Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Termodynamiczny i ekonomiczny dobór układu gazowo-powietrznego do pracy w tłoczniach gazu

Chmielniak T., Czaja D., Lepszy S.

Instal

|

2014

|

nr 2

50--58

PL

Artykuł przedstawia termodynamiczny i ekonomiczny dobór układu gazowo-powietrznego do pracy w tłoczniach gazu. Analiza została przeprowadzona na podstawie danych eksploatacyjnych polskich tłoczni gazu ziemnego umiejscowionych na trasie tranzytowego gazociągu Jamał. Trasa gazociągu obejmuje pięć tłoczni gazu (Ciechanów, Szamotuły, Zambrów, Włocławek i Kondratki), w których łącznie zainstalowano ponad 600MW mocy. W artykule przedstawiono sposób nadbudowy istniejącej jednostki turbiny gazowej układem powietrznym w różnych konfiguracjach. Zaproponowano i omówiono kilka przykładowych rozwiązań technologicznych pod kątem modernizacji istniejącej w tłoczni turbiny GT10. Jedną z zalet układów powietrznych jest możliwość pracy bez zapotrzebowania na bieżącą wodę chłodzącą. W wyniku nadbudowy uzyskuje się wyższą sprawność energetyczną instalacji, a także większą moc mechaniczną, która może być wykorzystana do napędu kompresorów gazu, bądź też w zależności od stosowanego rozwiązania technologicznego, służyć do napędu generatora energii elektrycznej. Analizę ekonomiczną przeprowadzono w zależności od wariantu wykorzystania dodatkowej mocy mechanicznej. Rozpatrywane układy zostały porównane zarówno pod względem termodynamicznym, jak i ekonomicznym z autonomiczną jednostką turbiny gazowej.

EN

The article presents the thermodynamic and economic selection of the gas turbine air bottoming cycle in gas compressor stations. The analysis was conducted based on data from Polish natural gas compressor stations located along the Yamal gas pipeline. The Yamal pipeline consists of five compressor stations (Ciechanów Szamotuły, Zambrów, Wloclawek and Kondratki). Gas compressors are powered by more than 600MW gas turbines. The article describes an update of simple gas turbine cycle by air bottoming cycle in various configurations. There are several examples of modernization the existing GT10 turbine. Air bottoming cycle configurations can be used to improve the efficiency of simple power units with gas turbines operating at locations without access to large amounts of water. As a result of the simple gas turbine unit updating, the cycle obtains a higher energy efficiency, as well as greater mechanical power, which can be used to drive compressors or generator. Considered cycles were compared in terms of thermodynamic and economic with simple unit of gas turbine.

2

Postępy w rozwoju układów μ-CHP z ogniwami paliwowymi

Jewulski J., Kupecki J., Błesznowski M.

Instal

|

2014

|

nr 1

11--15

PL

Technologia ogniw paliwowych umożliwia zmniejszenie emisji zanieczyszczeń oraz oszczędności energii i kosztów eksploatacji. Układy μ-CHP oparte na technologii ogniw paliwowych zaczynają stanowić, w chwili obecnej, w postaci instalacji demonstracyjnych, jeden z elementów składowych europejskiego systemu energetycznego. Obecnie, w trakcie realizacji jest kilkanaście europejskich programów badawczo-rozwojowych poświęconych technologii μ-CHP z ogniwami paliwowymi. Układy te charakteryzują się sprawnością elektryczną do 60% (LHV), już w zakresie mocy pojedynczych kilowatów (1-5 kW). Osiągi układów opartych na technologii ogniw paliwowych są konkurencyjne w stosunku do pozostałych technologii, np. opartych na silnikach wewnętrznego spalania lub silnikach Stirlinga. Jednostki z ogniwami stałotlenkowymi są przy tym układami wielopaliwowymi. Biorąc pod uwagę straty przesyłu energii, oszczędności paliwa w przypadku energetyki rozproszonej są znaczące w stosunku do rozwiązań konwencjonalnych. Możliwe są działania prosumenckie, w których z wykorzystaniem inteligentnego licznika, możliwy jest dwukierunkowy przesył energii elektrycznej. W analizie porównawczej typoszeregu układów μ-CHP szczególne znaczenie odgrywa jednostka μ-CHP/SOFC zasilana paliwem otrzymanym z reformingu parowego gazu ziemnego. Przeprowadzone analizy wskazują, iż właściwie zintegrowany cieplnie układ μ-CHP pokrywa zapotrzebowanie domu jednorodzinnego na energię elektryczną oraz ciepłą wodę użytkową. Prace w kierunku rozwoju wysokosprawnych jednostek kogeneracyjnych z ogniwami SOFC prowadzone są również w Instytucie Energetyki. Działania w tym zakresie skoncentrowane są na optymalizacji osiągów wybranych elementów konstrukcyjnych układu μ-CHP/SOFC, badaniach symulacyjnych i eksperymentalnych oraz wspłówdziale w instalacjach demonstracyjnych.

EN

Fuel cell technology enables energy savings, reduction of emissions and decrease in operating costs. The micro-CHP systems based on fuel cell technology are becoming, for now in the form of demonstration installations, one of the components of the European energy supply system At present, there are numerous European research and development projects targeting micro-CHP and fuel cell systems. These systems are characterised with high electrical LHV efficiency of up to 60%, already in the range of single kilowatts (1-5 kW). Performance of systems based on fuel cells is competitive with performance offered by other potential technologies such as Stirling engines and internal combustion engines. Demonstrated high efficiency of μ-CHP/SOFC units fuels interest in their implementation in distributed power generation. There are meaningful fuel savings realized, relative to traditional power generation, when transmission losses are taken into account. In addition, prosumer solutions are possible with the use of intelligent meters enabling bidirectional transmission of electricity. In the comparative analysis of μ-CHP system, particular attention is drawn by μ-CHP/SOFC system fuelled with steam reformed natural gas. The results of analysis indicate that properly integrated μ-CHP system covers demand of a single family house for electric power and hot utility water. Research and development in high efficiency solid oxide fuel cell based cogeneration systems is also carried at the Instytut Energetyki. In particular, work is concentrated on performance optimization of the μ-CHP/SOFC system components, numerical simulations, experimental studies and participation in demonstration installations.

3

Thermo-economic comparative analysis of gas turbine GT10 integrated with air and steam bottoming cycle

Czaja D., Chmielnak T., Lepszy S.

Archives of Thermodynamics

|

2014

|

Vol. 35, no. 4

83--95

EN

A thermodynamic and economic analysis of a GT10 gas turbine integrated with the air bottoming cycle is presented. The results are compared to commercially available combined cycle power plants based on the same gas turbine. The systems under analysis have a better chance of competing with steam bottoming cycle configurations in a small range of the power output capacity. The aim of the calculations is to determine the final cost of electricity generated by the gas turbine air bottoming cycle based on a 25 MW GT10 gas turbine with the exhaust gas mass flow rate of about 80 kg/s. The article shows the results of thermodynamic optimization of the selection of the technological structure of gas turbine air bottoming cycle and of a comparative economic analysis. Quantities are determined that have a decisive impact on the considered units profitability and competitiveness compared to the popular technology based on the steam bottoming cycle. The ultimate quantity that can be compared in the calculations is the cost of 1 MWh of electricity. It should be noted that the systems analyzed herein are power plants where electricity is the only generated product. The performed calculations do not take account of any other (potential) revenues from the sale of energy origin certificates.

4

Operation of a gas turbine air bottoming cycle at part load

Czaja D., Chmielniak T., Lepszy S.

Journal of Power Technologies

|

2013

|

Vol. 93, nr 5

279--287

EN

The purpose of this study is to analyze the performance characteristics of a gas turbine air bottoming cycle operating at part load conditions. The most effective option in terms of the energy efficiency of each installation is operating with a nominal load. Various applications have other needs. For example marine gas turbines should characterized by high value of efficiency in a wide range of load. There are many other examples of installation which spend most of time at power levels significantly lower than maximum. This paper presents two-shaft gas turbine air bottoming cycle. The gas turbine is coupled to the air part by means of an air heat exchanger. This configuration allows the gas turbine operating at nominal load while the cycle power output is regulated by air turbine part load. However, due to the fact that the mechanical power output ratio of the air turbine and the gas turbine is about 0.17-0.20 it is necessary to consider a variant where the gas turbine also operates at part load. Chosen results are summarized and compared with a standalone gas turbine unit.

5

Selection of the air heat exchanger operating in a gas turbine air bottoming cycle

Chmielniak T., Czaja D., Lepszy S.

Archives of Thermodynamics

|

2013

|

Vol. 34, no. 4

93--106

EN

A gas turbine air bottoming cycle consists of a gas turbine unit and the air turbine part. The air part includes a compressor, air expander and air heat exchanger. The air heat exchanger couples the gas turbine to the air cycle. Due to the low specific heat of air and of the gas turbine exhaust gases, the air heat exchanger features a considerable size. The bigger the air heat exchanger, the higher its effectiveness, which results in the improvement of the efficiency of the gas turbine air bottoming cycle. On the other hand, a device with large dimensions weighs more, which may limit its use in specific locations, such as oil platforms. The thermodynamic calculations of the air heat exchanger and a preliminary selection of the device are presented. The installation used in the calculation process is a plate heat exchanger, which is characterized by a smaller size and lower values of the pressure drop compared to the shell and tube heat exchanger. Structurally, this type of the heat exchanger is quite similar to the gas turbine regenerator. The method on which the calculation procedure may be based for real installations is also presented, which have to satisfy the economic criteria of financial profitability and cost-effectiveness apart from the thermodynamic criteria.