Skojarzone wytwarzanie ciepła i energii elektrycznej w systemie zasilanym biogazem z oczyszczalni ścieków

• Autorzy: Wilk J. , Wolańczyk F.

Warianty tytułu

EN

Cogenerative production of heat and electric energy by the system supplied with biogas from a waste-water treatment plant

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zaprezentowano systemy skojarzonego wytwarzania ciepła i energii elektrycznej funkcjonujące w oczyszczalni ścieków w Rzeszowie. Są to dwa systemy pracujące w latach 2001-2005. System nowy zastąpił pod koniec 2003 roku starszy układ CHP (combined heat power), który pracował w oczyszczalni od 2001 roku. Nowy układ, podobnie jak i poprzedni, jest zasilany biogazem powstającym w wyniku fermentacji osadów ściekowych w wydzielonych komorach fermentacyjnych. Przeprowadzone badania eksploatacyjne pozwoliły na wyznaczenie rzeczywistych wartości podstawowych energetycznych wskaźników pracy systemów, które to w zasadniczy sposób informują o zaistniałych korzyściach energetycznych. Oszacowano również efekt ekologiczny, objawiający się zmniejszeniem emisji gazu cieplarnianego CO2. Pracujący obecnie system składający się z dwóch modułów ciepło- i prądotwórczych oraz dodatkowo włączanych kotłów na biogaz w całości zaspokaja potrzeby cieplne oczyszczalni oraz częściowo pokrywa zapotrzebowanie na energie elektryczną.

EN

Cogenerative production of heat and electric energy based on combustion engine or gas turbine can be alternative energy source for large energetic systems. This system CHP (combined heat power) may be applied wherever the requirement of the thermal and electric energy exists in relatively small amount. Biogas fuel feeding presents an attractive option in applications for small CHP systems. The systems may be supplied with biogas which is formed, for example, during the methane fermentation of the sewage sludge in the waste-water treatment plant. Biogas energy utilization for the covering of heat water demand and electric energy demand are the main energy aspects of biogas fuel disposal in the waste-water treatment plant. Standard CHP system carefully uses waste heat through the heat exchangers, using water as the heating medium, The waste heat from the CHP unit operation is also used for central heating and for the heating of municipal water in the waste-water treatment plant. Except for the heat, the CHP unit covers a part of the electricity demand. The paper presents the old and the new systems of the cogenerative production of heat and electrical energy. The old system was working in the waste-water treatment plant in Rzeszów from 2001 to 2003. The system was modernized in January 2002. It consisted of two CHP units. Each unit consisted of Diesel engine type SW860 driving asynchronous generator. The electric power of the single unit was 90 k\V. the thermal power - 130 k\V, and the biogas consumption - 50 m3/h. The heat production in 2002 was 6699 GJ, and 6898 GJ in 2003. Adequately, the electric energy production in the year 2002 was 1378 MWh, and 1419 MWh in the year 2003. The new system replaced the old one in the end of 2003. The new cogeneration system consists of two modules made by MDE in Germany. The electrical power of a single module is 345 kW and the heating power is 531 kW. The biogas consumption of the single module is 140 m3/h. The heat production by the new system in 2004 was 16.108 GJ, and the electric energy production in 2004 was 3319 MWh. The effect of the replacement the old system by the new one is the considerable increase of the produced heat and electric power. The produced heat power entirely covers the heating needs of the waste-water treatment plant and the produced electric power covers the electric needs in 39%. On the basis of the exploitation investigations results the real values of the energy utilization factors were calculated. These factors allowed to obtain the economic effect resulting from CHP system application. The ecological effect as a reduction of greenhouse gas (CO2) emission was also obtained.

Słowa kluczowe

PL

system kogeneracyjny; wskaźniki energetyczne; biogaz; oczyszczalnia ścieków

EN

CHP system; energy utilization factors; biogas; waste-water treatment plant

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2006
• Tom: T. 9, nr 1
• Strony: 23--35
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz.

Twórcy

autor

Wilk J.

autor

Wolańczyk F.

• Politechnika Rzeszowska, Zakład Termodynamiki, ul. Polna 2, 35-959

Bibliografia

• [1] Skorek J., Tańczuk M., Analiza techniczno-ekonomiczna doboru układu CHP na bazie silnika zasilanego biogazem. Zeszyty Naukowe Pol. Opolskiej, Seria Mechanika z. 71, Oficyna Wydawnicza Politechniki Opolskiej, Opole 2001.
• [2] Skorek I., Ocena efektywności energetycznej i ekonomicznej gazowych układów kogeneracyjnych małej mocy, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2002.
• [3] Cupiał K., Dużyński A., Grzelka L., Techniczne i ekonomiczne aspekty eksploatacji biogazowego zespołu CHP w oczyszczalni ścieków w Częstochowie. Zeszyty Naukowe Pol. Częstochowskiej, Seria Mechanika 25 - Silniki gazowe, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2003.
• [4] Skorek J., Kalina J., Gazowe układy kogeneracyjne, WNT, Warszawa 2005.
• [5] Szargut L., Ziębik A., Podstawy energetyki cieplnej, WN PWN, Warszawa 1998.
• [6] Ananda M.A., Gamage I., On steady state availability of a system with lognormal repair time. Applied Mathematics and Computation, Elsevier, Santa Fe 2004, 150, 409-416.
• [7] Wilk J., Wolańczyk F., Malkiewicz A., Availability of small biogas CHP unit. The Tenth International Symposium on Heat Transfer and Renewable Sources of Energy. Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Szczecińskiej, Szczecin 2004, 169-174.
• [8] Wilk J., Wolańczyk F., Higher and lower heating values of biogas, The Tenth International Symposium on Heat Transfer and Renewable Sources of Energy. Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Szczecińskiej, Szczecin 2004, 163-168.
• [9] Wolańczyk F., Ekonomiczne i techniczne aspekty wykorzystania biogazu w oczyszczalni ścieków, Ekologia. Energie Odnawialne. Ciepłownictwo, PNT CIBET, Warszawa 2005, 1-2, 21-23.