Obieg Rankine’a z czynnikiem niskowrzącym zasilany ciepłem odpadowym spalin kotłowych - potencjał energetyczny oraz korzyści środowiskowe

• Autorzy: Cholewiński M. , Kamiński M. , Pospolita W.

Identyfikatory

DOI

10.15199/9.2017.4.1

Warianty tytułu

EN

The Environmental Advantages and Energy Potential of Rankine Cycle with Low - Boiling Factor Powered by Low Temperature Waste Heat from Boiler Exhaust Gases

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule dokonano uproszczonej analizy obejmującej określenie przydatności obiegu Rankine’a z czynnikiem niskowrzącym w procesach generacji energii elektrycznej z wykorzystaniem ciepła odpadowego spalin kotłowych. Porównano moce wytwórcze tego obiegu uzyskane z wykorzystaniem 53 różnych związków chemicznych, określając przy tym zasadność wyposażenia układu w wewnętrzny rekuperator ciepła. Wykazano, że z 1 m3 przepływających spalin możliwe jest w warunkach rzeczywistych uzyskanie około 1 Wh energii elektrycznej netto przy sprawności konwersji równej 10% netto. Wyznaczono spodziewane emisje uniknięte w przypadku zastępowania bloków węglowych układami ORC oraz zidentyfikowano równoważną powierzchnię paneli PV stanowiącą techniczną alternatywę proponowanego układu (współpracującego z dwoma kotłami klasy OR-5).

EN

In this article the simplified analysis of the Organic Rankine Cycle for the generation of electricity using waste heat of fumes was described and conducted. In order to investigate the influence of the selection of working fluid on the power capacities, 53 different media were analysed. Moreover, the validity of the implementation of internal recuperation was assessed. It was showed, that up to 1 Wh of net electricity can be generated from every 1 m3 of fumes in adopted working conditions (at 10% of total net effectiveness). Finally, avoided emissions of CO2, SO2, NOx and dust were calculated in terms of coal-fired power plants potential replacement by the ORC unit (coupled with two OR-5 class coal-fired boilers) as well as equivalent surface of PV panels that may cover its annual electricity production.

Słowa kluczowe

PL

ciepło odpadowe; obieg Rankine’a; czynnik niskowrzący; efektywność energetyczna

EN

waste heat utilisation; organic Rankine cycle; electricity production; efficient energy use

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 48, nr 4
• Strony: 134--139
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Cholewiński M.

• Katedra Technologii Energetycznych, Turbin i Modelowania Procesów Cieplno-Przemysłowych, Wydział Mechaniczno-Energetyczny, Politechnika Wrocławska

autor

Kamiński M.

• Zakład Niskoemisyjnych Źródeł Energii i Gospodarki Odpadami, Instytut Inżynierii Rolniczej, Wydział Przyrodniczo-Technologiczny, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

autor

Pospolita W.

• Zakład Mechaniki i Systemów Energetycznych, Wydział Mechaniczno-Energetyczny, Politechnika Wrocławska

Bibliografia

• [1] Borsukiewicz-Gozdur, Aleksandra. 2010. „Influence of heat recuperation in ORC power plant on efficiency of waste heat utilization". Archives of Thermodynamics 31 (4) : 111-123.
• [2] Cholewiński, Maciej, Michał Kamiński, Wojciech Pospolita. 2016. „Zagrożenia dla zdrowia i życia człowieka wynikające ze stosowania wybranych paliw w indywidualnych instalacjach grzewczych". Kosmos 65 (4) : 477-486.
• [3] Cholewiński, Maciej, Wojciech Pospolita, Dominik Błoński. 2016. „Dual ORC-Brayton power system for waste heat recovery in heavy-duty vehicles". Archives of Transport 39 (3) : 7-19.
• [4] Drescher, Ulli, Dieter Brueggemann. 2007. „Fluid selection for the Organic Rankine Cycle (ORC) in biomass power and heat plants". Applied Thermal Engineering 27 (1) : 223-228.
• [5] Dubicki, Alfred, Maria Dubicka, Mariusz Szymanowski. 2002. „Klimat Wrocławia". Środowisko Wrocławia - Informator 2002, Dolnośląska Fundacja Ekorozwoju, Wrocław : 9-25.
• [6] Joint Research Centre. 2012. "Photovoltaic Geographical Information System". Dostęp 06.02.2017. http://rejrc.ec.europa.eu/pvgis/.
• [7] Gou, Xiaolong, Heng Xiao, Suwen Yang. 2010. „Modeling, experimental study and optimization on low-temperature waste heat thermoelectric generator system". Applied Energy 87 (10) : 3131-3136.
• [8] Gradoń, Boguslaw, Stanislaw Gil, Wojciech Bialik. 2012. „Termiczne technologie pozyskiwania chłodu". Polska Energetyka Sloneczna (1-4) : 55-59.
• [9] Hettiarachchi, H.D. Madhawa, Mihajlo Golubovic, William M. Worek, Yasuyuki Ikegami. 2007. „Optimum design criteria for an Organic Rankine cycle using low-temperature geothermal heat sources". Energy 27 (9) : 1698-1706.
• [10] Kozaczka, Jaroslaw. 1993. „Procesy spalania. Inżynierskie metody obliczeń". Wydawnictwa AGH. Kraków.
• [11] Kubski, Piotr, Witold M. Lewandowski, Michal Ryms. 2010. „Zwiększenie sprawności procesów technologicznych poprzez zastosowanie układów ORC i systemów trigeneracyjnych". Nafta-Gaz 66 (10) : 886-891.
• [12] Macchi, Ennio, Marco Astolfi. 2017. „Organic Rankine Cycle (ORC) Power Systems: Technologies and Applications". Woodhead Publishing Series in Energy 107. Elsevier.
• [13] Mikielewicz, Dariusz, Jarosław Mikielewicz. 2016. „Criteria for selection of working fluid in low-temperature ORC". Chemical and Process Engineering 37 (3) : 429-440.
• [14] Ministerstwo Gospodarki RP. 2009. „Prognoza zapotrzebowania na paliwa i energic do 2030 roku. Załącznik 2. do Polityki energetycznej Polski do 2030 roku". Dostęp 04.02.2017. http://www.me.gov.pl/Energetyka/Polityka+energetyczna.
• [15] Ministerstwo Gospodarki RP. 2015. „Wnioski z analiz prognostycznych na potrzeby Polityki energetycznej Polski do 2050 roku. Załącznik 2. do Polityki energetycznej Polski do 2050 roku". Dostęp 04.02.2017. http://www.cire.pl/pliki/2/2wnioskizanalizprogno-stycznych_20150803.pdf
• [16] Polskie Sieci Elektroenergetyczne. 2016. „Zestawienie danych ilościowych dotyczących funkcjonowania KSE w 2015 roku". Dostęp 04.02.2017. http://www.pse.pllindex.php?did=2870#t6_2.
• [17] PwC. 2012. „Rynek ciepła w Polsce". Dostęp 04.02.2017. https://www.pwc.pl/pl/publikacje/assets/raport_rynek_ciepla_w_polsce_2012.pdf.
• [18] Polska Grupa Energetyczna. 2016. „Raport środowiskowy PGE". Dostęp 04.02.2017. http://www.gkpge.pl/media/pdf/raport_srodowiskowy_pge.pdf.
• [19] Ruziewicz, Adam, Jacek Lamperski. 2015. „Analiza procesów konwersji energii w urządzeniu termoakustycznym". Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika 87 (2) : 143-159.
• [20] Urząd Regulacji Energetyki. 2015. „Energetyka cieplna w liczbach - 2014". Dostęp 06.02.2017. https://www.ure.gov.pl/pl/rynki-energii/cieplo/energetyka-cieplna-w-l/6246,2014.html.
• [21] Wyrębski, Przemysław, Arkadiusz Fryze. 2014. „Odzyskiwanie ciepła ze ścieków". Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja 45 (10) : 385-386.
• [22] Ziembicki, Piotr, Jan Bernasiński. 2013. „Eksploatacyjne aspekty doboru instalacji ciepłej wody użytkowej wspomaganej kolektorami słonecznymi". Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja 44 (1) : 24-28.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).