Analysis of the use of cooling heat of compressed gas to supply the Rankine Cycle with a low-boiling medium

• Autorzy: Bartela Ł. , Brzęczek M.

Warianty tytułu

PL

Analiza wykorzystania ciepła chłodzenia sprężanego gazu dla zasilania obiegu Rankine’a z czynnikiem niskowrzącym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper results of thermodynamic analysis for variants of CO2 compression installation integrated with an Organic Rankine Cycle (ORC) are shown. In the analyzed cases it was assumed that installation is equipped with a compressors with variable number of sections. Gas coolers are used between respective sections, which allows to reduce the work of compression. Conducted analyzes allowed to determine the extent to which the cooling heat can be efficiently transformed into electricity. Analyzes of the respective variants were carried out for three different working media, i.e., two low-boiling media – ethanol, R245ca and water. For the respective media the net efficiencies of electricity production of the ORC module, which can be obtained depending on the applied pressure of steam generated in the heat recovery steam generator were calculated. Also, for all cases, the distribution of power rate of a module were obtained as a function of pressure.

PL

W artykule przedstawiono wyniki analiz termodynamicznych dla wariantów instalacji sprężania dwutlenku węgla separowanego w bloku energetycznym zintegrowanej z organicznym obiegiem Rankine’a (ORC). Założono, że w analizowanych wariantach wykorzystuje się sprężarki o zróżnicowanej liczbie sekcji. Pomiędzy poszczególnymi sekcjami zabudowane są chłodnice mające pozwolić na wychłodzenie gazu, dzięki czemu ogranicza się pracę potrzebną do jego sprężania. Przeprowadzone analizy pozwoliły określić w jakim stopniu ciepło chłodzenia może zostać efektywnie przetransformowane w energię elektryczną. Analizy poszczególnych wariantów przeprowadzono dla trzech różnych czynników obiegowych, tj. dwóch niskowrzących – etanolu i R245ca oraz wody. Dla poszczególnych czynników określono, sprawności wytwarzania energii elektrycznej modułu ORC, jakie są możliwe do uzyskania w zależności od stosowanego ciśnienia pary generowanej w kotle odzyskowym. Również w funkcji ciśnienia dla wszystkich analizowanych przypadków uzyskano rozkłady mocy elektrycznej siłowni ORC.

Słowa kluczowe

EN

CO2 compression; heat recovery; ORC; thermodynamic analysis

PL

sprężanie CO2; odzysk ciepła; ORC; analiza termodynamiczna

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2014
• Tom: Nr 4
• Strony: 130--135
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Bartela Ł.

• Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych Politechniki Śląskiej w Gliwicach, ul. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice

autor

Brzęczek M.

• Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych Politechniki Śląskiej w Gliwicach, ul. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice

Bibliografia

• [1] Chmielniak T., Kosman G., Łukowicz H.: Integracja instalacji wychwytu CO2 z kondensacyjnymi blokami energetycznymi. Rynek Energii 2008; 6(79):75-81.
• [2] Skorek-Osikowska A. Bartela Ł., Kotowicz J., Job M.: Thermodynamic and economic analysis of the different variants of a coal-fired, 460 MW power plant using oxy-combustion technology. Energy Conversion and management 2013;76:109-120
• [3] Job M., Bartela Ł., Skorek-Osikowska A.: Analysis of the use of waste heat in an oxy-combustion power plant to replace steam cycle heat regeneration. Journal of Power Technologies, 93 (3), 2013, 33–141.
• [4] Kotowicz J., Bartela Ł.: Optimisation of the connection of membrane CCS installation with a supercritical coal- fired power plant. Energy 2012;38:118-127
• [5] Brzęczek M., Bartela Ł.: Optimizing management of the condensing heat and cooling of gases compression in oxy block using of a genetic algorithm. Archives of Thermodynamics, Vol. 34(2013), No.4, 199 – 214.
• [6] Kotowicz J., Michalski S.: Efficiency analysis of a hard-coal-fired supercritical power plant with a four-end high-temperature membrane for air separation. Energy 2014;64:109-119
• [7] Kotowicz J, Balicki A.: Enhancing the overall efficiency of a lignite-fired oxyfuel power plant with CFB boiler and membrane-based air separation unit. Energy Conversion and Management 2014;80C:20-31
• [8] Bartela Ł., Skorek-Osikowska A., Kotowicz J.: Thermodynamic, ecological and economic aspects of the use of the gas turbine for heat supply to the stripping process in a supercritical CHP plant integrated with a carbon capture installation. Energy Conversion and Management, doi:10.1016/j.enconman.2014.02.018
• [9] Bartela Ł., Skorek-Osikowska A., Kotowicz J.: Economic analysis of a supercritical coal-fired CHP plant integrated with an absorption carbon capture installation. Energy 2014;64:513-523
• [10] Shahinfard S., Beyene A.: Regression comparison of organic mediums for low grade heat recovery operating on Rankine cycle. Journal of Power Technologies 93(4) 2013; 257 – 270
• [11] Mikielewicz D., Mikielewicz J.: A thermodynamic criterion for selection of working fluid for subcritical and supercritical domestic micro CHP, Applied Thermal Engineering, Vol. 30 (2010), No. 16, 2357-2362.
• [12] Borsukiewicz-Gozdur A., Nowak W.: Badania eksperymentalne niskotemperaturowej minisiłowni parowej z czynnikiem organicznym. Monografia Ciepłownictwo, ogrzewnictwo, odnawialne źródła energii. Kraków 2013.
• [13] Ziółkowski P., Mikielewicz D., Mikielewicz J.: Increase of power and efficiency of the 900 MW supercritical power plant through incorporation of the ORC. Archives of Thermodynamics Vol. 34(2013), No. 4, 51 - 71.