Upload
duongkhanh
View
218
Download
4
Embed Size (px)
Citation preview
Gospodarjenje z energijo
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo
Sočasna proizvodnja toplote in električne energije
Značilnosti:
• zelo dobra pretvorba primarne energije v sekundarno in končno energijo
• 75 % - 90 % primarne energije se spremeni v želeno obliko
• uporaba toplotnih strojev:
• parni krožni procesi
• protitlačna turbina
• odjemno kondenzacijska turbina
• plinske turbine
• motorji z notranjim zgorevanjem
• Stirlingovi motorji
• Gorivne celice
Gospodarjenje z energijo
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo
Sočasna proizvodnja toplote in električne energije
Značilnosti:
• zelo dobra pretvorba primarne energije v sekundarno in končno energijo
• 75 % - 90 % primarne energije se spremeni v želeno obliko
• uporaba toplotnih strojev:
• parni krožni procesi
• protitlačna turbina
• odjemno kondenzacijska turbina
• plinske turbine
• motorji z notranjim zgorevanjem
• Stirlingovi motorji
• Gorivne celice
Gospodarjenje z energijo
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo
Prednosti SPTE:prihranek primarne energije – goriva,
doseganje visokih skupnih izkoristkov; nad 80 %,
zmanjševanje emisij toplogrednih plinov,
daljinsko ogrevanje večjih naselij in mest.
3
Delitev sistemov SPTE
gorivo50
termoelektrarna elektrika16
gorivo50
kotlarna toplota 43
gorivo73
termoelektrarna toplarna
elektrika16
toplota 43
Ločena proizvodnja
Soproizvodnja
gorivo50
termoelektrarna elektrika16
gorivo50
kotlarna toplota 43
gorivo50
termoelektrarna elektrika16
gorivo50
termoelektrarna elektrika16
gorivo50
kotlarna toplota 43
gorivo50
kotlarna toplota 43
gorivo73
termoelektrarna toplarna
elektrika16
toplota 43
gorivo73
termoelektrarna toplarna
elektrika16
toplota 43
Ločena proizvodnja
Soproizvodnja
ELEKTRIČNA ENERGIJA
TOPLOTA
koristna prehodna oblika
energije
ni v primarni obliki
SPROTNA PRIPRAVA
ELEKTRIČNA ENERGIJA
TOPLOTA
koristna prehodna oblika
energije
ni v primarni obliki
SPROTNA PRIPRAVA
P [MW]
1 10 100 1000
Mikro sistemi:
- MNZ
- Mikro PT
- Stirling
-ORC
Industrijski sistemi:
- MNZ
- Pl. turbine
- Pa. turbine
Veliki sistemi dal. ogrevanja:
- Pl. turbine
- Pa. turbine
- Kombiniran plinsko-parni proces P [MW]
1 10 100 1000
Mikro sistemi:
- MNZ
- Mikro PT
- Stirling
-ORC
Industrijski sistemi:
- MNZ
- Pl. turbine
- Pa. turbine
Veliki sistemi dal. ogrevanja:
- Pl. turbine
- Pa. turbine
- Kombiniran plinsko-parni proces
Gospodarjenje z energijo
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo
SPTE s parnimi krožnimi procesi
Značilnosti:
• proizvodnja pare v parnih kotlih na različna goriva
• gostota odjema igra pomembno vlogo
• toplotne moči nad 30 MW
• prihranek goriva 1/4 do 1/3
• uporaba problematičnih goriv
• premog, biomasa, nenevarni odpadki
• kontroliran proces zgorevanja in nadzor nad imisijami v okolje (čistilne naprave)
• centralna proizvodnja; zmanjšanje transportov goriva in pepela
• večji investicijski stroški izgradnje za enako moč turbine:
• dodatne komponente: toplotne postaje, obtočne črpalke, regulacija, modificirana turbina za toplarniško obratovanje
•zahteva ustrezno gostoto odjema za zagotovitev ekonomičnosti
• toplotne izgube pri prenosu toplote
• vzdrževanje sistema
Gospodarjenje z energijo
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo
SPTE s parnimi krožnimi procesi
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
0 2 4 6 8
hE = 2300
140
540 °
C
0,05 bar 33 °C
s / kJ/kg K( )
h /
kJ
/kg
()
hT = 2600
h = 3450
"
"
1 bar 100 °C
125 b
ar 850
2180
1150
2160
3030
3310
Elektrarniško postrojenje
(para ekspandira do Tok):
25,1E
od −=WQ
Toplarniško postrojenje
(para ekspandira do TT):
Kondenzacijska toplota postane uporabna!
Gospodarjenje z energijo
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo SPTE s parnimi krožnimi procesi
Protitlačna turbina
WE
QT
Qdo
ηKQGo =
Proizvodnja el. energije je popolnoma odvisna od porabnikov toplote
Uporaba:
manjša mesta
Industrijski obrati
Značilnost:
zagotavljanje velikih potreb po toploti
električna energija je sekundarnega pomena
Gospodarjenje z energijo
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo SPTE s parnimi krožnimi procesi
Odjemno-kondenzacijska turbina
Proizvodnja el. energije je delno neodvisna od porabnikov toplote WE
QT
Qod
Qdo
ηKQGo =
Uporaba:
večji toplarniški objekti
Gospodarjenje z energijo
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo SPTE s parnimi krožnimi procesi
Odjemni diagram
VT NT
mK.
mT.
mSP.
mSPmax.
mSPmin.
Pm PGmax0
A G
BF
m K =
0
.m Km
in
.
m Tmax
.
Č
D
C
E
mT = 0.
mT = .
konst. m Kmax
.
PG / MW
mSP.
Gospodarjenje z energijo
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo
Tehnološka shema postrojenja in merilna mesta
DEM
I VO
DA IZ
KPV
POVR
ATNI
KO
NDEN
ZAT
PS 5
1
T12
4T15
T11
T30
P21
9 10
T32
T19
T17
P26
T31
8
T18
P27
DELOVNA MOČ
JALOVA MOČ
LASTNA RABA
35
36373
T13
P25
7
T14
5
P24
O2
T20
292
P23
T16
P22
38
T
39
33P
34Hi40
PS 3
PS 4
6 ANUBARSONDA
T41TLAK OKOLICE
TEMPERATURA OKOLICE
REL. VLA NOST OKOLICEŽ
28
4243
Atm
osfe
ra
VT razdelilnik
NT razdelilnik
VTGV
Napajalni rezervoar
NTGV NTGV
Gospodarjenje z energijo
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo
Numerični model
Sistem 425 enačb – masnih in energijskih bilanc
Gospodarjenje z energijo
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo
Odjemni diagram
6 t/h5 t/h
4 t/h3 t/h
kondenzat 2 t/h
30 t/h
25 t/h
20 t/h
odjem 15 t/h
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000Moč generatorja, kW
Mas
nito
ksv
eže
pare
na
turb
ino,
t/h
Gospodarjenje z energijo
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo
12
1
2
3
4
Idejni sistem SPTE s PPP Idejni sistem SPTE s PPP sestavljajo:sestavljajo:
1. Plinska turbina
2. Dvotlačni utilizator
3. Odjemno-kondenzacijska parna turbina
4. Toplotna postaja
DOQ
IZGQ
KORQ
ODQ
DOQ
IZGQ
KORQ
ODQ
Gospodarjenje z energijo
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo
SPTE z motorjem z notranjim zgorevanjem
Gospodarjenje z energijo
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo
CELOTNI IZKORISTEK (%)
PORABA PRIMARNE
ENERGIJE (kWh)
CELOTNI IZKORISTEK (%)
PORABA PRIMARNE
ENERGIJE (kWh)
ELEKTRIKA TOPLOTA
26,5 54,4
/ /33 93
80,3 58,5
/
SKUPAJ 80,9 81 100 / 138,8 28
ELEKTRIKA TOPLOTA
17 69,7
/ /33 93
51,5 74,9
/
SKUPAJ 86,7 87 100 / 126,4 21
ELEKTRIKA TOPLOTA
15 75
/ /33 93
45,5 80,6
/
SKUPAJ 90 90 100 / 126,1 21
ELEKTRIKA TOPLOTA
36 34
/ /33 93
109 36,6
/
SKUPAJ 70 70 100 / 145,6 31
PLINSKA TURBINA
PLINSKA TURBINA Z DODATNIM GORILNIKOM
PARNA TURBINA
MOTOR Z NOTRANJIM
ZGOREVANJEM
SISTEMPROIZVEDENA ENERGIJA (kWh)
KOGENERACIJA KONVENCIONALNI SISTEMPRIHRANKI PRIMARNE
ENERGIJE (%)
Primerjava različnih postrojenj SPTE; izhodišče 100 MW h primarne energije (goriva)
Gospodarjenje z energijo
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo
Sistemi daljinskega ogrevanja v SlovenijiSPTE
Gospodarjenje z energijo
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo
OSKRBA S TOPLOTO ZA DALJINSKI OGREVALNI SISTEMV ŠALEŠKI DOLINI
Največja toplotna moč: 192 MW (70 %)Oskrba s toploto za stanovanjske enote in gospodarstvoDejansko bistveno večji energijski izkoristek goriva