów

Chaczykowski M., Kwestarz M.

Energetyka Cieplna i Zawodowa

|

2017

|

Nr 3

22--24

PL

Systemy ciepłownicze przyszłości będą elementem inteligentnego systemu energetycznego powstałego w wyniku współdziałania systemów dystrybucji energii elektrycznej, gazu, ciepła i chłodu. Koncepcja inteligentnego systemu energetycznego jest wizją przyszłościową, jednak elementy tej koncepcji są znane od lat, a wiele z nich jest już praktycznie realizowanych bądź obecnie testowanych i wdrażanych.

9

Ciepłownicza BI. Systemy ciepłownicze jako element inteligentnego systemu energetycznego: cz. 2 Zarządzanie siecią ciepłowniczą

Chaczykowski M., Kwestarz M.

Energetyka Cieplna i Zawodowa

|

2017

|

Nr 4

46--49

PL

W XXI w. w każdej dziedzinie życia wykorzystywane są elementy sztucznej inteligencji. Mamy więc inteligentne budynki, samochody, a nawet wirtualnych asystentów. Ten trend obecny jest również w innych segmentach gospodarki, w tym w energetyce cieplnej, w postaci systemów informatycznych klasy Business Intelligence (BI).

10

Inteligentne systemy pomiarowe w ciepłownictwie

Chaczykowski M., Kwestarz M., Osiadacz A. J.

Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja

|

2017

|

T. 48, nr 3

95--100

PL

W artykule omówiono strukturę i rozwiązania sprzętowe systemów inteligentnego opomiarowania stosowanych w ciepłownictwie. Następnie dokonano zwięzłego przeglądu cech funkcjonalnych inteligentnych liczników ciepła/chłodu na tle liczników energii elektrycznej i gazu. Przestawiono model centralizacji usług inteligentnego opomiarowania i uwarunkowania w zakresie zarządzania popytem w inteligentnych sieciach ciepłowniczych.

EN

The structure and hardware of smart metering systems for district heating networks are considered in the article. A concise review of functional features of smart heat/cold meters against electricity and gas meters is conducted. The model of centralised smart metering services and the ramifications of demand management in district heating networks are also discussed.

11

Systemy ciepłownicze w 2050 roku - perspektywy i wyzwania

Osiadacz A. J., Chaczykowski M., Kwestarz M.

Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja

|

2016

|

T. 47, nr 10

391--399

PL

W artykule przedstawiono stan sektora ciepłowniczego w Polsce i jego kierunki rozwoju do roku 2050. Omówiono elementy nowoczesnego zarządzania, inteligentne systemy ciepłownicze i problemy integracji systemu ciepłowniczego z elektroenergetycznym i gazowym. Scharakteryzowano cztery filary, na których powinny opierać się nowoczesne systemy ciepłownicze.

EN

The article presents the condition of the district heating sector in Poland and its development trends in the horizon of year 2050. There are discussed the elements of modem management, intelligent district heating systems and problems of integration of the district heating system with electricity and gas systems. The four pillars, on which the modern district heating systems should be based, are characterized.

12

Organic Rankine cycle for residual heat to power conversion in natural gas compressor station. Part II: Plant simulation and optimisation study

Chaczykowski M.

Archives of Mining Sciences

|

2016

|

Vol. 61, no. 2

259--274

EN

After having described the models for the organic Rankine cycle (ORC) equipment in the first part of this paper, this second part provides an example that demonstrates the performance of different ORC systems in the energy recovery application in a gas compressor station. The application shows certain specific characteristics, i.e. relatively large scale of the system, high exhaust gas temperature, low ambient temperature operation, and incorporation of an air-cooled condenser, as an effect of the localization in a compressor station plant. Screening of 17 organic fluids, mostly alkanes, was carried out and resulted in a selection of best performing fluids for each cycle configuration, among which benzene, acetone and heptane showed highest energy recovery potential in supercritical cycles, while benzene, toluene and cyclohexane in subcritical cycles. Calculation results indicate that a maximum of 10.4 MW of shaft power can be obtained from the exhaust gases of a 25 MW compressor driver by the use of benzene as a working fluid in the supercritical cycle with heat recuperation. In relation to the particular transmission system analysed in the study, it appears that the regenerative subcritical cycle with toluene as a working fluid presents the best thermodynamic characteristics, however, require some attention insofar as operational conditions are concerned.

PL

W pierwszej części artykułu przedstawiono modele matematyczne elementów siłowni ORC, natomiast niniejsza, druga część artykułu, zawiera przykład ilustrujący efektywność różnych systemów ORC w instalacji odzysku ciepła w stacji przetłocznej. W wyniku lokalizacji w stacji przetłocznej, instalacja wyróżnia się pewnymi charakterystycznymi cechami, takimi jak stosunkowo duża wielkość systemu, praca przy niskich temperaturach otoczenia, zastosowanie skraplacza chłodzonego powietrzem. Obliczenia optymalizacyjne przeprowadzone dla 17 płynów pozwoliły na wybór odpowiednich czynników roboczych dla każdej konfiguracji obiegu, wśród których benzen, aceton i heptan wykazały najwyższą możliwość odzysku energii w obiegach nadkrytycznych, podczas gdy benzen, toluen i cykloheksan w obiegach podkrytycznych. Wyniki obliczeń pokazują, że dysponując strumieniem spalin z turbiny gazowej o mocy 25 MW, za pomocą benzenu jako czynnika roboczego, można uzyskać w obiegu nadkrytycznym z regeneracją ciepła maksymalną moc mechaniczną na wale turbiny wynoszącą 10,4 MW.W odniesieniu do systemu przesyłowego analizowanego w tej pracy najlepszym wariantem siłowni ORC z punktu widzenia charakterystyki termodynamicznej jest obieg nadkrytyczny z regeneracją ciepła przy zastosowaniu toluenu jako czynnika roboczego, jednak jego stosowanie mogłoby powodować problemy eksploatacyjne podczas użytkowania instalacji.

13

Organic Rankine cycle for residual heat to power conversion in natural gas compressor station. Part I: Modelling and optimisation framework

Chaczykowski M.

Archives of Mining Sciences

|

2016

|

Vol. 61, no. 2

245--258

EN

Basic organic Rankine cycle (ORC), and two variants of regenerative ORC have been considered for the recovery of exhaust heat from natural gas compressor station. The modelling framework for ORC systems has been presented and the optimisation of the systems was carried out with turbine power output as the variable to be maximized. The determination of ORC system design parameters was accomplished by means of the genetic algorithm. The study was aimed at estimating the thermodynamic potential of different ORC configurations with several working fluids employed. The first part of this paper describes the ORC equipment models which are employed to build a NLP formulation to tackle design problems representative for waste energy recovery on gas turbines driving natural gas pipeline compressors.

PL

W artykule analizowano organiczny obieg Rankine’a (ORC) w wariancie podstawowym i z regeneracją ciepła, w celu odzyskiwania ciepła odpadowego w tłoczni gazu. Przedstawiono model matematyczny elementów systemu oraz sformułowano problem optymalizacji systemu, przyjmując maksymalizację mocy elektrycznej produkowanej w instalacji odzysku ciepła jako funkcję celu. Zadanie optymalizacji rozwiązano z wykorzystaniem algorytmu genetycznego. Celem badań było oszacowanie potencjalnych możliwości produkcji energii elektrycznej przy różnych konfiguracjach układu ORC oraz przy różnych czynnikach roboczych. W pierwszej części pracy przedstawiono uproszczony model matematyczny obiegu ORC, który posłużył do sformułowania zadania programowania nieliniowego, pozwalającego na rozwiązywanie typowych problemów projektowych instalacji odzysku ciepła z turbin gazowych w stacjach przetłocznych gazu.

14

Dynamic control for gas pipeline systems

Osiadacz A., Chaczykowski M.

Archives of Mining Sciences

|

2016

|

Vol. 61, no. 1

69--82

EN

An algorithm for optimal control of a gas network with any configuration based upon hierarchical control and decomposition of the network is described. Local problems are solved using a gradient technique. The subsystems are coordinated using „good coordination” method to find the overall optimum. Discrete state equation for the case in which output pressures are treated as elements of the control vector has been formulated. Results of investigations are included.

PL

W artykule omówiono algorytm optymalnego sterowania siecią gazową o dowolnej konfiguracji wykorzystujący teorię systemów hierarchicznych oraz zasady dekompozycji systemu na podsystemy. Lokalne problemy optymalizacji są rozwiązywane stosując metodę gradientową. Koordynacja rozwiązań lokalnych pozwala na znalezienie rozwiązania optymalnego dla całego systemu. Optymalizowany system opisano za pomocą dyskretnego równania stanu przyjmując, że elementami wektora sterowania są wartości ciśnienia wyjściowego elementów nierurowych. W artykule przedstawiono rezultaty badań algorytmu.

15

Weryfikacja modelu stacjonarnego przepływu gazu w rurociągu

Chaczykowski M., Zarodkiewicz P.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2014

|

Nr 8

294--298

PL

W artykule analizowano modele przepływu gazu pozwalające określać profile zmian ciśnienia i temperatury wzdłuż gazociągów w stanach ustalonych. Numeryczne rozwiązanie modelu dokładnego porównano z analitycznymi rozwiązaniami dwóch modeli uproszczonych o różnym stopniu złożoności i dokładności. Wyniki obliczeń weryfikowano na zbiorze danych rzeczywistych obejmujących dwa gazociągi wysokiego ciśnienia należące do krajowego systemu przesyłowego gazu ziemnego.

EN

In the paper pipeline gas flow models allowing for the determination of pressure and temperature profiles along the pipelines under steady-state conditions were analyzed. Numerical solution of the accurate model was compared with two analytical solutions of the simplified models of different complexity and accuracy. The calculation results were verified on a set of real data covering two high pressure gas transmission pipelines from within the polish gas transmission system.

16

Oprogramowanie do badania właściwości dynamicznych sieci gazowych

Osiadacz A. J., Chaczykowski M., Kotyński Ł.

Rynek Energii

|

2013

|

Nr 2

104--109

PL

Wyznaczenie operatorów systemów przesyłowych, operatorów systemów dystrybucyjnych lub operatorów systemów połączonych oraz stosowanie zasady TPA powodują, że znacznie wzrasta rola procesów modelowania przepływu gazu w sieciach. Operatorzy odpowiedzialni za realizację usługi przesyłowej powinni mieć pełną wiedzę o właściwościach hydraulicznych sieci którą użytkują. Głównym celem stosowania programów symulacyjnych jest badanie zachowania się sieci gazowych w określonych warunkach. Rozwiązanie określonego układu równań algebraicznych lub różniczkowych opisujących sieć, dla założonych obciążeń i zasileń sieci da odpowiedź na pytania dotyczące wartości ciśnień lub przepływów w wybranych punktach lub fragmentach sieci. Dzięki algorytmom symulacji możemy znacznie zmniejszyć nakłady na wyposażenie pomiarowe systemów gazowniczych, a także, zakładając poprawność modeli, uzyskiwać pełną i dokładną informację o systemie. W sieciach o ciśnieniu do 0,5 MPa stosujemy wyłącznie algorytmy symulacji statycznej. Z kolei w sieciach przesyłowych stosowane są przede wszystkim algorytmy symulacji dynamicznej. W artykule został przedstawiony pakiet do symulacji sieci w stanach nieustalonych. Weryfikacja na zbiorze danych rzeczywistych potwierdziła poprawność działania algorytmu.

EN

Establishment of transmission system operators, distribution system operators, or operators of combined systems, and implementation of the TPA principle, significantly increased the role of the processes of modeling and simulation of the gas flow in pipeline networks. Operators responsible for pipeline transportation services should have an in-depth knowledge of the hydraulic properties of their networks. The main objective of using the simulation program is to study the behavior of the gas network under certain operating conditions. The solution of the system of algebraic or differential equations describing the network, for given supply and load profiles, will give the answer to questions about the pressure and flow rate values at selected nodes and edges of the network. Thanks to simulation algorithms we can significantly reduce the expenses on measurement equipment in gas networks, and, assuming the correctness of the models, obtain the complete and accurate information about the system. For the gas distribution systems with operating pressures up to 0.5 MPa only the steady-state simulation algorithms are being considered, while for the transmission networks mainly the transient simulation algorithms are used. In this article, the software package for simulation of the gas networks under transient conditions is presented. Verification of the program based on real pipeline measurement data confirmed the correctness of the algorithm.

17

Wykorzystanie technologii ORC w celu wytwarzania energii ze źródeł odnawialnych

Papierowska E., Chaczykowski M.

Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska

|

2013

|

Vol. 22, No. 3

336--347

PL

Wykorzystanie odnawialnych źródeł energii odgrywa znaczącą rolę w polityce energetycznej kraju przede wszystkim w realizacji postawionych przez Unię Europejską zobowiązań ekologicznych. W artykule przedstawiono możliwości wykorzystania technologii ORC, opartej na organicznym obiegu Rankine’a, w celu poprawy sprawności procesu wytwarzania energii ze źródeł odnawialnych, takich jak: instalacje solarne, biomasa oraz wody geotermalne. Przedstawiono również problem doboru odpowiedniego czynnika roboczego, który zależny jest od konkretnej aplikacji oraz od dostępnego źródła ciepła.

EN

The use of renewable energy sources is one of the country’s energy policy targets, especially from the viewpoint of the implementation of the European Commission RES Directive. In this paper a review of the possibilities of using the organic-Rankine-cycle technology for power generation from renewable sources, such as solar energy, biomass and geothermal water is presented. It also discusses the problem of the selection of a suitable organic working fluid, which depends on the particular application of the ORC system and the available heat source.

18

Assessing hydrate formation in natural gas pipelines under transient operation

Osiadacz A., Uilhoorn F. E., Chaczykowski M.

Archives of Mining Sciences

|

2013

|

Vol. 58, no. 1

131--144

EN

This work presents a transient, non-isothermal compressible gas flow model that is combined with a hydrate phase equilibrium model. It enables, to determine whether hydrates could form under existing operating conditions in natural gas pipelines. In particular, to determine the time and location at which the natural gas enters the hydrate formation region. The gas flow is described by a set of partial differential equations resulting from the conservation of mass, momentum, and energy. Real gas effects are determined by the predictive Soave-Redlich-Kwong group contribution method. By means of statistical mechanics, the hydrate model is formulated combined with classical thermodynamics of phase equilibria for systems that contain water and both hydrate forming and non-hydrate forming gases as function of pressure, temperature, and gas composition. To demonstrate the applicability a case study is conducted.

PL

W artykule omówiono model nieustalonego, nieizotermicznego przepływu gazu w rurociągu, który uwzględnia model gazowego hydratu w stanie równowagi fazowej. To pozwala określić czy hydraty mogą tworzyć się w określonych warunkach eksploatacji gazociągu a w szczególności określić czas oraz miejsce ich tworzenia. Przepływ gazu jest opisany za pomocą układu równań różniczkowych cząstkowych utworzonych w oparciu o równanie zachowania masy, pędu, energii oraz równanie stanu wykorzystujące równanie Soave-Redlich-Kwonga. Za pomocą mechaniki statystycznej, model hydratu jest formułowany w oparciu o równowagę fazową dla układów zawierających wodę oraz gazy tworzące i nie tworzące hydraty jako funkcję ciśnienia, temperatury oraz składu gazu.

19

Procesy cieplne w stacji przetłocznej zwiększające efektywność transportu gazu

Chaczykowski M.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Inżynieria Środowiska

|

2012

|

z. 60

3--87

PL

Praca stanowi próbę scharakteryzowania procesów cieplnych zwiększających efektywność transportu gazu ziemnego rurociągami. Analizowane procesy cieplne obejmują chłodzenie gazu na wyjściu stacji przetłocznej oraz skojarzone wytwarzanie pracy napędowej sprężarek gazu i energii elektrycznej w układzie gazowo-parowym w stacji przetłocznej. Uwagę skupiono na ocenie wpływu ww. procesów na efektywność energetyczną całego procesu transportu gazu. Rozważania szczegółowe na temat chłodzenia gazu poprzedzono analizą termodynamiczną systemu przesyłowego. Na analizę termodynamiczną składa się sformułowanie uproszczonych modeli matematycznych sprężarki gazu i jej napędu, chłodnicy gazu oraz gazociągu. Podjęto również próbę sklasyfikowania procesów nieodwracalnych towarzyszących przesyłowi gazu opartą na analizie bilansu egzergii, kładąc nacisk na przypisanie źródeł strat egzergii poszczególnym elementom systemu. Z punktu widzenia efektywności energetycznej przyjęcie takiej metodyki umożliwiło jednolite spojrzenie na wszystkie elementy w systemie przesyłowym. Dostępna literatura z zakresu stacji przetłocznych wskazuje turbosprężarki jako aktualnie preferowaną technologię sprężania gazu, dlatego w pracy rozwinięto analizę efektywności przesyłu gazu przy założeniu, że stosowane są tego typu maszyny. W pracy przeprowadzono ocenę ilościową przyczyn niedoskonałości termodynamicznej i na przykładzie typowego systemu przesyłowego pokazano wzajemne relacje niodwracalności procesów cieplno-przepływowych w turbinie, sprężarce, chłodnicy i gazociągu. W analizie wpływu chłodzenia gazu rozważano tylko model chłodnicy powietrznej. Powodem była powszechność stosowania tego typu chłodnic w systemach przesyłu gazu. Model chłodnicy pozwolił na określenie wydajności chłodniczej oraz energii napędowej wymaganej do oceny wpływu chłodzenia gazu na efektywność energetyczną jego przesyłu. Wpływ mocy chłodnic na sprawność egzergetyczną systemu przesyłu gazu zilustrowano na przykładzie polskiego odcinka gazociągu Jamał-Europa. W zakresie analizy skojarzonego wytwarzania pracy napędowej sprężarek i energii elektrycznej, z wykorzystaniem entalpii spalin z turbiny gazowej, przeprowadzono analizę termodynamiczną siłowni parowej, realizującej obieg Rankine’a z organicznym czynnikiem roboczym (ORC). Powodem były pewne zalety predestynujące silnik cieplny realizujący ten obieg do zastosowań w stacjach przetłocznych, o czym świadczy względna dostępność w literaturze przedmiotu przykładów zastosowania tej technologii. W pracy podjęto dyskusję nad otrzymanymi wcześniej wynikami i uzupełniono je o rozważania autorskie, obejmujące analizę różnych konfiguracji obiegu oraz czynników roboczych. Formułując model matematyczny siłowni ORC, zamierzeniem autora było prowadzenie rozważań na możliwie wysokim stopniu ogólności, tak aby pokazać potencjalne możliwości produkcji energii elektrycznej z wykorzystaniem entalpii spalin z turbiny gazowej, nie przesłaniając ich szczegółowymi rozwiązaniami elementów instalacji. Rozważania ogólne zostały następnie zilustrowane przykładem z wykorzystaniem danych dla zespołu turbokompresora w stacji przetłocznej zlokalizowanej na omawianym w pierwszej części pracy gazociągu Jamał-Europa.

EN

This work attempts to characterize thermal processes in a natural gas compressor station leading to efficiency iniprovements in the pipeline transportation system. The processes include cooling of the gas at the discharge of the compressor station and waste energy recovery oil pipeline com- pressor drive to generate electricity through a Rankine power cycle. Compressor station technology and its characteristics are briefly presented in sections 1 and 2. Next, the two processes allowing for advances in efficiency are discussed, based on the assumption that the gas turbine driven compressors and the aerial coolers were selected for the compressor station. The irreversibility of the processes associated with gas transmission under different compressor station aftercooler power is investigated in section 3. The exergy method is used to determine the amount of work supplied to the components of the pipeline system and the amount of work that is lost during the gas transmission. For the case study, the Yamal-Europe pipeline is chosen, and the performance of the gas transmission system under different cooler operating set points is investigated. Section 4 concentrates on the Organic Rankine Cycle (ORC) based power system and its applicability to waste heat to power conversion in a natural gas compressor station. Basic ORC and two variants of the regenerative cycle have been considered for the recovery of exhaust heal from a gas turbine. The study is aimed at estimating the thermodynamic potential of the utilization of residual heat under different ORC configurations and with several working fluids employed.

20

Pakiet oprogramowania do statycznej symulacji sieci ciepłowniczych

Osiadacz A. J., Chaczykowski M., Kotyński Ł.

Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja

|

2012

|

T. 43, nr 12

526-529

PL

W artykule omówiono doświadczenia zebrane podczas tworzenia pakietu oprogramowania do statycznej symulacji sieci ciepłowniczych oraz podczas wykonania aplikacji obliczeniowej dla rzeczywistego systemu ciepłowniczego.

EN

The paper discusses the experience gained during development of the software package for steady-state simulation of district heating networks, and its application to the simulation of a real district heating system.