Thermodynamic modelling of waste to energy power plant: A case study in Makassar City, Indonesia

• Autorzy: Hamzah Nur , Suryanto Suryanto , Anshar Muhammad , Firman Firman , Djalal Muhammad Ruswandi , Al Afgan Muhammad Alif

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2024.02.22

Warianty tytułu

PL

Modelowanie termodynamiczne elektrowni przetwarzającej odpady na energię: studium przypadku w mieście Makassar w Indonezji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Waste is a major problem in big cities in Indonesia, one of which is Makassar City. Every year the amount of waste generated by the residents of Makassar City continues to increase, but this is not proportional to the capacity of the landfill. Therefore, researchers want to design a waste-to-energy power plant system in Makassar City or other words apply the waste-to-energy concept. The waste-to-energy concept aims to process waste into energy and reduce the volume of waste in landfills. Then the research method used is thermodynamic modelling using STEAG Ebsilon Professional version 13.02 software. From this analysis it was found that the capacity of the waste that can be burned is 742.648 tons/day, the thermal input of the incinerator is 39.011 MW, the thermal capacity of the boiler is 30.749 MW, the thermal efficiency of the waste-to-energy boiler with direct method 83.123 % and with indirect method 82.107 %, the mechanical power of the steam turbine is 10.816 MW, the heat duty of the high-pressure feed-water heater is 1,681.321 kW, the heat duty of the low-pressure feedwater heater is 1,780.234 kW, and the cooling duty of the air-cooled condenser 20.337 MW. This design has a net thermal efficiency of 24.110%, a gross plant heat rate of 12,683.130 kJ/kg, a net plant heat rate of 13,816.942 kJ/kg, an auxiliary load of 912.744 kW, a net plant power of 9.638 MWe, the specific fuel consumption 1.124 kg/kWh for each unit at the maximum load, and reducing municipal solid waste generation per year by 271,066.520 tons.

PL

Odpady stanowią poważny problem w dużych miastach Indonezji, jednym z nich jest Makassar City. Każdego roku ilość odpadów wytwarzanych przez mieszkańców Makassar City stale rośnie, jednak nie jest to proporcjonalne do pojemności składowiska. Dlatego badacze chcą zaprojektować system elektrowni przetwarzających odpady na energię w mieście Makassar, czyli innymi słowy zastosować koncepcję przetwarzania odpadów na energię. Koncepcja waste-to-energy ma na celu przetwarzanie odpadów na energię i zmniejszenie ilości odpadów trafiających na składowiska. Następnie zastosowaną metodą badawczą jest modelowanie termodynamiczne z wykorzystaniem programu STEAG Ebsilon Professional wersja 13.02. Z analizy tej wynika, że wydajność spalania odpadów możliwych do spalenia wynosi 742,648 ton/dobę, moc cieplna spalarni wynosi 39,011 MW, moc cieplna kotła wynosi 30,749 MW, sprawność cieplna spalarni -kocioł energetyczny metodą bezpośrednią 83,123 % i metodą pośrednią 82,107 %, moc mechaniczna turbiny parowej 10,816 MW, obciążenie cieplne wysokociśnieniowego podgrzewacza wody zasilającej 1681,321 kW, obciążenie cieplne niskociśnieniowego Moc podgrzewacza wody zasilającej wynosi 1780,234 kW, a wydajność chłodnicza skraplacza chłodzonego powietrzem 20,337 MW. Konstrukcja ta charakteryzuje się sprawnością cieplną netto wynoszącą 24,110%, współczynnikiem ciepła brutto instalacji wynoszącym 12 683,130 kJ/kg, współczynnikiem ciepła netto instalacji wynoszącym 13 816,942 kJ/kg, obciążeniem pomocniczym wynoszącym 912,744 kW, mocą netto instalacji wynoszącą 9,638 MWe, zużycie paliwa 1,124 kg/kWh na każdą jednostkę przy maksymalnym obciążeniu oraz ograniczenie wytwarzania odpadów komunalnych w skali roku o 271 066,520 ton

Słowa kluczowe

EN

thermodynamic modelling; municipal solid waste; power plant

PL

modelowanie termodynamiczne; odpady komunalne; elektrownia

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 100, nr 2
• Strony: 114--117
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Hamzah Nur

• Politeknik Negeri Ujung Pandang, Jl. Perintis Kemerdekaan KM 10 Makassar Indonesia

• https://orcid.org/0000-0002-7114-2247

autor

Suryanto Suryanto

• Politeknik Negeri Ujung Pandang, Jl. Perintis Kemerdekaan KM 10 Makassar Indonesia

autor

Anshar Muhammad

• Politeknik Negeri Ujung Pandang, Jl. Perintis Kemerdekaan KM 10 Makassar Indonesia

autor

Firman Firman

• Politeknik Negeri Ujung Pandang, Jl. Perintis Kemerdekaan KM 10 Makassar Indonesia

autor

Djalal Muhammad Ruswandi

• Politeknik Negeri Ujung Pandang, Jl. Perintis Kemerdekaan KM 10 Makassar Indonesia

autor

Al Afgan Muhammad Alif

• Politeknik Negeri Ujung Pandang, Jl. Perintis Kemerdekaan KM 10 Makassar Indonesia

Bibliografia

• [1] P. Kolasiński, Use of the renewable and waste energy sources in heat storage systems combined with ORC power plants, Przeglad Elektrotechniczny, vol. 89, (2013),no. 7, pp. 277-279, 01/01 2013.
• [2] H. Sudibyo, A. Majid, Y. Pradana, W. Wiratni, D. Aan, and A. Budiman, Technological Evaluation of Municipal Solid Waste Management System in Indonesia. 2017, pp. 263-269.
• [3] P. Lestari and Y. Trihadiningrum, The impact of improper solid waste management to plastic pollution in Indonesian coast and marine environment, Marine Pollution Bulletin, vol. 149,(2019),no. p. 110505, 2019/12/01/ 2019.
• [4] Ministry of Environment and Forestry Republic of Indonesia, Indonesia’s Municipal Solid Waste Production in 2021., (2022),no. 2022.
• [5] Department of The Environment of Makassar City, "City Municipal Solid Waste Production Report in 2021," Department of The Environment of Makassar City, Makassar2022.
• [6] C. Ram, A. Kumar, and P. Rani, Municipal solid waste management: A review of waste to energy (WtE) approaches, BioResources, vol. 16, (2021),no. 2, pp. 4275-4320., 2021.
• [7] Z. Zongao et al., Experimental study on characteristics of municipal solid waste (MSW) in typical cites of Indonesia, Progress in Energy & Fuels, vol. 8, (2020),no. p. 13, 04/16 2020.
• [8] L. Branchini, Waste-to-Energy: Advanced Cycles and New Design Concepts for Efficient Power Plants. New York.: Springer International Publishing, , 2015.
• [9] D. Cudjoe and P. M. Acquah, Environmental impact analysis of municipal solid waste incineration in African countries, Chemosphere, vol. 265, (2021),no. p. 129186, 2021/02/01/ 2021.
• [10] C. e. a. Liu, C. Liu, T. Nishiyama, K. Kawamoto, and S. Sasaki, CCET Guidelines Se-ries on Intermediate Municipal Solid Waste Treatment Technologies Waste to Energy Incineration., ETC Technology for Environment and In-stitute for Global Environmental Strategies., (2020),no. 2020.
• [11] R. Strobel, M. H. Waldner, and H. Gablinger, Highly efficient combustion with low excess air in a modern energy-from-waste (EfW) plant, (in eng), Waste Manag, vol. 73, (2018),no. pp. 301-306, Mar 2018.
• [12] J. B. Kitto and S. C. Stultz., J. B. Kitto and S. C. Stultz, Eds. Steam: Its Generation and Use, 41st ed. ed. Babcock & Wilcox Company, 2005.
• [13] L. Branchini, Waste-to-Energy, Advanced Cycles and New Design Concepts for Efficient Power Plants. Switzerland Springer International Publishing 2015.
• [14] S. AG, "Siemens Steam Turbine Portfolio," 2019.
• [15] Black and Veatch, Power Plant Engineering. Boston: Springer, 1996.
• [16] D. Mutz, D. Hengevoss, C. Hugi, and D. Hinchliffe, Waste-toEnergy Options in Municipal Solid Waste Management - A Guide for Decision Makers in Developing and Emerging Countries. 2017.
• [17] R. Schu and R. Leithner, "Waste to energy–Higher efficiency with external superheating," in Proceedings 2nd International Symposium on Energy from Biomass and Waste, Venice, Italy, 2008.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).