50 lat Instytutu Techniki Cieplnej Politechniki Warszawskiej. prof. nzw. dr hab. inż Konrad Świrski

Transkrypt

1 50 lat Instytutu Techniki Cieplnej Politechniki Warszawskiej prof. nzw. dr hab. inż Konrad Świrski

2 Obszar działania zakładu Ogniwa paliwowe Energetyka jądrowa Ochrona Środowiska Maszyny energetyczne kotły i turbiny Nowe technologie Systemy informatyczne, modelowanie i optymalizacja Energetyka (praktyczna) Procesy inwestycyjne

3 Zakres badań Badania, symulacja i eksploatacja kotłów parowych różnych typów. Identyfikacja i badanie możliwości wykorzystania źródeł energii odpadowej w procesach technologicznych. Osiągnięcia KOTŁY Budowa i uruchomienie instalacji badawczej z ciśnieniowym kotłem fluidalnym w Laboratorium MiUE. Modernizacja i przebudowa kilku kotłów parowych z paleniskiem rusztowym. Symulator kotła parowego z obiegiem naturalnym. Optymalizacja pracy kotłów pyłowych przez zaawansowane układy regulacji (sieci neuronowe, systemy immunologiczne) Referencje w przemyśle

4 Zakres badań TURBINY Badania, symulacja i eksploatacja turbin parowych i gazowych Projekty modernizacji turbin małej mocy Ekspertyzy i analizy Osiągnięcia Projekty modernizacyjne turbin Symulacja pracy turbin w warunkach przejściowych i zmienionych Analiza przyczyn awarii i wykrywanie nieprawidłowości Referencje w przemyśle

5 Zakres badań Badania, modelowanie, symulacja i optymalizacja układów elektrowni i elektrociepłowni ELEKTROWNIE SYSTEMY Systemy informatyczne dla energetyki Gospodarka miejska, układy skojarzone Osiągnięcia Analizy modernizacyjne układów z turbinami parowymi i gazowymi Optymalizacja układów Systemy sterowania i optymalizacji zasobników ciepła Systemy informatyczne integracja danych, analiza danych Referencje w przemyśle

6 Optymalizacja spalania kotłów pyłowych Live steam Fluegas temperature Fuel Reheat steam Temperatute and Temperature difference CO O 2 NO x Secondary air Fluegas temperature Primary air FD fan

7 Sztuczny system immunologiczny jako optymalizator procesu patogens (viruses.) zakłócenia procesowe entigens (to remove patogens) sygnały optymalizaji lymphocytes type B statyczna odpowiedź obiektu Immunological memory baza lymfocytów (stanów obiektu) Health factor współczynnik jakości

8 Wdrożenia Ponad 30 instalacji Europa, USA, Azja

9 Zasobniki ciepła Modelowanie Sterowanie Optymalizacja Systemy informatyczne nadzorujące pracę

10 OPTYMALIZACJA PRACY ZASOBNIKA Optymalny plan pracy urządzeń elektrociepłowni z zasobnikiem Moce cieplne jednostek [MW] Moce elektryczne jednostek [MW] B7 B9 B10 OXB1 TZ2 OXB2 TZ3 TZ6 B8 OXB0 TZ1 OXB4 TZ5 K16 K5 B7 B9 B10 TZ2 TZ3 TZ6 0

11 OPTYMALIZACJA PRACY ZASOBNIKA Optymalny plan ładowania zasobnika Prędkość Ładowania zasobnika [MW]

12 OPTYMALIZACJA PRACY ZASOBNIKA Zmniejszenie kosztów produkcji : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : :00 0 Koszty całkowite [PLN]

13 Nowe trendy Ogniwa paliwowe Energetyka jądrowa w nowym systemie energetycznym Rynek Energii i zachowania konsumenta Generacja rozproszona monitoring i sterowanie Smart Grid Systemy informatyczne dla energetyki

14 Monitoring, sterowanie i optymalizacja generacji rozproszonej Monitoring i akwizycja danych wszelkiego typu elektrowni i źródeł rozproszonych Optymalizacja generacji energii Systemy analityczne i diagnostyczne Sterowanie źródeł rozproszonych Wirtualne elektrownie

15 Nowe źródła energii dla energetyki 20 ORC in Lienz Efficiency Nett electric efficiency, % Load, % variable rotating speed constant rotating speed Relative load Elektrownie geotermalne (ORC) Elektrownie wodne i wiatrowe Silniki tłokowe Silnik Stirlinga Mikro-turbiny Ogniwa paliwowe Relative power Mistral 3K Aircon 10 S Relative wind velocity

16 Ogniwa paliwowe Badanie ogniw SOFC MCFC Exp. 127ml/min/cm² ANN 127ml/min/cm² Exp. 85%H ml/min/cm² ANN 85%H ml/min/cm² Exp. 68%H ml/min/cm² ANN 68%H ml/min/cm² Exp. 34%H ml/min/cm² ANN 34%H ml/min/cm² Exp. 20%H ml/min/cm² ANN 20%H ml/min/cm² ANN 59%H ml/min/cm² ANN 27%H ml/min/cm² ANN 10%H ml/min/cm² ANN 127ml/min/cm² E [V] y 3 4 NE 1,1 y 5 1,1 NE 1,2 y i [A/cm 2 ] 1,2 NE k,1 k,1 y L,1 NE L,1 d L,1 Σ ε L,1 Modelowanie ogniw paliwowych Badanie dynamiki pracy ogniw paliwowych Sterownie ogniwami paliwowymi Ogniwa paliwowe w systemie energetyki rozproszonej d L,2 x 0,1 x 0,2 y NE 1,2 1,2 y NE 2,2 2,2 y NE k,2 k,2 y L,2 NE L,2 Σ ε L,2 d LN, L x 0,N0 y 1,N1 NE 1,N1 1 2 NE NE 2,2 y 2,N y NE kn, k kn, k y LN, L NE LN, L Σ ε LN, L

17 Reaktor WWER-440 Energetyka Jądrowa - tradycje Wydział MEL był pierwszym w Polsce, na którym uruchomiono specjalność z dziedziny technik jądrowych. Stało się to już w roku Pod różnymi nazwami Techniki Jądrowe, Inżynieria Jądrowa, Energetyka Jądrowa specjalność prowadzona była do roku Ogólna liczba absolwentów sięga 170. Wykładowcy jądrowi stanowili w owym okresie zwarty, dynamiczny zespół. Najbardziej utytułowanym jego członkiem był dr hab. inż. Marian Kiełkiewicz. Pod jego kierownictwem prowadzono prace z dziedziny kinetyki i dynamiki reaktorów jądrowych, w wyniku których powstały znane na całym świecie publikacje i opracowania. Również od roku 1959 prowadzone były studia podyplomowe z dziedziny energetyki jądrowej. Do roku 1989 ukończyło je ok. 500 słuchaczy.

18 Energetyka Jądrowa stan obecny Reaktor typu FBR, chłodzony sodem Wydział MEL jest pierwszym w Polsce (2006), na którym ponownie uruchomiono specjalność Energetyka Jądrowa. Początkowo specjalność realizowano w ciągu 3 semestrów w ramach studiów II stopnia (magisterskich) w języku angielskim we współpracy z Królewskim Instytutem Technologicznym (KTH) w Sztokholmie. Od r.ak. 2009/2010 Energetyka Jądrowa prowadzona jest w całości na naszym Wydziale, w języku polskim 4 semestry w ramach studiów II stopnia. Studia magisterskie, podyplomowe (drugi cykl), i w jęz. angielskim 2012 Współpraca AREVA, Westinghouse.

19 Computational codes, Center for Applied Modeling and Computation in Nuclear Engineering at the Institute Heat Engineering Center for Applied Modeling and Computation in Nuclear Engineering 1 st stage completed: 1 computer cluster (10 fast servers) MCNP, FLUENT Computational available next year (from CEA): TRIPOLI, ERANOS, MACCAO APOLLO,CRONOS CATHARE FLICA, TRIO_U, URANIE ORIGEN

20 MiUE w pigułce Badania zawsze skoncentrowa ne na aktualnych problemach energetyki 20 pracowników naukowych Wiele udanych wdrożeń Ponad 30 lat współpracy z przemysłem

21 OFERTA DLA PRZEMYSŁU Badania Ekspertyzy Rozwój Edukacja Projektowanie i analiza układów Modelowanie i eksploatacja Poprawa parametrów eksploatacji Awarie przyczyny i zapobieganie Nowe technologie Nowe rozwiązania techniczne Studia podyplomowe Kursy specjalistyczne