Výroba elektrickej energie z regeneratívnych zdrojov pomocou ORC-zariadení

Transkript

1 Výroba elektrickej energie z regeneratívnych zdrojov pomocou ORC-zariadení Prednáška Dipl.Ing. Juraj Kónya, Viessmann s.r.o. 32. Konferencia priemyselných energetikov októbra 2009 v Papradne Považská Bystrica

2 Leistungsbereich 300 bis 2400 kwel

3 Výroba elektrickej energie z biomasy Spaľovanie >1 Splyňovanie <1 Stav techniky Parná turbína Organic Rankine Cycle Parný motor Plynový motor Diesel - Otto Motor (Pyrolýza) Stirlingov motor Plynová turbína Kalina cyklus IGCC - zariadenie Vzduchová tuŕbína Priama plynová turbína Inverzná plynová turbína Cheng Cyklus (STIG) Palivový článok

4 Elektrická účinnosť pri výrobe elektrickej energie z biomasy Elektrischer Wirkungsgrad bei Stromerzeugung aus Biomasse 60% Brennstoffzelle mit Gas- oder Dampfturbine 50% Elektrischer Wirkungsgrad 40% 30% 20% Brennstoffzelle Mitverbrennung Cheng Cycle Gas Turbine Gasmotor Dampfturbine Stirling ORC IGCC 10% Dampfmotor Elektrische Leistung MWel

5 Rankinov cyklus v T-S Diagrame Wasser T ( C) K r s = T Zohrievanie (Privádzanie tepla) 2 3 Vyparovanie 3 4 Expanzia (Turbína) 4 5 Regenerácia (Odovzdávanie tepla na výstup) 5 6 Kondenzácia (Odber tepla) 6 1 Zvyšovanie tlaku pomocou obehového čerpadla s (kj/kgk) Organisches Medium 1 2 Zohrievanie (Privádzanie tepla) 2 3 Vyparovanie 3 4 Prehrievanie 4 5 Expanzia (Turbína) 5 6 Kondenzácia (Odber tepla) 6 1 Zvyšovanie tlaku pomocou čerpadla T ( C) K 3 4 s (kj/kgk)

6 Parný proces pre výrobu elektrickej energie z biomasy A Parný systém Parná turbína C Biomass B 3 B G 14 D 1 Spaľovanie 2 Parný kotol 3 Parný bubon 4 Prehrievač 5 Economizér 6 Predohrev spaľovacieho vzduchu 7 Vysokotlaký parný rozdeľovač 8 Redukčná stanica tlaku 9 Nízkotlaký zberač pary 10 Odplyňovák/ Napájacia nádrž 11 Turbína 12 Generátor 13 Parný By-pass 14 Spotrebič tepla 15 Suchý chladič 16 Zberná nádrž kondenzátu 17 Kondenzátne čerpadlo 18 Npájacie čerpadlo 19 Chemická príprava vody Spaľovanie Kondenzátny systém Vykurovací systém A C Spaľovací vzduch K čisteniu spalín

7 Organický Rankinov Cyklus (obvyklý) D Termoolejový systém ORC - Proces E Biomass C 2 1 Spaľovanie B 320 C / 10 bar 240 C 7 B 80 C 5 A 170 C C / 10 bar C G C / 0,2 bar C 60 C C / 0,2 bar Vykurovací systém 1 Spaľovanie 2 Termoolejový výmenník 3 Termoolejový ekonomizér 4 Economizér vykurovacej vody 5 Predohrev spaľovacieho vzduchu 6 ORC výparník 7 Primárne čerpadlo 8 Turbína 9 Generátor 10 Regenerátor 11 Kondenzátor 12 ORC obehové čerpadlo 13 Obehové čerpadlo vykurovania 14 Spotrebič tepla A C D E Spaľovací vzduch K čisteniu spalín Od vykurovacej spiatočky K vykurovaciemu výstupu

8 Organický Rankinov Cyklus (princíp čiastočného prietoku) Termoolejový systém ORC - Proces B 170 C Biomass C C / 10 bar A C 100 C C / 10 bar G 230 C / 0,2 bar C 60 C 95 C / 0,2 bar 15 1 Spaľovanie 2 Termoolejový výmenník 3 Economizer I 4 Economizer II 5 ORC výparník 6 Primárne čerpadlo 7 Dodatočný ORC výmenník 8 Predohrev spaľovacieho vzduchu 9 Turbína 10 Generátor 11 Regenerátor 12 Kondenzátor 13 ORC obehové čerpadlo 14 Obehové čerpadlo vykurovania 15 Spotrebič tepla Spaľovanie 80 C 13 Vykurovací systém A B Spaľovací vzduch K čisteniu spalín

9 Organic Rankine Cycle (andere) Energiefluß- Diagramm Biomasse 100 % Wärmeverluste der Feuerung 1.2 % Feuerung 950 C Rauchgas 99.9 % ECO II 8.7 % Luftvorwärmer 3.1 % Thermalöl Erhitzer 67.3 % ECO I 9.8 % Rauchgasverluste 11.0 % 170 C Thermalöl 77.1 % Wärmeverluste Thermoölkreis 1.3 % Verdampfer und Vorwärmer 75.8 % Wärmeverluste ORC-Prozeß 0.8 % ORC-Prozeß 75.0 % Mechanische und elektrische Verluste 0.8 % Turbine 14.5 % Kondensator 60.5 % Heizwasser 60 / 80 C El. Leistung 13.7 % Heizung 71.2 % Rostkühlung 2.0 %

10 Organic Rankine Cycle (Adoratec) Energy Flow Diagram Biomasse 100 % Feuerung 950 C Wärmeverluste der Feuerung 1.2 % Rauchgas 99.9 % Thermalöl Erhitzer 67.3 % ECO I 9.8 % Rauchgasverluste 11.0 % ECO II 11.8 % Thermalöl 88.9 % 170 C Wärmeverluste Thermalölkreis 1.3 % Evaporater and Pre-Heater 84.5 % Wärmeverluste ORC-Process 0.8 % ORC-Process 83.7 % Mechanische und elektrische Verluste 0.9 % Turbine 16.1 % Kondensator 67.6 % Heizwasser 60 / 80 C El. Leistung 15.2 % Heizung 69,6 % Luftvorwärmer 3.1 % Rostkühlung 2.0 %

11 Organický Rankinov Cyklus Podstatné výhody Organického Rankinovho Cyklu Jednoduchá regulácia Vysoký prevádzkový rozsah ( %) Vysoká účinnosť v celom prevádzkovom rozsahu Nízke teploty a tlaky Jednoduchá a kompaktná koncepcia zariadenia Nízke investičné náklady Nízke prevádzkové náklady Nízke nároky na údržbu Bezobslužná prevádzka Osvedčená technika Jednoduchá integrácia do jestvujúcich zariadení

12

13

14 Príklady ORC Biomasová tepláreň Schluderns Glurns Tepláreň na zásobovanie miestnej siete teplom ORC Modul AD 270 TF-plus Svorkový výkon generátora Výkon vykurovania 270 kw el kw th ORC Biomasová tepláreň EPC-Torgau Tepláreň na výrobu tepla pre peletáreň 2 ks. ORC Modul AD 1600 TF-plus Celkový svorkový výkon generátorov kw el Celkový výkon vykurovania kw th

15 2 Organický Rankinov Cyklus (Využitie odpadného tepla z kogenerácie) 1 G G 6 1 Bioplynová kogeneračná jednotka 2 Termoolejový výmenník s By-passom 3 Termoolejové obehové čerpadlo 4 ORC výparník 5 ORC turbína 6 Generátor 7 Regenerátor 8 Kondenzátor 1 ORC obehové čerpadlo 3 7 A Ku chladiacemu zariadeniu alebo využitie tepla 1 G A ORC - Modul 1 G

16 Organický Rankinov Cyklus (Využitie priemyselnéo odpadného tepla) G 8 1 Kupolofenanlage 2 Vysokoteplotný termoolejový výmenník 3 Nízkoteplotný termoolejový výmenník 4 Termoolejové obehové čerpadlo 1 ORC Výparník 6 Čiastočne prietočný výmenník 7 ORC-turbína 8 Generátor 9 Regenerátor 10 Kondenzátor 11 ORC-obehové čerpadlo B 3 9 A B C Ku chladiacemu zariadeniu alebo využitie tepla Palivo Komín 6 A ORC - Modul C

17

18

19

20 Ďakujeme za pozornosť a tešíme sa na Váš kontakt! Viessmann s.r.o. Ivanská cesta Bratislava