Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Exergetic diagnostics of a gas-and-steam power plant

Stanek Wojciech, Simla Tomasz

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2019

|

Vol. 29, no. 1

1--17

EN

Evaluation of thermodynamic efficiency of a power plant is usually performed using the method of so-called thermal diagnostics, based on energy balancing. Energetic analysis is however suitable only for a quantitative assessment and for comparing similar technologies. In order to properly assess the origins of energy losses in the given system, an exergetic analysis has to be applied. The paper describes the rules of exergetic diagnostics, which greatly extends the potential of classic thermal diagnostics. A calculation example of a combined cycle power plant is included. The example demonstrates the potential of exergetic diagnostics for locating exergy losses and explains the reasons for increased consumption of fuels by comparing two working conditions of the system: reference and operational.

PL

W praktyce do oceny efektywności termodynamicznej działania elektrowni lub elektrociepłowni stosuje się narzędzia tak zwanej diagnostyki cieplnej opartej na bilansowaniu energetycznym. Analiza energetyczna nadaje się jednak wyłącznie do oceny ilościowej oraz porównywania podobnych technologii energetycznych. Dla prawidłowej oceny miejsc i przyczyn powstawania strat w systemach energetycznych konieczne jest zastosowanie analizy egzergetycznej. W artykule zaprezentowano zasady diagnostyki egzergetycznej, znacznie poszerzającej potencjał klasycznej diagnostyki cieplnej wraz z przykładem obliczeniowym dotyczącym elektrowni gazowo-parowej. Diagnostyka egzergetyczna jest techniką z zakresu zaawansowanej analizy egzegetycznej, pozwalającą na szczegółową detekcję przyczyn generowania strat w komponentach z uwzględnieniem tak zwanych przyczyn wewnątrzpochodnych i zewnątrzpochodnych. Procedury diagnostyki egzergetycznej, w połączeniu z technikami modelowania matematycznego, pozwalają na poszerzoną kontrolę eksploatacji procesów i systemów produkcyjnych. Ponadto umożliwiają one dekompozycję kosztu egzergetycznego pomiędzy składowe wynikające z wzajemnych powiązań pomiędzy komponentami systemu. Zaprezentowany przykład obliczeniowy dotyczący elektrowni gazowo-parowej prezentuje potencjał diagnostyki egzergetycznej w zakresie lokalizacji strat egzergii i wyjaśnia przyczyny zwiększonego zużycia zasobów zasilających system poprzez porównanie dwóch stanów: referencyjnego oraz dowolnego stanu eksploatacyjnego systemu.

2

The analysis of thermal-oil heating systems with exhaust gas heaters on motor ships

Michalski R., Zeńczak W.

Zeszyty Naukowe / Akademia Morska w Szczecinie

|

2010

|

nr 24 (96)

33-40

EN

The article characterises the properties of steam and special thermal oils as the basic heating media on motor ships. The features of the heating installations have been presented with the particular attention drawn to thermal oil installations in which exhaust gas heaters have been employed. Also an example of the comparative exergetic analysis has been included demonstrating the comparison between steam generation in exhaust gas boiler and oil heating system in the heater, assuming the identical heat flux transferred in the boiler and the heater from the exhaust gas to the heating medium (steam and thermal oil) and assuming identical increase of exhaust gas entropy in the heat exchangers under examination.

PL

W referacie scharakteryzowane zostały własności pary wodnej i specjalnych olejów grzewczych jako podstawowych czynników grzewczych na statkach motorowych. Przedstawiono cechy instalacji grzewczych ze szczególnym uwzględnieniem instalacji olejowych, w których występują nagrzewnice utylizacyjne. Zamieszczono także przykład porównawczej analizy egzergetycznej systemu wytwarzania pary w kotle utylizacyjnym oraz systemu podgrzewania oleju w nagrzewnicy przy założeniu jednakowego strumienia ciepła przekazywanego w kotle i nagrzewnicy od spalin do czynnika grzewczego (pary wodnej i oleju) oraz przy założeniu jednakowego przyrostu entropii spalin w rozpatrywanych wymiennikach ciepła.

3

The energetic and exergetic evaluation of the exhaust gases on the example of the selected marine diesel engines

Michalski R.

Journal of Polish CIMAC

|

2010

|

Vol. 5, no 1

127-134

EN

The tendency to improve the efficiency of the utilisation of the primary energy on board the ships, as well as the anticipated necessity of the obtainment of the Energy Efficiency Design Index (EEDI) in accordance with the requirements of the International Maritime Organisation (IMO) induce to apply the power system solutions which are among others characterised by low CO2 emission. The way to improve the ship’s power plant energetic efficiency, thus lowering CO2 emission on motor ships, is to apply continuously more developed recovery systems of the waste energy whose basic sources are the piston Diesel engines consisting the ship’s main propulsion. The most significant component of the waste energy is the energy of the exhaust gases. In order to efficiently utilise this energy not only its quantity, but also its quality should be evaluated. The article presents the examples of the energetic evaluation of the energy of the flue gases of the selected ship’s main propulsion Diesel engines and the examples of the exergetic evaluation of this energy. The commonly applied in design practice energetic analysis in principle allows to determine the fundamental possibilities of the utilisation of the exhaust gas energy in the systems with waste-heat boilers. The exergetic evaluation which includes the temperature and pressure parts of the physical exergy offers a possibility to analyse more complex systems where so called exhaust gas reverse turbine or waste-heat Diesel turbogenerator are used. The latter solutions including the part where the energy carrier is steam are becoming nowadays the object of interest of the Diesel engine manufacturers and ship owners, as well as the subjects of research works and study projects concerning the efficient and low-emission ship’s power plants.

4

The Application Of The Exergetic Analysis In Designing Of Waste Energy Recovery Systems in Marine Diesel Power Plants

Michalski R.

Journal of Polish CIMAC

|

2008

|

Vol. 3, no 1

9-13

EN

The efficient use of waste energy is a major element in designing the energy-saving marine power plants. The ecological aspects of the usage of this energy are of importance as well. Thus the need to perform the evaluation becomes significant – in respect of both the sources of the waste energy and the marine systems of its recovery, inter alia in terms the achievable efficiency levels. Besides the determination of the available quantity of the energy it is necessary to take into account the value characterising this energy in terms of its quality. The measure of the quality of the energy is the value of the maximum capacity of work performance referred to as the exergy. The exergetic analysis allows to determine the values of the individual jets of working media as well as, which is particularly important, allows to properly assess the proportions of losses in the individual elements of the recovery systems under investigation. Therefore it is a basis to calculate their exergetic efficiency. The article presents the balance values of the energy fluxes of the selected ship’s main propulsion engines as well as, inter alia an example of the course of the changes in the specific exergy and enthalpy of the exhaust gases in the function of the load of ship’s main propulsion engine. It presents also the examples of the exergetic analysis of the main propulsion engine exhaust gases recovery systems with the application of Brayton cycle, Clausius-Rankine cycle or both cycles combined.

5

Thermodynamic Evaluation of Waste Heat of Marine Main Diesel Engines

Michalski R.

Zeszyty Naukowe / Wyższa Szkoła Morska w Szczecinie

|

2003

|

nr 71

317-326

EN

The paper presents methods of waste heat quality evaluation contained in various waste heat carriers employed in the operation of self-ignition marine engines. The article presents the energetic and exergetic analysis methods, followed by the results of waste heat quality evaluation carried out for selected types of marine main engines.

PL

Przedstawiono sposób dokonywania oceny jakości energii odpadowej, zawartej w różnych jej nośnikach związanych z pracą okrętowych silników o zapłonie samoczynnym. Podano sposób oceny energetycznej i egzergetycznej. Przytoczono wyniki oceny jakości energii odpadowej przeprowadzonej dla wybranych silników napędu głównego statków.

6

Okrętowe olejowe systemy grzewcze przysposobione do odzyskiwania energii odpadowej.

Michalski R., Zeńczak W.

Zagadnienia Eksploatacji Maszyn

|

2003

|

Vol. 38, nr 1

107-127

PL

Do podgrzewania czynników roboczych, takich jak np. paliwo, olej smarowy czy woda, a także do ogrzewania pomieszczeń na statku i ewentualnie ładunku wykorzystywana jest głównie energia cieplna odpadowa oraz energia pochodząca ze spalania paliw w kotłach. Czynnikami grzewczymi są głównie para wodna lub rzadziej specjalne oleje grzewcze. W mniejszym stopniu stosuje się wodę lub powietrze. Na niektórych statkach wykorzystuje się także do celów grzewczych energię elektryczną. Dla uzyskania odpowiednio wysokiej temperatury podgrzewania, przy użyciu takich mediów jak woda czy para wodna, istnieje konieczność stosowania wysokiego ciśnienia. Wysokie ciśnienie czynnika grzewczego zwiększa niebezpieczeństwo powstawania nieszczelności i przecieków do podgrzewanych czynników roboczych i ładunku, co niekiedy może się okazać bardzo groźne w skutkach. Z przytoczonych względów ostatnio coraz powszechniej używa się jako nośniki ciepła oleje grzewcze, które nie zmieniają swych fizycznych własności zazwyczaj w bardzo szerokich granicach temperatur. Jedną z najważniejszych cech, dzięki której oleje grzewcze stosuje się zamiast pary, jest możliwość ich stosowania przy niskich wartościach ciśnień roboczych. Z uwagi na dużo wyższe temperatury oleju grzewczego aniżeli pary wykorzystanie energii odpadowej w instalacjach grzewczych olejowych wymaga stosowania innych rozwiązań aniżeli w przypadku instalacji grzewczych parowych. W artykule poddano analizie okrętowy olejowy system grzewczy przysposobiony do wykorzystania ciepła odpadowego zawartego w spalinach wylotowych silników o zapłonie samoczynnym, który stanowi alternatywne rozwiązanie w stosunku do systemu grzewczego parowego. Przedstawiono podstawowe cechy użytkowe pary i oleju grzewczego, charakterystykę olejowych systemów grzewczych, a także przykładowe rozwiązanie takiego systemu zastosowane na jednostce budowlanej w ostatnim czasie w jednej z polskich stoczni. Zaprezentowano także wybrane wyniki porównawczej analizy egzergetycznej i energetycznej olejowego i parowo-wodnego systemu grzewczego statku, które wskazują, że olejowe systemy grzewcze są atrakcyjne zarówno pod względem eksploatacyjnym, jak i energetycznym. Wprawdzie straty strumieni egzergii w przypadku systemu parowego w rozważanym przypadku okazały się porównywalne ze stratami układu olejowego, zauważalna natomiast okazała się różnica dotycząca zysku energetycznego. W systemie parowym znaczne ilości energii z konieczności są tracone w chłodnicach skroplin. Strata ta może w wielu przypadkach być powodem braku zbilansowania systemu grzewczego statku w czasie jazdy w morzu i pracy wyłącznie kotłów utylizacyjnych.

EN

The ship heating systems providing the heating energy for the working media, e.g. fuels, lubricants or water and for the ship rooms or for cargo, make use mainly waste heat energy and the energy generated through the fuel combustion in boilers. The heating medium is mainly the water steam or, but rather rarely, the special thermal oils. Such heating media as water or air are infrequently used. Some vessel systems use electric energy for heating purposes. To obtain appropriately high heating temperature using such media as water or water steam it appears necessary to apply high pressure. The high pressure of heating medium increases the risk of leakage occurrences and in consequence, the seepage of heating medium to working media or cargo heated that in certain circumstances can result in extremly dangerous accidents. Considering the hazards mentioned above, recently the thermal oils has become more and more commonly used heating medium, which keep their physical properties in remarkably wide temperature range. One of the most significant properties of thermal oil, and therefore making it more suitable medium than the steam, is the possibility to use it at low working pressure values. Due to much higher temperatures of thermal oil comparing to the steam, the use of waste energy in thermal oil heating systems requires special design solutions. The paper presents an analysis of thermal oil heating system using waste heat energy from exhaust gases of diesel engines. It is an alternative solution to steam heating system. The basic utility characteristics of the steam and thermal oil, as well as the characteristics of thermal oil heating systems are presented. The example of solution of thermal oil heating systems applied on one vessel being built last time in one of polish shipyards. There are also some results of the comparing exergetic and energetic analysis of thermal oil and steam heating system presented. They show, that thermal oil heating systems are attractive with regard to exploitation and energetic feature. The loses of exergetic flux in fall of steam system in this case, are comparable with loses of exergetic flux of oil heating system, but visible is different by energetic gain to the advantage of oil heating system. In steam heating system big amount of energy have to be loosed in condensate coolers.This loss can in many cases cause the negative heat balance of ship during sea voyage only by working exhaust gas boilers.