Integracja turbiny gazowej z silnikiem Stirlinga i odzyskiem ciepła

• Autorzy: Kotowicz J. , Brzęczek M.

Warianty tytułu

EN

Integration of the gas turbine with the Stirling engine and heat recovery

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono analizę termodynamiczną turbiny gazowej z chłodzeniem powietrznym otwartym (konwekcyjnym) współpracującej z silnikiem Stirlinga dla dwóch założonych wartości stosunku ciśnień w sprężarce powie-trza (β = 23 oraz β = 29). Integracja bazuje na wykorzystaniu ciepła powietrza chłodzącego układ łopatkowy ekspandera turbiny gazowej jako górnego źródła ciepła w silniku Stirlinga. Jako jednostki referencyjne przyjęto turbiny gazowe z zastosowaną chłodnicą powietrza chłodzącego dla tych samych wartości sprężu β. W pracy przedstawiono analizowane struktury turbin gazowych, ich założenia, metodologię obliczeń oraz wyniki analizy. Rezultaty analizy dowodzą, iż implementacja silnika Stirlinga na nitce powietrza chłodzącego turbinę powoduje wzrost sprawności elektrycznej netto całego układu nawet o 1,22 punktu procentowego dla β = 29. W przeciwieństwie do zastosowania chłodnicy powietrza chłodzącego rozwiązanie z zastosowaniem silnika Stirlinga może być wykorzystane zarówno w turbinach gazowych pracujących w układach kombinowanych jak i tych funkcjonujących jako jednostki autonomiczne.

EN

This paper presents the thermodynamic analysis of a gas turbine with the air-open cooling (convective) integrated with the Stirling engine for two assumed pressure ratios in air compressor (β = 23 and β = 29). Integration is based on heat use of the cooling air in gas turbine as upper heat source in Stirling engine. As the reference unit Authors chosen the gas turbines with the cooling air cooler for the same pressure ratios β. The analyzed gas turbine structures, their assumptions, calculation methodology and results of the analysis were presented in the paper. The results of the analysis show that the implementation of the Stirling engine on the turbine cooling air thread increases the net efficiency of the entire system by as much as 1.22 percentage points for β = 29. In contrast to the use of a cooling air cooler, the solution using the Stirling engine can be used both in gas turbines working in combined systems as well as those operating as autonomous units.

Słowa kluczowe

PL

turbina gazowa; silnik Stirlinga; analiza termodynamiczna; chłodzenie turbiny gazowej

EN

gas turbine; Stirling engine; thermodynamic analysis; gas turbine cooling

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2018
• Tom: Nr 2
• Strony: 55--62
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kotowicz J.

• Politechnika Śląska w Gliwicach, ul. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice

autor

Brzęczek M.

• Politechnika Śląska w Gliwicach, ul. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice

Bibliografia

• [1] ISO 2314:2009 Standard: Gas turbines e acceptance tests.
• [2] Heavy Duty Gas turbines & Combined Cycle. General electric. http://site.geenergy.com/prod_serv/products/gas_turbines_cc/en/index.htm, retrieved: 15.04.2014 [dostęp 21.12.2017].
• [3] Gas turbines. Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. http://www.mhi.co.jp/en/ products/category/gas_turbin.html, retrieved: 15.04.2014 [dostęp 21.12.2017].
• [4] Facchini B., Innocenti L., Carvnevale E.: Evaluation and Comparison of Different Blade Cooling Solutions to Improve Cooling Efficiency and Gas Turbine Performances. Proc. of ASME Turbo Expo 2001, 2001-GT-0571, June 2001, New Orleans, USA.
• [5] General Electric. Power Generation. https://powergen.gepower.com/products/heavy-duty-gas-turbines/9ha-gas-turbine.html [dostęp 21.12.2017].
• [6] BREAKING THE POWER PLANT EFFICIENCY RECORD https://powergen.gepower.com/about/insights/power-plant-efficiency-record.html [dostęp 21.12.2017].
• [7] Kotowicz J., Job M., Brzęczek M.: The Characteristics of Ultramodern Combined Cycle Power Plants. Energy, Vol 92, Part 2, s. 197-211.
• [8] Kotowicz J., Brzęczek M., Job M.: Kierunki rozwoju nowoczesnych elektrowni gazowo - parowych z instalacją wychwytu i sprężania CO2. Energetyka 11/2017, str. 683 - 691.
• [9] Jordal K, Fridh J, Hunyadi L, Jonsson M, Linder U. New possibilities for combined cycles through advanced steam technology. In: Proc. of ASME turbo expo 2002, GT-2002-30151; June 2002, Amsterdam, The Netherlands.
• [10] Martini W. R.: Stirling Engine Design Manual. Prepared for National Aeronautics and Space Administration - NASA. U.S. Department of Energy, Conservation and Renewable Energy Office of Vehicle and Engine R&D. January 1983. (DOE/NASA/3194-1)
• [11] Kotowicz J., Job M., Brzęczek M.: Porównanie termodynamiczne elektrowni gazowo - parowych bez i z wychwytem CO2. Rynek Energii 2014, Nr 3(112), 82-87

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).