Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Influence of the temperature difference between the heat source and the evaporation temperature in ORC systems working with natural refrigerants

Rusowicz Artur, Grzebielec Andrzej, Łapka Piotr

Inżynieria Bezpieczeństwa Obiektów Antropogenicznych

|

2022

|

Nr 1

46--57

EN

The use of waste heat in many branches of industry is limited due to temperature in the range of 30 to 100°C. One of the methods of using waste heat are devices that implement the Organic Rankine Cycle (ORC). In currently used ORC systems, the heat source temperature is at least 80oC, while the low temperature heat source (usually atmospheric air) has a temperature of 30oC. The work analyzes the influence of the organic fluids properties on the performance of the proposed installation driven by the waste heat and working based on the ORC. The basic operation parameters in nominal conditions were determined for three selected natural refrigerants R290, R600a, R717 and one synthetic R245fa. The condensing temperature 30oC were defined as a nominal value. The research results compare how the generated electric power will change depending on the temperature difference between the temperature of the heat source and the temperature of evaporation. It turns out that for a device with finite dimensions, the maximum power is obtained for a specific evaporation temperature. And this is not the highest temperature that can be achieved. The highest evaporation temperature allows for the highest efficiency of the system, but not the maximum of capacity.

2

Wykorzystanie przemysłowej energii odpadowej do produkcji energii elektrycznej w układach ORC

Musiał Arkadiusz, Kalina Jacek

Instal

|

2019

|

nr 5

9--14

PL

Technologia organicznego obiegu Rankine’a (ORC) od dwóch dekad zyskuje coraz większe zainteresowanie, któremu odpowiada rosnąca oferta komercyjna. Z drugiej strony jednakże rozproszone elektrownie i elektrociepłownie ORC są obecnie budowane głównie w krajach Europy zachodniej. Technologia ORC najczęściej znajduje zastosowanie w wykorzystaniu energii geotermalnej oraz przemysłowej energii odpadowej. W Polsce znalazła ona zastosowanie wyłączenie w układach elektrociepłowni opalanych biomasą. W niniejszej pracy podjęto próbę oceny możliwości i uwarunkowań wykorzystania technologii ORC do zagospodarowania przemysłowej energii odpadowej. Z uwagi na zakres omawianej problematyki pracę podzielono na trzy części poświęcone odpowiednio zagadnieniom technologicznym, ocenie potencjału przemysłowej energii odpadowej oraz opłacalności projektów. W niniejszym artykule przedstawiono podstawowe rozwiązania technologiczne do odzysku energii odpadowej, ze w szczególnym omówieniem technologii ORC. Przedstawiono uwarunkowania wynikające z charakterystyki procesu termodynamicznego. Dokonano przeglądu komercyjnej oferty producentów, dostępnych mocy urządzeń, rozwiązań technicznych oraz liczby zrealizowanych projektów.

EN

The Organic Rankine Cycle (ORC) technology has been gaining more and more interest for the last two decades. This has been corresponding with a growing commercial offer. However, on the other hand, distributed power and cogeneration ORC plants have been so far mainly built in Western European countries. ORC technology is most commonly used in the utilization of geothermal energy, biomass and industrial waste energy. In Poland, the technology has been implemented only in biomass-fired cogeneration plants. This paper attempts to evaluate the possibilities and conditions of using ORC technology for industrial waste energy recovery. This article presents basic technological solutions for waste energy recovery, with a special discussion of ORC technology. There have been presented and discussed conditions resulting from the characteristics of the thermodynamic process. There have been also reviewed commercial offer of manufacturers, characteristics of available equipment, technical solutions and the number of completed projects in the field of waste heat recovery.

3

Optymalizacja doboru mocy elektrociepłowni biomasowej z modułem ORC w projekcie modernizacji ciepłowni komunalnej z kotłami węglowymi typu WR

Świerzewski Mateusz, Kalina Jacek

Instal

|

2019

|

nr 12

8--14

PL

Problemem omawianym w niniejszej pracy jest optymalny dobór opalanej biomasą jednostki kogeneracyjnej opartej na technologii ORC do istniejącej ciepłowni miejskiej opalanej węglem. W zadaniu uwzględnia się określone dla miejsca instalacji ograniczenia techniczne, ekonomiczne i ekologiczne. Jako przypadek referencyjny przyjęto ciepłownię komunalną w Krośnie. W oparciu o doświadczenia operacyjne zainstalowanej tam jednostki kogeneracyjnej przeprowadzono badania optymalizacyjne w celu zbadania wpływu aktualnych warunków ekonomicznych i prawnych na optymalny dobór mocy układu kogeneracyjnego. Uwzględniono różne ceny energii elektrycznej, biomasy i węgla oraz wpływ ceny EUA (European Emission Allowance).

EN

The problem discussed in this paper is optimal sizing of biomass-fired ORC cogeneration unit into existing coalfired district heating plant under given site-specific technical, economic and ecological constraints. In this paper the municipal heating plant in Krosno is taken into account as the reference case. Basing on the operational experiences from this unit an optimisation study has been performed in order to examine the influence of current economic and legal conditions on the optimal design characteristics of the plant. Different electricity, biomass and coal prices are taken into account as well as the influence of the EUA (European Emission Allowance) price is examined.

4

Ocena potencjału produkcji energii elektrycznej w układach ORC napędzanych energią odpadową w polskim przemyśle

Musiał Arkadiusz, Kalina Jacek

Instal

|

2019

|

nr 6

10--16

PL

Z produkcją przemysłową związane są straty energii. Istotnym kierunkiem w dążeniu do poprawy efektywności energetycznej produkcji przemysłowej jest wykorzystanie dostępnej energii odpadowej. Z drugiej strony, o możliwości jej użytecznego zagospodarowania w miejscu występowania decyduje między innymi zapotrzebowanie na nośniki energii, które mogłyby zostać zastąpione przez energię odpadową. Jednym z takich nośników jest energia elektryczna, która może zostać wykorzystana zarówno w miejscu wytwarzania, jak i wyprowadzona do zewnętrznej, rozległej sieci elektroenergetycznej. Nie wszystkie jednak zasoby energii odpadowej mogą zostać wykorzystane do wytwarzania energii elektrycznej. O możliwości wytwarzania energii elektrycznej decydują przede wszystkim parametry termodynamiczne nośnika, takie jak temperatura i ciśnienie, w odniesieniu do warunków otoczenia. W niniejszym artykule przedstawiono podstawową charakterystykę i klasyfikację ciepła odpadowego. Omówiono także przyjętą metodologię szacowania dostępnego potencjału ciepła odpadowego. Dokonano oszacowania potencjału dostępnego w poszczególnych gałęziach polskiego przemysłu w zależności od nośnika i jego temperatury. Oszacowano również potencjał produkcji energii elektrycznej w rozproszonych układach w technologii organicznego obiegu Rankine’a (ORC).

EN

Energy losses are associated with industrial production. An important direction in striving to improve the energy efficiency of industrial production is the use of available waste energy. On the other hand, the demand for energy carriers, which could be replaced by waste energy, determines the possibility of its use in the place of its occurrence. One of such carriers is electricity, which can be used both in the place of production and exported to an external, power grid. However, not all waste energy resources can be used to generate electricity. The ability to generate electricity is primarily determined by the thermodynamic parameters of the carrier, such as temperature and pressure, in relation to the ambient conditions. This article presents the basic characteristics and classification of waste heat. The adopted methodology for estimating the available potential of waste heat is also discussed. The potential available in particular branches of Polish industry depending on the medium and its temperature was estimated. The potential of electricity production in distributed Organic Rankine Cycle systems (ORC) was also estimated.

5

Dobór układu odzysku egzergii chłodu z regazyfikacji LNG

Andryka Jakub

Archiwum Instytutu Techniki Cieplnej

|

2019

|

Vol. 6

7--54

PL

Celem projektu był dobór układu odzysku egzergii chłodu z regazyfikacji skroplonego gazu ziemnego (LNG). Podstawowymi założeniami analizy były małe rozmiary takiego układu jak i jego możliwa mobilność. Stworzono kilka wariantów takiej instalacji składających się z układu ORC, mikro turbiny gazowej lub gazowego silnika tłokowego, którego spaliny dostarczają ciepło do układu ORC odparowując czynnik obiegowy, oraz instalacji odparowania skroplonego gazu ziemnego, którą tworzą wymiennik odparowujący go, który pełni jednocześnie rolę skraplacza czynnika obiegowego w układzie ORC, oraz cysterna z LNG. Następnie każdy z wariantów poddano analizie termodynamicznej oraz oszacowano powierzchnię wymiany ciepła poszczególnych wymienników.

EN

The aim of the project was to select the recovery system of cold exergy from regasification of liquefied natural gas (LNG). The basic assumptions of the analysis were the small size of such a system as well as its possible mobility. Several variants of such installation have been created consisting of an ORC system, a micro gas turbine or a gas piston engine, whose exhaust gas supplies heat to the ORC by evaporating the working fluid and a liquefied natural gas evaporation installation, which is created by the evaporation heat exchanger, which also acts as a condenser of working fluid in the ORC system and the LNG tanker Then, each of the variants was subjected to thermodynamic analysis and the heat exchange surface area of individual heat exchangers was estimated.

6

Analysis of a possible application of a small power plant in the Organic Rankine Cycle, which apply waste heat from a combustion engine

Żabski J., Gumkowski S.

Eco-Energetics : technologies, environment, law and economy

|

2018

|

T. 1

127--135

EN

Some considerations on the waste heat treatment, heat and power combined generation and principles of the Organic Rankine Cycle and its application are produced. A thermodynamic screening of eight working fluids for Organic Rankine Cycle (ORC) was carried out. All investigated agents were single component fluids. The considered ORC systems operated at the upper temperature in the range Tmax=146-185°C and the lower one Tmin=27-37°C. The highest pressure in the cycles equalled pmax=3500 kPa and pmin=85 kPa. The cycles were run at subcritical pressures and the saturated vapour line was of the overhanging type in all cases. Heat regeneration was not considered in this paper. The heat source for the ORC system was heated air exhausted from the cooling system of an opposed-piston engine. The temperature of this heat at the inlet to ORC was equal to Th,in=230°C. Air was also the heat sink for the ORC with the inlet temperature Tcold,in=20°C. The power output of the ORC, neglecting electric generator efficiency, was kept in the range N=10-11 kW. Calculated thermal efficiencies h held values between 0.121 and 0.164.

7

Exergetic Analysis of Hybrid Photovoltaic - Thermal Solar Collectors Coupled to Organic Rankine Cycles

Pinto C., Mady C. E.

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2018

|

Vol. 28, no. 4

1--12

EN

In this work, the application of hybrid solar modules that combine photovoltaic panels and solar thermal collectors coupled with a low-temperature thermal cycle such as the Organic Rankine Cycle is discussed, their main purpose being an increase in the total electric power production per available area. This work will study the thermal and electrical power production efficiency of the hybrid system, the increase in the PV module electric conversion efficiency due to their cooling through heat transfer to the thermal cycle and the total exergetic efficiency of the system. A simplified simulation of the system in steady state conditions based on a thermal efficiency model will be performed with the aid of the EES (Engineering Equation Solver) software using climate data from Campinas, São Paulo, Brazil. The study shows that while the PV/T+ORC system does fulfill the purpose of increasing the electrical power generation both from the generator coupled to the thermal cycle and from the increase in the PV module efficiency due to its cooling. Thus, there is an increase the overall exergy efficiency of the system compared to uncoupled PV/T collectors.

PL

W pracy omówiono zastosowanie hybrydowych modułów słonecznych łączących panele fotowoltaiczne z kolektorami słonecznymi w połączeniu z niskotemperaturowym cyklem termicznym, takim jak cykl organiczny Rankine'a, którego głównym celem jest zwiększenie całkowitej produkcji energii elektrycznej. W pracy zbadano wydajność produkcji energii cieplnej i elektrycznej w systemie hybrydowym, wzrost sprawności konwersji energii modułu fotowoltaicznego ze względu na ich chłodzenie poprzez przeniesienie ciepła do cyklu termicznego i całkowitą efektywność energetyczną układu. Uproszczona symulacja systemu w warunkach stanu ustalonego w oparciu o model sprawności cieplnej została przeprowadzona za pomocą oprogramowania EES (Engineering Equation Solver) wykorzystującego dane klimatyczne z Campinas, São Paulo, Brazylia. Badania wykazały, że system PV/T + ORC spełnia cel zwiększenia wytwarzania energii elektrycznej zarówno z generatora połączonego z cyklem termicznym, jak i ze wzrostu sprawności modułu PV ze względu na jego chłodzenie. W ten sposób zwiększa się ogólna efektywność egzergii systemu w porównaniu z niezwiązanymi kolektorami PV/T.

8

Zastosowanie organicznego obiegu Rankine’a (ORC) zasilanego niskotemperaturowymi źródłami ciepła do produkcji energii elektrycznej

Kajurek J., Rusowicz A.

Aparatura Badawcza i Dydaktyczna

|

2017

|

T. 22, nr 3

159--173

PL

Organiczny obieg Rankine’a to obiecująca technologia pozwalająca na wykorzystanie ciepła nisko- i średniotemperaturowego, którego źródłem mogą być procesy przemysłowe i odnawialne źródła energii, do produkcji energii elektrycznej. Istota jego pracy sprowadza się do pracy parowego obiegu Rankine’a z tą różnicą, że czynnikiem roboczym nie jest woda, a związek organiczny lub nieorganiczny, charakteryzujący się niską temperaturą przemiany fazowej. Artykuł przybliża podstawowe zagadnienia związane z instalacjami ORC: prezentuje ich zasadę działania, wskazuje różnice w stosunku do układów parowych, przybliża podstawowe właściwości czynników roboczych, charakteryzuje źródła ciepła i opisuje możliwości ich wykorzystania oraz analizuje rynek instalacji ORC.

EN

Organic Rankine Cycle (ORC) is a promising technology which allows utilizing low and middle temperature heat from industrial processes or renewable energy sources, to production electrical energy. The organic Rankine cycle works like a Clausius–Rankine cycle but uses organic working fluid with low boiling point instead of water. The article presents basics issues concerning ORC installations. It describes the principle of operation, presents the comparison with steam cycle, discusses the properties of working fluids, characterizes the heat sources giving examples of their usage, and analyzes current market of ORC installations.

9

Przegląd komercyjnych układów ORC

Jakończuk P., Śmierciew K., Gagan J.

Instal

|

2016

|

nr 10

16--19

PL

Obieg ORC (ang. Organic Rankine Cycle) to obieg Rankine’a, w którym czynnikiem termodynamicznym jest substancja niskowrząca, umożliwia zasilanie obiegu źródłami ciepła o niskich temperaturach, nawet poniżej 100°C. Układy ORC stosowane są do wytwarzania energii elektrycznej z ciepła odpadowego (np. spaliny generatorów z silnikami tłokowymi) oraz innych źródeł energii (np. spalanie biomasy, wody geotermalne), które ze względu na niskie parametry nie mogą zasilać klasycznych obiegów parowych. Obecnie na rynku działa kilkanaście podmiotów, które oferują komercyjne układy ORC. Są to głównie duże instalacje o mocy elektrycznej kilkudziesięciu – kilkuset kW, wymagające źródeł ciepła o stosunkowo wysokich wartościach temperatury. Mniejsze układy, które można zasilać źródłami o temperaturze poniżej 100°C są wciąż trudno dostępne.

EN

Organic Rankine Cycle (ORC) is a Rankine cycle which utilises low boiling liquid as thermodynamic medium. This allows to use low temperature heat sources (even below 100°C) to power the cycle. ORC installations are used to produce electricity from waste heat (eg. internal combustion engine exhaust gases) and other energy sources (eg. biomass combustion, geothermal water), which are not suitable for steam cycles because of low parameters. Currently there are several entities offering commercial ORC installations. These are mainly large units producing up to several hundred kilowatts of power, requiring relatively high grade heat sources. Smaller systems that require low temperature heat sources (below 100°C) are still hard to reach.

10

Konstrukcje turbozespołów obiegu ORC

Łagodziński J., Kozanecki Z., Kozanecka D., Tkacz E.

Zeszyty Naukowe. Cieplne Maszyny Przepływowe - Turbomachinery / Politechnika Łódzka

|

2015

|

nr 147

39--48

PL

W pracy przedstawiono założenia konstrukcyjne i autorskie, innowacyjne koncepcje budowy bezolejowych turbogeneratorów z układami niekonwencjonalnych łożysk nośnych wykorzystujące niskotemperaturowe źródła ciepła dla celów produkcji energii elektrycznej.

EN

The innovative technology of high-speed turbomachinery, with nonconventional oil-free bearings, working in Combined Heat and Power (CHP) systems to produce electricity is described. Low temperature heat sources require the use of a low–boiling medium for turbine propulsion, running in an Organic Rankine Cycle.

11

Utilization of heat recovered from compressed gases in an oxy-combustion power unit to power the Organic Rankine Cycle module

Kotowicz J., Job M., Bartela Ł., Brzęczek M., Skorek-Osikowska A.

Journal of Power Technologies

|

2015

|

Vol. 95, nr 4

239--249

EN

Oxy-combustion technology is a zero-emission technology with great potential for commercial use in the near future. Application of this technology is linked with high energy losses in oxygen production and preparation of captured CO2 for transport to a storage place. In the analyzed oxy-combustion power plant with cryogenic air separation unit the compression of gases is responsible for most of the energy consumption. Compressed gases are sources of significant amounts of waste heat energy. Effective use of this energy is crucial to reducing the efficiency drop caused by additional installations. One method extensively examined in the literature for effective utilization of medium-grade and low-grade waste heat energy is the application of the Organic Rankine Cycle (ORC), which uses a low-boiling medium to produce additional electric power. The paper presents the results of analyses of the use of heat recovered from three sources identified in the oxy-combustion unit to power the ORC module. This includes heat from gases in the compression installations within the air separation unit, the CO2 processing unit and the CO2 compression installation. Thermodynamic and economic analyses were performed to assess the potential investment.

12

Zwiększenie sprawności procesów technologicznych poprzez zastosowanie układów ORC i systemów trigeneracyjnych

Kubski P., Lewandowski W. M., Ryms M.

Nafta-Gaz

|

2010

|

R. 66, nr 10

886-891

PL

Poprawa sprawności energetycznej procesów technologicznych - obok ograniczenia emisji gazów cieplarnianych i wykorzystania niekonwencjonalnych technologii do konwersji energii - stanowi obecnie najważniejszy element idei zrównoważonego rozwoju. Niniejsza praca wychodzi naprzeciw oczekiwaniom rynkowym, wskazując możliwości wpisania się w ten trend. Stanowi ona zbiór ogólnych wytycznych, opartych o literaturę przedmiotu i własne doświadczenie badawcze, zdobyte przy projektowaniu dla zakładów przemysłowych niekonwencjonalnych rozwiązań dotyczących zagospodarowania zasobów energii odpadowej. Jak się oczekuje, wykorzystanie instalacji do zagospodarowania energii odpadowej zapewni nie tylko poprawę wydajności procesów technologicznych, ale również podniesienie proekologicznego wizerunku przedsiębiorstwa.

EN

Increasing the efficiency of technological processes is considered as important an element of sustainable development concept as the decrease in greenhouse gas emissions and renewable energy utilization. The following paper reaches out against the market demands, showing ways of contributing into this trend. Guidelines in designing ORC (Organic Rankine Cycle) and trigeneration systems, based on experience in introducing unconventional solutions in industry, are described. According to the results acquired, choosing these installations for excessive heat utilization enables not only an increase in efficiency of technological processes, but also elevates the proecological image of the company.

13

Poprawa sprawności układów ORC i systemów trigeneracyjnych poprzez zastosowanie różnych termodynamicznych wariantów ich działania

Lewandowski W. M., Ryms M., Kołoła R., Kubski P., Klugmann--Radziemska E., Ostrowski P.

Nafta-Gaz

|

2010

|

R. 66, nr 9

794-799

PL

Nadrzędnym celem w procesie projektowania instalacji opartej o układy ORC (Organic Rankine Cycle) i systemy trigeneracyjne jest uzyskanie możliwie najwyższej sprawności lub maksymalnej mocy układu. Jednak naturalną barierą wdrażania nowych, często kosztownych, technologii są przesłanki natury ekonomicznej. Niedoceniany również bywa w takich przypadkach efekt ekologiczny ewentualnej modernizacji. Niniejsza praca przedstawia systemowe podejście do problemu uzyskania optymalnej sprawności układów ORC, przy uwzględnieniu jako kryterium zarówno: sprawności termodynamicznej, ekologicznego wpływu czynnika termodynamicznego na środowisko, jak również kryteriów doboru rodzaju czynnika z punktu widzenia jego ceny i temperaturowych warunków pracy.

EN

A primary objective in designing installations based on ORC (Organic Rankine Cycle) and Trigeneration Systems is to maximize the installation's work efficiency. On the other hand, ecological factors are commonly considered a natural barrier in introducing new, often very expensive technologies. Ecological effect of a potential modernization is in this case very frequently underestimated. The following paper shows a global approach into the problem of achieving maximum efficiency of ORC system, taking into consideration the thermodynamic efficiency, ecological impact of the working medium on the environment and the criteria of choosing the right medium, based on its cost and work conditions.

14

The ORC power unit driven by the exhaust gas heat of a gas turbine power set and the system power output as influenced by the ORC characteristic parameters

Wiśniewski S., Borsukiewicz-Gozdur A.

Journal of Energy Science

|

2010

|

Vol. 1, nr 1

171-178

EN

The authors presented problems related to utilization of the waste heat, carried by the exhaust gases of the gas turbine power set, with a goal to achieve an additional electricity generation. A relevant solution is then discussed, in which the gas turbine power set is thermally coupled with an ORC power unit that uses organic fluids as its working medium. The solution offers an increase in the electricity generation efficiency and in the electric power output. The rate of the waste heat utilization, converts directly into the degree of the increase in the generation efficiency and power output, and depends on the ORC characteristic parameters. Effects on the thermally coupled power system performance of several ORC parameters and of possible ORC cycle solutions were then analysed. Variations in the organic vapour pressure and temperature at the ORC turbine inlet, in the steam condensation temperature, and for four different organic fluids (benzene, cyclohexane, decane and toluene) were examined. With account to the varying parameters calculations of the simulated combined power systems were performed. As result, diagrams to illustrate the influence of individual ORC parameters and of the type of organic fluid on the combined power system performance (efficiency, power output) were elaborated.

15

Application of volumetric machines in micro steam power plants

Gnutek Z., Kolasiński P.

Archiwum Energetyki

|

2010

|

nr 1/2

63-74

EN

Development of power industry in the second half of 20th century led in appearance of many new technologies. Micro steam power plant was one of them. For a lot of years it has been subject of research and has not found a wide commercial application. A high cost and imperfection of technology contributed to it. Return of interest in this form of energy conversion systems can be noticed at present. It is connected with interest in renewable and waste sources of energy where this technology can be applied. One of the main problems met at the designing of these systems is a suitable selection of expander. In this paper, authors want to present a review of modern technologies existing in micro steam power plants and take into special consideration the possibility of applying sliding vane expanders. Prototype of micro steam CHP plant (Cogeneration - also Combined Heat and Power) based on an ORC process (Organic Rankine Cycle) with sliding vane expanders constructed in the Department of Thermodynamics, Institute of Heat Engineering and Fluid Mechanics, Wrocław University of Technology is also presented in this paper.

PL

Rozwój energetyki w drugiej połowie XX wieku doprowadził do wykształcenia wielu nowych technologii. Jedną z nich są mikrosiłownie parowe. Układy te cechują zwykle kompaktowe gabaryty i niewielkie moce. Mikrosiłownie przez wiele lat były przedmiotem badań i nie znajdowały szerokiego, komercyjnego zastosowania, czego przyczyną były wysokie koszty i niedoskonałość technologii. W chwili obecnej można zauważyć powrót zainteresowania tą formą układów energetycznych. Związane jest to głównie z coraz większym zainteresowaniem "zielonymi" źródłami energii, przy których wykorzystaniu ta technologia może znaleźć zastosowanie. Jednym z głównych problemów spotykanych przy projektowaniu i budowie tego typu układów energetycznych jest odpowiedni dobór maszyny ekspansyjnej. W pracy autorzy pragną przedstawić przegląd technologii istniejących obecnie w mikroenergetyce parowej, ze szczególnym uwzględnieniem możliwości zastosowania w nich rotacyjnych łopatkowych maszyn ekspansyjnych. Przedstawiony zostanie również kogeneracyjny układ mikroenergetyczny z zastosowaniem układu ORC (Organie Rankine Cycle), zbudowany w Zakładzie Termodynamiki Instytutu Techniki Cieplnej i Mechaniki Płynów Politechniki Wrocławskiej, w którym zastosowano rotacyjne łopatkowe maszyny ekspansyjne.