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. VII. ISBF v Bratislave

2

3 Výroba elektrickej energie z biomasy Spaľovanie l>1 Splyňovanie l<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% E le k tr is c h e r W ir k u n g s g ra d 40% 30% 20% Brennstoffzelle Mitverbrennung Cheng Cycle Gas Turbine Gasmotor Dampfturbine Stirling ORC IGCC 10% Dampfmotor Elektrische Leistung MW el

5 Rankinov cyklus v T-S Diagrame Wasser T ( C) K r Ds = 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 A Parný proces pre výrobu elektrickej energie z biomasy 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 OrganickýRankinov 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 OrganickýRankinov 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 % Mechanische und elektrische Verluste 0.8 % Turbine 14.5 % Kondensator 60.5 % ORC-Prozeß 75.0 % 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 % Mechanische und elektrische Verluste 0.9 % Turbine 16.1 % Kondensator 67.6 % ORC-Process 83.7 % Heizwasser 60 / 80 C El. Leistung 15.2 % Heizung 69,6 % Luftvorwärmer 3.1 % Rostkühlung 2.0 %

11 OrganickýRankinov 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 Adoratec ORC Štandardné moduly Pre KVET z biomasy Modul Potrebný spaľovací výkon kw th Svorkový výkon generátora kw el Vykurovací výkon kw th AD 315 TF-plus AD 355 TF-plus AD 400 TF-plus AD 450 TF-plus AD 500 TF-plus AD 560 TF-plus AD 650 RF-plus AD 750 TF-plus AD 850 TF-plus AD 1000 TF-plus AD 1100 TF-plus AD 1250 TF-plus AD 1400 TF-plus AD 1600 TF-plus Uvedené výkony sú vzťahované na výstupnú teplotu vykurovacej vody 80 C. Vyššie teploty sú možné za cenu nižšej výroby elektrickej energie!

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 OrganickýRankinov 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 9 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 5 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