Zagospodarowanie ciepła odpadowego z biogazowych agregatów kogeneracyjnych w oczyszczalni ścieków

• Autorzy: Bajor M. , Wajs J. , Mikielewicz D.

Warianty tytułu

EN

Waste heat utilisation from cogeneration set in sewage plant

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy opisano koncepcję współpracy biogazowych modułów kogeneracyjnych z niskotemperaturowym obiegiem parowym. Proponowana modernizacja pozwoliłaby na wykorzystanie entalpii fizycznej spalin, tym samym zwiększając sprawność urządzeń wytwarzających ciepło i energię elektryczną. Tego typu rozwiązanie umożliwiłoby częściowe pokrycie zapotrzebowania własnego na energię elektryczną, generując oszczędności w przedsiębiorstwie. W artykule przedstawiono koncepcję wykorzystania ciepła odpadowego w obiegu Clausiusa Rankine'a z turbiną kondensacyjną. Dodatkowo jako alternatywną formę zagospodarowania ciepła odpadowego rozważono zastosowanie organicznego obiegu Rankine'a (ORC), w którym jako czynnik roboczy zaproponowano alkohol etylowy. Dla przedstawionego rozwiązania wykonano analizę termodynamiczną i egzergetyczną oraz zaprezentowano wstępną ocenę ekonomiczną i ekologiczną proponowanej modernizacji.

EN

In the paper the idea of combined operation of the biogas CHP module with the low-temperature cycle is presented. The proposed modernization would allow utilization of exhaust gases enthalpy to increase efficiency of thermal and electrical energy production. This solution allows partial covering of the local electricity demand and at the same time causes savings and unloads the electrical power system. The article presents the concept of the waste heat utilization in Rankine cycle with a condensing turbine. Additionally, Organic Rankine Cycle (ORC) with ethanol as a working fluid was considered as an alternative form of waste heat. For the modernization thermodynamic and exergy analyses were carried out. Some basic economical and ecological indicators were also discussed.

Słowa kluczowe

PL

oczyszczalnia ścieków; odzysk ciepła; ORC; analiza egzergetyczna

EN

sewage treatment plant; heat recovery; ORC; exergy analysis

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2016
• Tom: Nr 4
• Strony: 22--30
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bajor M.

• doktorant Politechniki Gdańskiej

autor

Wajs J.

• Katedra Energetyki i Aparatury Przemysłowej, Wydział Mechaniczny Politechniki Gdańskiej

autor

Mikielewicz D.

• Katedra Energetyki i Aparatury Przemysłowej na wydział Mechaniczny Politechniki Gdańskiej,

Bibliografia

• [1] Dyrektywa Rady 91/271 EWG, dotycząca oczyszczania ścieków komunalnych, 21 maj 1991.
• [2] Ministerstwo Środowiska, Krajowy Program Oczyszczania Ścieków Komunalnych, Warszawa, grudzień 2003.
• [3] Szwaja S.: Produkcja energii elektrycznej z ciepła spalin agregatu kogeneracyjnego, Rynek Energii Nr 6 (115), 2014.
• [4] Cieśliński A., Kosowski K., Piwowarski M., Stępień R., Włodarski W.: Analiza obiegów kogeneracyjnych z silnikami tłokowymi i mikroturbinami, Rynek Energii Nr 6 (121), 41-46, 2015.
• [5] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2012/27/UE, w sprawie efektywności energetycznej, 25 październik 2012.
• [6] Charakterystyka Oczyszczalni Ścieków Gdańsk Wschód, strona internetowa: http://www.sng.com.pl/Portals/2/dok/Ulotki%20i%20foldery/Zielona_oczyszczalnia_folder_31_10_2013.pdf, pobrana dnia 10.12.2015r.
• [7] Karta charakterystyki silnika MWM TCG2016C, strona internetowa: http://powrmgt.com/wp-content/themes/sliding-door/img/us_mwm_tcg2016c_60hz_0912%5B1%5D-1.pdf, pobrana dnia 15.12.2015r.
• [8] Szulc P., Tietze T., Wójs K., Kudela H., Kozłowski T.: One-dimensional mathematical model of a flue gas/water condensing heat exchanger with steam condensation for a 900MW brown coal fired power unit, Journal of Energy Science, vol. 1, No. 2, 93-102, 2012.
• [9] Wajs J., Mikielewicz D., Woźnowska M.: Gazowy kocioł kogeneracyjny - badania prototypu, Instal Nr1 (369), 11-17, 2016.
• [10] NIST Reference Fluid Thermodynamic and Transport Properties – REFPROP w wersji 9.0, 2010.
• [11] Stępień R.: Wybrane zagadnienia projektowania wielostopniowych mikroturbin osiowych, Instytu Maszyn Przepływowych PAN, 2013.
• [12] Szargut J.: Analiza egzergetyczna procesów cieplnych, ITC Politechniki Śląskiej, 1996.
• [13] Mikielewicz D., Mikielewicz J.: A thermodynamic criterion for selection of working fluid for subcritical and supercritical domestic micro CHP. Applied Thermal Engineering, vol. 30, 2357-2362, 2010.
• [14] Dane klimatyczne IMiGW, strona internetowa: http://www.imgw.pl/klimat/, pobrane dnia 10.01.2016 r.
• [15] Prezes Urzędu Regulacji Energetyki: Informacja Nr 3 / 2013, w sprawie zwaloryzowanej jednostkowej opłaty zastępczej jaką należy stosować celu obliczenia opłaty zastępczej przy realizacji obowiązku, o którym mowa w art. 9a ust. 1 ustawy – Prawo energetyczne za rok 2015, 16 luty 2015.
• [16] Norma PN-EN ISO 14040:2009, Zarządzanie środowiskowe - Ocena cyklu życia - Zasady i struktura, 2009
• [17] Namyślak Ł.: Ocena obciążenia środowiska przy produkcji energii elektrycznej przy pomocy metody LCA, Inżynieria Rolnicza Nr 4 (139), 285-293, 2012.