An analysis of the use of a stirling engine in a combined heat and power plant based on biomass gasification

• Autorzy: Remiorz L. , Bartela Ł. , Kotowicz J.

Warianty tytułu

PL

Analiza wykorzystania silnika stirlinga w układzie kogenracyjnym bazującym na procesie zgazowania biomasy

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents results of thermodynamic analyses of a variant assuming integration of a cogeneration system based on the biomass gasification process with a Stirling engine. The aim of incorporating an additional component is to increase the system potential for electricity generation at a parallel reduction in heat production. In the analyzed system, the Stirling engine is supplied with high-temperature heat of the raw process gas. The degree of the gas cooling, which determines the extra electric power that could be obtained, was used in the analysis as a decision variable. In order to determine the basic characteristic quantities of the Stirling engine, including its efficiency depending on the degree of the gas cooling, a numerical model of the machine was developed. The ultimate effect of the works was to determine the basic indices of the thermodynamic effectiveness of the entire cogeneration system.

PL

W artykule przedstawiono wyniki analiz termodynamicznych dla wariantu zakładającego integrację układu kogeneracyjnego bazującego na procesie zgazowania biomasy z silnikiem Stirlinga. Celem wykorzystania w układzie dodatkowego elementu jest zwiększenie potencjału układu w zakresie produkcji energii elektrycznej przy równoczesnym ograniczeniu potencjału w produkcji ciepła. W analizowanym układzie silnik Stirlinga zasilany jest wysokotemperaturowym ciepłem surowego gazu procesowego. Stopień wychłodzenia gazu, który determinuje możliwą do pozyskania, dodatkową moc elektryczną był w analizie zmienną decyzyjną. Celem określenia podstawowym wielkości charakterystycznych silnika Stirlinga, a w tym jego sprawności w funkcji stopnia wychłodzenia gazu opracowano model numeryczny maszyny. Finalnym efektem prac było określenie podstawowych wskaźników efektywności termodynamicznej całego układu kogeneracyjnego.

Słowa kluczowe

EN

biomass gasification; cogeneration; Stirling engine; thermodynamic analysis

PL

zgazowanie biomasy; kogeneracja; silnik Stirlinga; analiza termodynamiczna

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2014
• Tom: Nr 6
• Strony: 132--138
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Remiorz L.

• Division of Metrology and Automation of Power Engineering Processes of the Silesian University of Technology in Gliwice, ul. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice

autor

Bartela Ł.

• Division of Metrology and Automation of Power Engineering Processes of the Silesian University of Technology in Gliwice, ul. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice

autor

Kotowicz J.

• Faculty of Energy and Environmental Engineering and the Head of the Division of Metrology and Automation of Power Engineering Processes of the Silesian University of Technology in Gliwice, ul. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice

Bibliografia

• [1] Skorek-Osikowska A, Bartela Ł, Kotowicz J, Sobolewski A, Iluk T. Remiorz L.: The influence of the size of the CHP system integrated with a biomass fuelled gas generator and piston engine on the thermodynamic and economic effectiveness of electricity and heat generation. Energy 2014, 67, pp. 328-340
• [2] Kotowicz J., Iluk T., Sobolewski A.: Zgazowanie biomasy z układach małych mocy [Biomass gasification in small-capacity power systems]. Chemik, No 6(65), 2011, pp. 564-571.
• [3] Sobolewski A., Kotowicz J., Iluk T., Matuszek K.: Badania eksperymentalne zgazowania biomasy pod katem wykorzystania gazu procesowego w układzie kogeneracji [Experimental testing of biomass gasification with a view to using process gas in the cogeneration system]. Przemysł Chemiczny, No 6, 2010, pp. 794-799.
• [4] Sobolewski A., Kotowicz J., Matuszek K., Iluk T.: Możliwości zgazowania powszechnie dostępnych paliw biomasowych w innowacyjnej konstrukcji 3-strefowego reaktora ze złożem stałym [Possibility of gasifying commonly available biomass fuels in an innovative structure of a 3-zone fixed-bed reactor]. Karbo, No 2, 2010, pp. 81-87.
• [5] Sobolewski A., Bartela Ł., Skorek-Osikowska A., Iluk T.: Porównanie efektywności układów kogeneracyjnych z generatorem gazu procesowego Gazela [Comparing the efficiency of cogeneration systems with the GazEla process gas generator]. Rynek Energii, No 5(102), 2012, pp. 31-37
• [6] Kotowicz J., Sobolewski A., Iluk T.: Energy analysis of a system integrated with biomass gasification. Energia 2013, 52, pp. 265-278.
• [7] Kalina J., Integrated biomass gasification combined cycle distributed generation plant with reciprocating gas engine and ORC. Applied Thermal Engineering 31 (2011), pp. 2829-2840
• [8] Remiorz L., Chmielniak T.: Wirtualny prototyp silnika Stirlinga [Virtual prototype of a Stirling engine]. Modelowanie Inżynierskie 2011
• [9] Ziółkowski P., Mikielewicz D., Mikielewicz J.: Increase in power and efficiency of the 900 MW supercritical power plant through incorporation of the ORC. Archives of Thermodynamics Vol. 34(2013), No. 4, pp. 51-71.
• [10] Mikielewicz D., Mikielewicz J.: A thermodynamic criterion for selection of working fluid for subcritical and supercritical domestic micro CHP plants. Applied Thermal Engineering, Vol. 30 (2010), No. 16, pp. 2357-2362.
• [11] Milewski J., Świercz T., Badyda K., Miller A., Dmowski A., Biczel P.: The control strategy for a molten carbonate fuel cell hybrid system. International Journal of Hydrogen Energy, Volume 35, Issue 7, April 2010, pp. 2997-3000
• [12] Badyda K., Kupecki J., Milewski J.: Modelowanie hybrydowych układów energetycznych bazujących na procesie gazyfikacji węgla [Modelling hybrid power systems based on the process of coal gasification]. Rynek Energii 2010; 88(3), pp. 74-79