Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Energy and economic effectiveness of gas-steam combined heat and power plants fired with natural gas

Zaporowski B.

Archiwum Energetyki

|

2012

|

T. 42, nr 1

123-137

EN

The paper presents the energy and economic effectiveness analysis of technological systems of natural gas fired gas-steam combined heat and power (CHP) plants, operating in district heating systems. The analysis was performed for the following technological systems of gas-steam CHP plants: (1) gas-steam CHP plant with two-pressure heat recovery steam generator (HRSG) and extraction-condensing steam turbine, and (2) gas-steam CHP plant with three-pressure HRSG and extraction-condensing steam turbine. For particular kinds of technological systems of gas-steam CHP plants there were determined the following quantities characterizing their energy effectiveness: annual efficiency of electricity produced in cogeneration, annual efficiency of heat produced in cogeneration, annual overall efficiency, power to heat ratio and primary energy savings (PES). In the second part of the paper there is presented the analysis of the following quantities characterizing the economic effectiveness of natural gas fired gas-steam CHP plants: net present value (NPV), internal rate of return (IRR) and unitary electricity generation costs (EGC). The results of performed calculations of these quantities are presented in figures and in table.

PL

W pracy przedstawiono analizę efektywności energetycznej i ekonomicznej układów technologicznych elektrociepłowni gazowo-parowych opalanych gazem ziemnym, pracujących w miejskich systemach ciepłowniczych. Analiza była wykonana dla następujących układów technologicznych elektrociepłowni gazowo-parowych: 1) elektrociepłowni gazowo-parowej z dwuciśnieniowym kotłem odzysknicowym i upustowo-kondensacyjną turbiną parową i 2) elektrociepłowni gazowo-parowej z trójciśnieniowym kotłem odzysknicowym i upustowo-kondensacyjną turbiną parową. Dla każdego z tych układów były wyznaczane następujące wielkości, charakteryzujące ich efektywność energetyczną: średnioroczna sprawność wytwarzania energii elektrycznej w skojarzeniu, średnioroczna sprawność wytwarzania ciepła w skojarzeniu, średnioroczna sprawność ogólna elektrociepłowni, wskaźnik skojarzenia oraz oszczędność energii pierwotnej. W drugiej części pracy jest przedstawiona analiza następujących wielkości charakteryzujących efektywność ekonomiczną elektrociepłowni gazowo-parowych opalanych gazem ziemnym: wartości bieżąca netto (ang. net present value - NPV), wewnętrznej stopa zwrotu (ang. internal rate of return IRR) oraz jednostkowych kosztów wytwarzania energii elektrycznej. Wyniki wykonanych obliczeń tych wielkości są przedstawione na wykresach i w tablicy.

2

Analiza efektywnosci elektrowni gazowo-parowej z kotłem dwuciśnieniowym

Kotowicz J.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2003

|

z. 202

85--96

PL

W artykule przedstawiono dwie metodologie okreslenia sprawności elektrowni gazowo-parowych. Główną uwagę skupiono na wyznaczeniu maksymalnej sprawnosci części parowej układu i odpowiadających jej parametrów. Opracowane metodologie pozwalają wyznaczyc sprawność badanych układów w funkcji temperatury na wlocie do turbiny gazowej i stopnia sprężania przy optymalnej części parowej układu. Obliczenia wykonano dla elektrowni z kotłem dwuciśnieniowym.

EN

The paper deals with two methods of determining the efficiency of combined gas-and-steam power stations. For each of the examples of calculations have been quoted. These two methods permit to determine the efficiency of investigated system as a function of temperature at the inlet to the gas turbine and the compression ratio for the optimal steam part of the system. Calculations have been carried out for power station with a double- pressure waste-heat boiler.

3

Analiza termodynamiczna i ekonomiczna skojarzonego wytwarzania ciepła i energii elektrycznej w układach gazowo-parowych

Bartnik R.

Zeszyty Naukowe. Energetyka / Politechnika Śląska

|

2002

|

z. 136

9-215

PL

W pracy przedstawiono kompleksową analizę efektywności termodynamicznej i ekonomicznej skojarzonego wytwarzania ciepła i energii elektrycznej w układach gazowo-parowych szeregowych, w których spalanym paliwem jest gaz ziemny, oraz w układach gazowo-parowych dwupaliwowych (węglowo-gazowych) sprzężonych szeregowo i równolegle, jako rozwiązań standardowych. Układy dwupaliwowe stanowią bowiem ważny potencjał modernizacyjny i rozwoju krajowej energetyki, opartej w znacznym stopniu na spalaniu węgla kamiennego i brunatnego. Sformułowano metodologię oraz algorytmy postępowania przy doborze optymalnych rozwiązań układów gazowo-parowych opartych na spalaniu gazu ziemnego i układów dwupaliwowych. Na podstawie wyników bezwymiarowych rozważań opracowano wiele wykresów, mających ogólny charakter, pozwalających na optymalny dobór urządzeń i termodynamicznych parametrów pracy tych układów. Jako kryterium optymalizacji rozpatrzonych układów przyjmowano maksimum efektu ekonomicznego ich pracy, a tam, gdzie występuje niepewność co do wyników analizy ekonomicznej, chociażby ze względu na trudności przewidywania zmian cen nośników energii w okresie działania rozpatrywanego urządzenia, kryterium maksimum mocy, jaką można wygenerować w turbozespole parowym (maksimum sprawności elektrycznej - egzergetycznej - części parowej). W pracy przedstawiono ponadto metodologię i wyniki wielowariantowych obliczeń wyceny wartości rynku ciepła i energii elektrycznej zasilanego z elektrociepłowni gazowo-parowej.

EN

The complex analysis of thermodynamic and economic effectiveness of the combined production of heat and power in the combined-cycle plants is presented in the work. The analysis takes into account natural gas fuelled gas and steam turbine serial systems and dual fuel gas-coke serial and parallel systems as the standard solution. Dual fuel schemes make an important potential for modernization and development of the national energy system, mainly based on hard and black coal. Methodology and algorithms for selecting optimal solutions of natural gas and dual fuel combined-cycle heat and power plants have been developed. Basing on nondimensional analysis a number of generalized relationships has been worked out. These are presented in the form of charts that might be used for the optimal machinery sizing as well as for selection of its optimal operational thermodynamic parameters. The economic effectiveness of the system operation is selected as the primary objective function to be maximized in the optimisation procedure. In the cases where the results are of high uncertainty, for instance because of the nonpredictable variations in fuel and energy prices, the criterion of maximum the steam turbine power (maximum electric - exergetic - efficiency of the steam turbine plant) is used. In the work, results of multi-variant calculations of assessment of value of heat and electricity market supply from the combined-cycle gas and steam turbine plants are also presented.

4

Analiza efektywności wybranych układów z turbiną gazową

Kotowicz J.

Zeszyty Naukowe. Energetyka / Politechnika Śląska

|

2002

|

z. 138

7-204

PL

W pracy przedstawiono termodynamiczne i ekonomiczne aspekty modelowania wybranych układów z turbiną gazową. W szczególności dotyczy to: autonomicznych instalacji turbin gazowych, instalacji turbin gazowych z kotłem odzyskowym, elektrowni gazowo-parowych. Opracowano metodologie i algorytmy postępowania w celu wyznaczenia charakterystyk termodynamicznych i ekonomicznych badanych instalacji. Charakterystyki te w większości przypadków określono w funkcji stosunku ciśnienia w sprężarce instalacji turbiny gazowej przy zadanych (i różnych) temperaturach spalin na wylocie z komory spalania. Zbadano wpływ wybranych wielkości na przebieg tych charakterystyk. Dobrano optymalne ze względu na wybraną charakterystykę parametry pracy badanych układów. Przy badaniu autonomicznej instalacji zdefiniowano i wyznaczono w postaci wzorów i wykresów charakterystyki termodynamiczne, w tym głównie sprawności i pracy jednostkowej oraz stosunku strumienia powietrza do strumienia paliwa doprowadzonego do komory spalania. Wielkości te mają istotne znaczenie dla analiz pozostałych układów. Dla instalacji turbiny gazowej z kotłem odzyskowym zaproponowano i obliczono współczynniki pozwalające określić zmiany charakterystyk sprawności i pracy jednostkowej oraz innych wielkości termodynamicznych w stosunku do instalacji turbiny pracującej autonomicznie. Wprowadzono inne miary oceny efektywności energetycznej tego układu. Opracowane metodologie doboru optymalnych parametrów do części parowej elektrowni gazowo-parowych szczegółowo przedstawiono dla układu jedno- i dwuciśnieniowego. Jako kryterium doboru optymalnych parametrów wybrano maksymalną sprawność wytwarzania energii elektrycznej. Szczególną uwagę zwrócono na sformułowanie założeń i warunki, jakie muszą spełniać wybrane parametry w charakterystycznych punktach obiegu. Badania elektrowni gazowo-parowych prowadzono dla układów o różnych strukturach zarówno z kotłem odzyskowym jednociśnieniowym, jak i dwuciśnieniowym (z przegrzewem międzystopniowym i bez niego) oraz z kotłem trój ciśnieniowym i przegrzewem międzystopniowym. Pokazano różne metodologie określenia charakterystyk, w tym również wyznaczono maksymalną sprawność wytwarzania energii elektrycznej i odpowiadający jej spręż w funkcji temperatury na wylocie z komory spalania. W trakcie analiz ekonomicznych badanych układów rozważano różne mierniki oceny efektywności ekonomicznej. Szczególną uwagę skupiono na opracowaniu metodologii określenia dopuszczalnej ceny paliwa i minimalnej ceny sprzedaży energii elektrycznej. Opracowane metodologie i algorytmy pozwalają na analizę efektywności badanych instalacji z turbinami gazowymi.

EN

The paper deals with the thermodynamic and economical aspects of modeling some selected systems with a gas turbine. In particular this concerns autonomous installations of gas turbines, installations of gas turbines with a waste-heat boiler and gas-and-steam power stations. Methods and algorithms have been developed to determine the thermodynamic and economical characteristics of the investigated installations. These characteristics have been in most cases as a function of the pressure ratio in the compressor of the gas turbine installation, the temperature of the flue gases at the outlet of the combustion chamber being given (or varied). The influence of selected quantities on the course of these characteristics has been investigated. The optimal working parameters of these systems have been chosen with respect to the selected characteristics. While investigating such an autonomous installation the thermodynamic characteristics were defined and determined in the form of formulae and graphs, mainly however the efficiency and work per unit as well as other thermodynamic quantities related with the installation of an autonomously operating turbine. Additional measures of assessing the energy effectiveness of this system have been introduced. Elaborated methods of choosing the most optimal parameters for the steam part of gas-and-steam power stations have been presented in more detail concerning single - and double-pressure systems. As criteria for the choice of optimal parameters the maximum efficiency of the production of electric energy was applied. Special attention was paid to the formulation of assumptions and to the conditions which must be satisfied by the chosen parameters in characteristic points of the cycle. Investigations on gas-and-steam power stations concerned mainly systems with various structures, both with a single-pressure and a double pressure waste-heat boiler with reheat and without it as well as a triple pressure waste-heat boiler and reheat. Various methods of determining these characteristics have been shown, including the determination of the maximum economical efficiency in the production of electric energy and the corresponding compression as a function of temperature at the outlet of the combustion chamber. In the course of carrying out economical analyses of the investigated systems also other measures of assessing the economical effectiveness have been considered. Special attention was paid to the elaboration of a method of determining the permissible price of fuel and the minimum selling price of electricity. These methods and algorithms permit to analyses the effectiveness of the investigated installations with gas turbines.

5

Analiza efektywności elektrowni gazowo-parowych - układ z trójciśnieniowym kotłem i przegrzewem międzystopniowym

Kotowicz J.

Archiwum Energetyki

|

2002

|

T. 31, nr 1/2

29-49

PL

W artykule przedstawiono metodologię obliczeń optymalnego ze względu na sprawność wytwarzania energii elektrycznej układu gazowo-parowego. Opracowana metodologia pozwala określić optymalną ze względu na sprawność wytwarzanie energii elektrycznej w całym układzie jego część parową. Dla maksymalnej mocy części parowej układu wykorzystując opracowaną metodologię można wyliczyć sprawność układu kombinowanego w funkcji jedynie dwóch zmiennych: t3alfa, ßC - co z kolei pozwala określić optymalny dla danej t3alfa stosunek ciśnień ßCopt. Do badań wybrano układ gazowo-parowy z kotłem trójprężnym i przegrzewem międzystopniowym, pokazano wpływ wybranych parametrów na sprawność tego układu, w szczególności wpływ: parametrów pary, temperatury spalin na dolocie do turbiny gazowej (t3alfa), stosunku ciśnień w sprężarce powietrza (ßC). W artykule pokazano rezultaty obliczeń sprawności dla 8(12) mniejsze lub równe ßC mniejsze lub równe 30 i 1150 mniejsze lub równe t3alfa mniejsze lub równe 1400 st.C. Przedstawiona metodologia pozwala właściwie dobrać parametry w części parowej i gazowej układu ze względu na maksymalną sprawność wytwarzania energii elektrycznej w analizowanym układzie. W zakresie badanym maksymalna sprawność układu wyniosła 57,22%. Dla elektrowni o takiej sprawności i określonej mocy (Nel) wyznaczono dopuszczalną cenę paliwa jaką może ona zapłacić aby nie generować strat ekonomicznych (NPV=0). Cenę tę wyznaczono jako funkcję: nakładów inwestycyjnych na budowę elektrowni, ceny sprzedaży energii elektrycznej, ekwiwalentnego czasu pracy z mocą Nel.

EN

The paper deals with methods of calculating the optimal gas-steam cycles, taking into consideration the efficiency of generating electric energy. These methods permit to determine its optimal steam part within the whole system. For the maximum power-rating of the steam part the efficiency of a combined cycle can be calculated as a function of only two variables, t3alfa and BetaC. Investigations have been carried out on a gas-steam cycle with three pressure levels with reheating, showing the influence at some selected parameters on the system efficiency, particularly the influence of steam parameters, the temperature of combustion gases at the gas turbine inlet (t3alfa) and the pressure ratio in the air compressor (BetaC). The paper provides the results of calculations concerning the efficiency at 8(12) _ BetaC _ 30 and 1150_ t3alfa _ 1400 °C. The presented method permits the selection of adequate parameters in the steam part as well as in the gas part of the system with regard to the maximum efficiency of generating electric energy in the analyzed system. In the investigated range, the maximum efficiency of the system approached 57,22%. For a power plant with such an efficiency and a determined power-rating.

6

Optymalizacja termicznych parametrów pracy jedno- i dwuciśnieniowej części parowej elektrociepłowni gazowo-parowej

Bartnik R.

Archiwum Energetyki

|

2001

|

T. 30, nr 1/2

75-106

PL

W artykule przedstawiono metodologię i wyniki wielowariantowych obliczeń doboru optymalnych ciśnień pary świeżej wysoko- i niskociśnieniowej, produkowanej w kotle odzyskowym w elektrociepłowni gazowo-parowej. Jako kryterium optymalizacji przyjęto maksimum sprawności egzegerycznej układu.

EN

The methods and results for the multi-criterial optimization of the high and low pressure parameters of fresh steam are presented in the paper. The steam is produced in a heat recovery steam generator of combined heat and power station. The maximum energy efficiency of the combined gas-steam cycle has been selected as the objective function in the optimization procedure.