Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Performance of cryogenic oxygen production unit with exhaust gas bleed for sewage sludge gasification and different oxygen purities

Kaszuba Maja, Ziółkowski Paweł, Mikielewicz Dariusz

Archives of Thermodynamics

|

2023

|

Vol. 44, no 3

63--81

EN

The paper presents a thermodynamic analysis of the integration of a cryogenic air separation unit into a negative CO2 emission gas power plant. The power cycle utilizes sewage sludge as fuel so this system fits into the innovative idea of bioenergy with carbon capture and storage. A cryogenic air separation unit integrated with the power plant was simulated in professional plant engineering and thermodynamic process analysis software. Two cases of the thermodynamic cycle have been studied, namely with the exhaust bleed for fuel treatment and without it. The results of calculations indicate that the net efficiencies of the negative CO2 emission gas power plant reach 27.05% (combustion in 95.0% pure oxygen) and 24.57% (combustion in 99.5% pure oxygen) with the bleed. The efficiencies of the cycle without the bleed are 29.26% and 27.0% for combustion in 95.0% pure oxygen and 99.5% pure oxygen, respectively. For the mentioned cycle, the calculated energy penalty of oxygen production was 0.235 MWh/kgO2 for the lower purity value. However, for higher purity namely 99.5%, the energy penalty of oxygen production for the thermodynamic cycle including the bleed and excluding the bleed was indicated 0.346 and 0.347 MWh/kgO2, respectively. Additionally, the analysis of the oxygen purity impact on the carbon dioxide purity at the end of the carbon capture and storage installation shows that for the case with the bleed, CO2 purities are 93.8% and 97.6%, and excluding the bleed they are 93.8% and 97.8%, for the mentioned oxygen purities respectively. Insertion of the cryogenic oxygen production installation is required as the considered gas power plant uses oxy-combustion to facilitate carbon capture and storage method.

2

Analiza termodynamiczna i ekonomiczna wpływu objętości akumulatora ciepła na jednostkowy koszt produkcji ciepła w elektrociepłowni gazowo-parowej

Bartnik Ryszard, Buryn Zbigniew, Hnydiuk-Stefan Anna

Nowa Energia

|

2022

|

nr 3

64--79

PL

Wysoka cena gazu ziemnego (szczególnie obecnie podyktowana imperialną polityką Niemiec i Rosji), którego koszt może zatem nawet przekraczać 70-75% rocznych kosztów działania elektrociepłowni gazowo-parowych [6], powoduje często nieopłacalność ekonomiczną ich zastosowania (rys. 4, 5). Opłacalność tę można poprawić przez zastosowanie w nich akumulatorów ciepła (rys. 5). Dzięki nim w sezonie ogrzewczym w szczycie potrzeb Krajowego Systemu Elektroenergetycznego (KSE) produkowana będzie w elektrociepłown dodatkowa ilość energii elektrycznej, a w sytuacji zmniejszonego na nią zapotrzebowania w dolinie obciążenia KSE będzie miało miejsce jej obniżenie.

3

Analiza termodynamiczna i ekonomiczna hierarchicznej elektrociepłowni gazowo-gazowej sprzęgniętej ze sprężarkową pompą ciepła

Bartnik Ryszard

Nowa Energia

|

2022

|

nr 4

86--100

PL

W pracy [1] przedstawiono analizę termodynamiczną i ekonomiczną hierarchicznych elektrowni i elektrociepłowni gazowo-gazowych (rys. 1). W [2] zaprezentowano ich pracę trójgeneracyjną z wykorzystaniem ziębiarek cieplnych i sprężarkowych.

4

Analiza termodynamiczna i ekonomiczna hierarchicznej dwuobiegowej elektrowni jądrowej z dwustopniowym rozprężaniem i dwustopniowym sprężaniem w obiegu Joule’a w zakresie wysokich temperatur

Bartnik Ryszard

Nowa Energia

|

2022

|

nr 1

82--94

PL

W pracach [1, 2, 3] przedstawiono termodynamiczną i ekonomiczną analizę innowacyjnej, hierarchicznej elektrowni jądrowej z jednym, chłodzonym helem wysokotemperaturowym reaktorem HTGR (rys. 1). W elektrowni realizowane są dwa obiegi Joule’a, jeden wysokotemperaturowy, drugi niskotemperaturowy. Oba obiegi charakteryzują się pojedynczymi stopniami rozprężania i sprężania helu. W niniejszej pracy przedstawiono natomiast analizę termodynamiczną i ekonomiczną elektrowni z dwoma wysokotemperaturowymi reaktorami HTGR (rys. 2).

5

Analiza termodynamiczna i ekonomiczna hierarchicznej, dwuobiegowej elektrowni jądrowej z regeneracją ciepła

Bartnik Ryszard

Nowa Energia

|

2022

|

nr 2

86--97

PL

W pracach [1-3] przedstawiono termodynamiczną i ekonomiczną analizę hierarchicznej elektrowni jądrowej z jednym, chłodzonym helem wysokotemperaturowym reaktorem HTGR. W pracy [4] zaprezentowano natomiast analizę elektrowni z dwoma takimi reaktorami. W niniejszej pracy ponownie przeanalizowano elektrownię z dwoma reaktorami HTGR, jednak w porównaniu z [4] z tą istotną różnicą, że w wysokotemperaturowym obiegu Joule’a zastosowano regenerację ciepła (rys. 1, 2), która znacząco zwiększa jego sprawność.

6

Modeling, exergy analysis and optimization of cement plant industry

Abutorabi Hossein, Kianpour Ehsan

Journal of Mechanical and Energy Engineering

|

2022

|

Vol. 6, No 1

55--65

EN

This study investigates the recovery of wasted heat in the cement plant industries (Neka Cement Factory) in order to reduce the use of fossil fuels and greenhouse gas emissions. Cement is the most widely used man-made material. The global cement industry produces about 3.3 billion tons of cement annually. A lot of energy is needed to produce cement. About 200 kg of coal is used to produce each ton of cement. The cement industry also produces about five percent of the world's greenhouse gases. The method studied in this research is based on heat recovery from boilers installed at the outlet of a clinker cooler and a preheater in a cement factory. Due to the low temperature of the gases available, three different fluids, i.e. water, R134a and R245fa were considered as the operating fluids. Also, energy and exergy analyses are performed in a Rankin cycle and the selection of optimal parameters is considered by using genetic algorithm. The results of this study showed that water with optimized parameters leads to an increase in the production capacity from 5 to 9 MW. However, fluid R134a with optimized parameters leads to a 4% increase in exergy losses and it also increases the production capacity from 5 to 9 MW.

7

Thermodynamic Analysis and Mathematic Modeling of Waste Sludge from Drinking Water Treatment Plants

Azeddine Fantasse, El Khadir Lakhal, Ali Idlimam

Journal of Ecological Engineering

|

2022

|

Vol. 23, nr 2

140--149

EN

Water treatment annually produces a huge amount of Drinking Water Treatment Sludge (DWTS) wastes. The latter causes environmental problems in Morocco in terms of energy and pollution. Therefore, cost-effective and eco-friendly solutions for managing them should be proposed in order to reduce the frequency of storage along with transportation costs. In this paper, a thermodynamic analysis of DWTS wastes was conducted based on the isosteric heat and compensation theory. Different results concerning the mineralogical identification of sludges were established. Findings revealed that the by-product of water purification was mainly composed of aluminum, silica and iron hydroxides, with pH varying between 6.23 and 6.85. The suspended matter was between 18.3 and 19.6 m/l. The volatile matter of the three sludge samples was between 18 and 21%. The measured dry matter content was between 13.41 and 15.23%. The experimental tests were performed under temperatures from 45 and 60 °C, the experimental data of the sorption curves were fitted by using several models of correlation. Furthermore, the analysis showed that the Peleg’s model perfectly described the isotherm curves in the activities ranging from 0 to 90%. The net isosteric heats of sorption of the three hydroxide sludge from the Moroccan treatment station: Sk, Sm and Ss, were determined for desorption and adsorption. Moreover, it was revealed that the equilibrium water content rising lead contributed to the reduction of the net isosteric heat and the entropy of sorption. Finally, the enthalpy-entropy compensation showed that the sorption mechanism involved was enthalpy driven.

8

Thermodynamic analysis of the influence of potassium on the thermal behavior of kaolin raw material

Hernández-Chávez Macaria, Vargas-Ramírez Marissa, Herrera-González Ana Maria, García-Serrano Jesús, Cruz-Ramírez Alejandro, Romero-Serrano José Antonio, Sánchez-Alvarado Ricardo Gerardo

Physicochemical Problems of Mineral Processing

|

2021

|

Vol. 57, iss. 1

39--52

EN

The mineralogy and thermal properties of two kaolin clay samples from Agua Blanca (Hidalgo-México) were determined by XRD, SEM-EDS, TGA-DSC techniques. Kaolin clay A contains a higher Al2O3 and lower impurities (K2O, TiO2, Fe2O3) amount than kaolin clay B, while the SiO2 amount is similar for both kaolin clays. A theoretical approach was carried out by a thermodynamic analysis considering the chemical composition of both kaolin clay samples with the FactSage 7.3 software. Stability phase diagrams were obtained to different K2O content from 0.1 to 3 wt % and temperatures in the range from 600 to 1600°C based on the chemical composition of the kaolin clay samples. The main mineralogical compounds predicted are andalusite (Al2O3•SiO2), K-Potash feldspar (K2O•Al2O3•6SiO2), and the SiO2 polymorphs (quartz, tridymite, and cristobalite) with small amounts of ferric-pseudobrookite (Fe2O5Ti), and rutile (TiO2). As K2O content is increased, the amounts of mullite and tridymite decrease meanwhile the potash feldspar is increased at high temperatures. A liquid phase is formed at around 1350 and 1400°C for the kaolin clay samples A and B, respectively. The viscosity of the melt is increased for the evaluated K2O additions to 1400, 1500, and 1600°C.

9

Analiza termodynamiczna i ekonomiczna hierarchicznej elektrowni gazowo-gazowej współpracującej z magazynem sprężonego powietrza

Bartnik Ryszard, Kowalczyk Tomasz

Nowa Energia

|

2021

|

nr 2

18--36

PL

Naturalne puste przestrzenie w górotworze (kawerny) lub podziemne wyrobiska górnicze mogą być wykorzystywane jako magazyny sprężonego powietrza, za pomocą którego można magazynować energię elektryczną w przypadku jej nadwyżek w dolinie potrzeb elektrycznych systemu elektroenergetycznego (istotnym problemem może być nieszczelność tych przestrzeni). Stosowanym od dawna sposobem magazynowania elektryczności jest jej magazynowanie za pomocą energii potencjalnej wody w górnych zbiornikach szczytowo-pompowych elektrowni wodnych.

10

Research and development of a high-performance oxy-fuel combustion power cycle with coal gasification

Kindra Vladimir, Rogalev Andrey, Zlyvko Olga, Sokolov Vladimir, Milukov Igor

Archives of Thermodynamics

|

2021

|

Vol. 42, no 4

155--168

EN

Recent climate changes stimulate the search and introduction of solutions for the reduction of the anthropogenic effect upon the environment. Transition to the oxy-fuel combustion power cycles is an advanced method of CO2 emission reduction. In these energy units, the main fuel is natural gas but the cycles may also work on syngas produced by the solid fuel gasification process. This paper discloses a new highly efficient oxy-fuel combustion power cycle with coal gasification, which utilizes the syngas heat in two additional nitrogen gas turbine units. The cycle mathematics simulation and optimization result with the energy unit net efficiency of 40.43%. Parametric studies of the cycle show influence of the parameters upon the energy unit net efficiency. Change of the cycle fuel from natural gas to coal is followed by a nearly twice increase of the carbon dioxide emission from 4.63 to 9.92 gmCO2/kWh.

11

Thermodynamic Analysis of the Graphite Flake Formation of Low Manganese and Sulfur Gray Cast Iron

Reyes-Castellanos G., Cruz-Ramírez A., Colin-García E., Gutiérrez-Pérez V. H.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2021

|

Vol. 66, iss. 1

249--258

EN

Low manganese and sulfur gray irons were produced by adding inoculant base Fe-Si with small amounts of Al and Ca in the ladle. The effect of the cast thickness, inoculant amount and shakeout time of the green sand molds were studied on the graphite flake formation by microscopically techniques. A thermodynamic analysis was carried out for the cast iron produced with the FactSage 7.2 software. Stability phase diagrams were obtained for both gray cast irons to different manganese (0.1 to 0.9 wt.%) and sulfur (0.01 to 0.12 wt.%) amounts to 1150°C. It was shown that lower amounts of manganese and sulfur allow forming the 3Al2O3·2SiO2, Al2O3, and ZrO2 solid compounds. The thermodynamic results match with those obtained by SEM-EDS. It is possible to form MnS particles in the liquid phase when the solubility product (%Mn) × (%S) equals 0.042 and 0.039 for heats A and B, respectively.

12

Simulation tests of a VCR engine as a propulsion unit in rail vehicles

Bajerlein Maciej, Urbański Patryk

Pojazdy Szynowe

|

2020

|

Nr 4

33--44

EN

The paper presents the possibility of using a VCR engine as a driving unit of a generating set in rail vehicles. Thermodynamic analyzes of the engine were also performed. For the purposes of the research, the piston path was generated in the dynamic simulation in Solidworks to study the processes occurring during the combustion process. This path was used to simulate the AVL Fire program for the same initial conditions. Different variants of the engine cam control with the same compression ratio were compared. The article analyzed the moment and the period of time that the piston remains in the Upper Dead Center (TDC).

PL

W ramach pracy przedstawiono możliwość zastosowania silnika VCR jako jednostki napędowej zespołu prądotwórczego w pojazdach szynowych. Dokonano również analiz termodynamicznych silnika. Na potrzeby badań wygenerowano drogę tłoka w symulacji dynamicznej w programie Solidworks do badania procesów zachodzących podczas procesu spalania. Droga ta została wykorzystana do przeprowadzenia symulacji w programie AVL Fire dla jednakowych warunków początkowych. Porównane zostały różne warianty wysterowania krzywki silnika przy jednakowym stopniu sprężania. W rozpatrywanym artykule analizowano moment oraz okres czasu jaki tłok pozostaje w Górnym Martwym Położeniu (GMP).

13

Thermodynamic analysis of partial oxidation gas turbine technology

Wróbel Marlena, Kalina Jacek

Energetyka

|

2020

|

nr 8

374--379

EN

Partial oxidation gas turbine (POGT) differs from a typical gas turbine. There is used a chemical reactor in place of combustion chamber. In the reactor fuel is partially oxidized in sub-stoichiometric conditions. This type of turbine has a potential to achieve relatively high overall energy conversion efficiency because of production of two useful products – electricity and syngas. There is also potential for waste heat recovery., The POGT can be used in combination with other energy conversion technologies to generate electricity as well as heat or chemicals in a flexible manner. This study presents a thermodynamic analysis of the POGT cycle and also investigates the impact of key variables such as reactor excess air coefficient, pressure, temperature, oxidant composition, steam injection etc. on performance. The results show energy conversion efficiency, specific work, specific fuel consumption and composition of the syngas. Energy flows within the system and proportions between electric power, heat output and chemical energy output have been also determined.

PL

Turbiny gazowe częściowego utlenienia (POGT) różnią się od typowych turbin gazowych. Zamiast komory spalania, wykorzystywany jest w tym przypadku reaktor chemiczny. W tym reaktorze paliwo ulega częściowemu utlenieniu w warunkach substechiometrycznych. Ten typ turbiny posiada potencjał, aby osiągnąć stosunkowo wysoką sprawność ogólną przetwarzania energii z uwagi na wytwarzanie dwóch użytecznych produktów - elektryczności i syngazu. Jest również potencjał dla odzysku ciepła odpadowego. Turbina POGT może być wykorzystana w elastyczny sposób w kombinacji z innymi technologiami konwersji energetycznej celem produkcji energii elektrycznej, ciepła lub chemikaliów. W opracowaniu tym przedstawiona jest analiza termodynamiczna cyklu POGT, jak również badania nad wpływem zmiennych kluczowych, takich jak współczynnik nadmiaru powietrza w reaktorze, ciśnienie, temperatura, skład utleniacza, wtrysk pary itp., na wydajność. Otrzymane wyniki badań pokazują wydamość konwersji energetycznej, pracę jednostkową, jednostkowe zużycie paliwa i skład syngazu. Określono również przepływy energii w systemie oraz proporcje pomiędzy energią elektryczną, wydajnością cieplną oraz wydajnością energii chemicznej.

14

Efektywność energetyczna adiabatycznych oraz izotermicznych układów CAES

Kotowicz Janusz, Kwiatek Bartosz, Brzęczek Mateusz

Rynek Energii

|

2019

|

Nr 1

74--81

PL

Niniejszy artykuł poświęcony został analizie wpływu wybranych parametrów na efektywność termodynamiczną systemów magazynowania energii w sprężonym powietrzu. Rozpatrzone zostały różne struktury układu CAES (ang. Compressed Air Energy Storage) typu adiabatycznego przy wykorzystaniu akumulacji ciepła w oleju termalnym oraz układ z realizacją niemal izotermicznego procesu sprężania i rozprężania. W artykule zaprezentowane zostały struktury analizowanych instalacji magazynowania energii, wykorzystane założenia oraz rezultaty analizy. Na potrzeby obliczeń zastosowano model gazu rzeczywistego, a uzyskane wyniki posłużyły do wyznaczenia charakterystyk efektywności energetycznej. Określono między innymi wpływ ciśnienia magazynowania powietrza oraz względnych strat ciśnienia w obrębie wymienników ciepła na sprawność układów. Analizy dowiodły możliwości uzyskania sprawności ponad 70% dla układów adiabatycznych oraz 65,6% dla układów izotermicznych przy pominięciu strat ciśnienia. Wykazano jednak istotny ich wpływ na sprawność – w skrajnym przypadku straty te mogą ograniczyć sprawność instalacji izotermicznej niemal o 26,5 punktów procentowych.

EN

This article is devoted to the analysis of the impact of selected parameters on the thermodynamic efficiency of compressed air energy storage systems. Various structures of adiabatic CAES (Compressed Air Energy Storage) plant with thermal energy storage using thermal oil and a system with near isothermal compression and expansion process were analyzed. This paper presents the structures of the analyzed energy storage systems, adopted assumptions and results of the conducted analysis. Calculations were based on the real gas model and obtained results were further used to plot the energy efficiency characteristics. Among other things, the influence of the air storage pressure and the relative pressure loss within the heat exchangers on system efficiency were taken into account and determined. Analyzes have shown the possibility of achieving over 70% efficiency for adiabatic system and 65.6% for isothermal system while assuming that pressure losses are neglected. However, their significant impact on efficiency has been observed – in an extreme case, these losses can lead to reduction of the isothermal installation efficiency by almost 26.5 percentage points.

15

Concept of the thermal integration of the compressed air energy storage system with the power plant

Bartela Łukasz, Waniczek Sebastian, Lutyński Marcin

Journal of Power Technologies

|

2019

|

Vol. 99, nr 3

176--186

EN

The article presents the concept of an innovative hybrid system that integrates the compressed air energy storage system with a conventional power plant. Using simple mathematical models, the proposed hybrid system was compared with the classic adiabatic system. The article also presents the results of more detailed thermodynamic analyzes for the compressed air energy storage system, which has been thermally integrated with the 600 MW coal-fired power plant. The first stage of integration enables the storage system to utilize the heat of compressed air (air cooling) for condensate heating, which results in partial replacement of the low-pressure regeneration of power unit and subsequently power increase. The second stage of integration allows to heat the air during discharging of the energy storage system before air expanderusing the heat of superheated steam which is directed from the steam turbine bleeding to the high pressure regeneration exchanger. Such organized integration, although contributing to the decrease in the efficiency of the power unit, allows to eliminate the need for gaseous fuel in the energy storage system, as in the case of diabatic systems, or heat storage, as in the case of adiabatic systems.Three variants of the hybrid system were analyzed. The evaluation of hybrid system variants was made using the energy storage efficiency defined in the article.

16

Prechamber optimal selection for a two stage turbulent jet ignition type combustion system in CNG-fuelled engine

Pielecha Ireneusz, Bueschke Wojciech, Skowron Maciej, Fiedkiewicz Łukasz, Szwajca Filip

Combustion Engines

|

2019

|

R. 58, nr 1

16--26

EN

Searching for further reduction of fuel consumption simultaneously with the reduction of toxic compounds emission new systems for lean-mixture combustion for SI engines are being discussed by many manufacturers. Within the European GasOn-Project (Gas Only Internal Combustion Engines) the two-stage combustion and Turbulent Jet Ignition concept for CNG-fuelled high speed engine has been proposed and thoroughly investigated where the reduction of gas consumption and increasing of engine efficiency together with the reduction of emission, especially CO2 was expected. In the investigated cases the lean-burn combustion process was conducted with selection of the most effective pre-combustion chamber. The experimental investigations have been performed on single-cylinder AVL5804 research engine, which has been modified to SI and CNG fuelling. For the analysis of the thermodynamic, operational and emission indexes very advanced equipment has been applied. Based on the measuring results achieved for different pre-chamber configurations the extended methodology of polioptimization by pre-chamber selection and the shape of main chamber in the piston crown for proposed combustion system has been described and discussed. The results of the three versions of the optimization methods have been comparatively summarized in conclusions.

17

Thermodynamic assessment of crude distillation units: case studies of Nigeria refineries

Osuolale Funmilayo Nihinlola, Anozie Ambrose Nwora

Archives of Thermodynamics

|

2019

|

Vol. 40, no 4

83--102

EN

This paper presents the results of thermodynamic analysis of the crude distillation units of two refineries in Nigeria. The analysis was intended to assess the thermodynamic efficiencies of the refineries and proffer methods of improving the efficiencies. Presented results show the atmospheric distillation units of the refineries have 33.3% and 31.6% exergetic efficiencies and 86.5% and 74.6% energetic efficiencies, respectively. Modifications of the operating and feed conditions of the refineries resulted in increased exergetic efficiencies for as much as 62.3% and 38.7% for the refineries. Thermodynamic analysis of the refineries can bring about efficiency improvement and effectiveness of the refineries.

18

A thermodynamic analysis of a gas-steam turbine incorporating a full model of a spray – ejector condense

Ziółkowski P.

Transactions of the Institute of Fluid-Flow Machinery

|

2018

|

nr 139

63--96

EN

The speciﬁc issues that occur in the mathematical modelling of a spray-ejector condenser have been presented. The results of a thermodynamic analysis of a steam-gas turbine cycle have been obtained by computational ﬂow mechanics code. The main aim of the spray-ejector condenser is simultaneously condensing steam and compressing CO2 from the condensation pressure to about 100 kPa. Hence, the most important innovation of this steam-gas cycle emerges as the enhanced condensation, which is based on the nano-injection of cold water and a jet-powered compression of CO2 performed in the spray-ejector condenser.

19

Ku zeroemisyjnej energetyce gazowej

Ziółkowski P.

Rynek Energii

|

2018

|

Nr 6

34--41

PL

W pracy krótko omówiono trendy wprowadzane w obiegach gazowych z zastosowaniem oksyspalania. Następnie przedstawiono rozwiązanie nowego układu opartego na wykorzystaniu dwóch urządzeń o wzmożonej konwersji energii, a mianowicie „mokrej komory spalania” i „skraplacza natryskowo-strumieniowego”. Zaproponowany obieg gazowo-parowy realizowany jest w jednej turbinie, która ma zalety zarówno turbiny gazowej (wysokie temperatury wlotowe) jak i turbiny parowej (pełna ekspansja do próżni). W oparciu o analizy termodynamiczne (przeprowadzane kodami CFM) określono sprawność układu z zastosowaniem oksyspalania i wychwytem dwutlenku węgla. Motywacją do podjęcia niniejszej pracy jest potrzeba dywersyfikacji źródeł energii oraz poszukiwanie nowych rozwiązań elektrowni również kompaktowych. Aby uzyskać kompaktowość obiektu, należy pozbyć się największych gabarytowo aparatów obiegu, którymi są: parowy kocioł odzyskowy oraz konwencjonalny kondensator pary. Wymaga to opracowania nowych, nietypowych urządzeń, ale w zamian otrzymuje się na tyle istotne zmniejszenie gabarytów, że takie elektrownie mogą być przyszłością miast, gdzie łatwo można byłoby je dopasować do potrzeb użytkowników, w tym również do produkcji ciepła.

EN

This paper briefly discusses the trends introduced in gas cycles with the use of oxy combustion. Then the solution of a new system based on the use of two devices with enhanced energy conversion, namely "wet combustion chamber" and "spray-ejector condenser" was presented. The proposed gas-steam cycle is realized in one turbine, which has the advantages of both a gas turbine (high inlet temperatures) and a steam turbine (full expansion into a vacuum). Based on thermodynamic analyzes (carried out with CFM codes), the efficiency of the system with the use of oxy-combustion and carbon dioxide capture was determined. The motivation to undertake this work is the need to diversify energy sources and to search for new solutions for power plants, also compact ones. In order to achieve the compactness of the facility, it is necessary to eliminate the largest cycle apparatus, like the steam recovery boiler and a conventional steam condenser. This requires the development of new, unusual equipment, but in return you get such a significant reduction in size that such power plants may be the future of cities, where they could be easily adapted to the needs of users, including the production of heat.

20

Integracja turbiny gazowej z silnikiem Stirlinga i odzyskiem ciepła

Kotowicz J., Brzęczek M.

Rynek Energii

|

2018

|

Nr 2

55--62

PL

W artykule przedstawiono analizę termodynamiczną turbiny gazowej z chłodzeniem powietrznym otwartym (konwekcyjnym) współpracującej z silnikiem Stirlinga dla dwóch założonych wartości stosunku ciśnień w sprężarce powie-trza (β = 23 oraz β = 29). Integracja bazuje na wykorzystaniu ciepła powietrza chłodzącego układ łopatkowy ekspandera turbiny gazowej jako górnego źródła ciepła w silniku Stirlinga. Jako jednostki referencyjne przyjęto turbiny gazowe z zastosowaną chłodnicą powietrza chłodzącego dla tych samych wartości sprężu β. W pracy przedstawiono analizowane struktury turbin gazowych, ich założenia, metodologię obliczeń oraz wyniki analizy. Rezultaty analizy dowodzą, iż implementacja silnika Stirlinga na nitce powietrza chłodzącego turbinę powoduje wzrost sprawności elektrycznej netto całego układu nawet o 1,22 punktu procentowego dla β = 29. W przeciwieństwie do zastosowania chłodnicy powietrza chłodzącego rozwiązanie z zastosowaniem silnika Stirlinga może być wykorzystane zarówno w turbinach gazowych pracujących w układach kombinowanych jak i tych funkcjonujących jako jednostki autonomiczne.

EN

This paper presents the thermodynamic analysis of a gas turbine with the air-open cooling (convective) integrated with the Stirling engine for two assumed pressure ratios in air compressor (β = 23 and β = 29). Integration is based on heat use of the cooling air in gas turbine as upper heat source in Stirling engine. As the reference unit Authors chosen the gas turbines with the cooling air cooler for the same pressure ratios β. The analyzed gas turbine structures, their assumptions, calculation methodology and results of the analysis were presented in the paper. The results of the analysis show that the implementation of the Stirling engine on the turbine cooling air thread increases the net efficiency of the entire system by as much as 1.22 percentage points for β = 29. In contrast to the use of a cooling air cooler, the solution using the Stirling engine can be used both in gas turbines working in combined systems as well as those operating as autonomous units.