Wykorzystanie ciepła odpadowego dla redukcji zużycia energii i emisji

Transkrypt

1 Wykorzystanie ciepła odpadowego dla redukcji zużycia energii i emisji

2 Teza ciepło niskotemperaturowe można skutecznie przetwarzać na energię elektryczną; można w tym celu wykorzystywać ciepło odpadowe (co podnosi efektywność procesów) lub ciepło ze źródeł odnawialnych (co redukuje emisję)

3 Wprowadzenie dzięki zastosowaniu zaawansowanych rozwiązań technologicznych dla omawianych systemów atrakcyjne stają się nośniki ciepła odpadowego o temperaturze początkowej już od 55 0 C (przy zastosowaniu cieczy jako nośnika ciepła oraz dostępności czynnika chłodzącego o temperaturze poniżej 10 0 C); w niniejszej prezentacji skupimy się na wykorzystaniu odpadowego ciepła przemysłowego przenoszonego przez strumień niskoparametrowej pary wodnej

4 Korzyści dla środowiska Zastosowanie ww. metody przyczyni się znacząco do ograniczenia niekorzystnego oddziaływania przemysłu na środowisko: eliminuje emisję CO 2 oraz innych zanieczyszczeń wydalanych do otoczenia przy wytworzeniu energii elektrycznej, którą w przypadku braku układu odzysku trzeba byłoby wytworzyć w sposób tradycyjny; obniża potencjał termiczny mediów wydalanych do otoczenia; ogranicza zużycie paliw kopalnych

5 Konkrety W opisywanym przypadku, zakładając średni roczny czas pracy instalacji na poziomie 8.000h, układ odzysku generuje w ciągu roku 8.000*500= kWh; Pozwala to na uniknięcie emisji do atmosfery ok ton CO 2.Wyliczoną na podstawie tej oszczędności emisję CO 2 można sprzedać na giełdzie, innej elektrowni lub odliczyć od swojej emisji; Z jednej tony węgla kamiennego można uzyskać ok. 2,2 MWh. Przy odzyskaniu 4000 MWh energii można więc w ciągu roku zaoszczędzić 1,8 tys ton węgla kamiennego

6 Kilka słów o zasadzie działania układu układ pracuje wg tzw. organicznego cyklu Rankine a; jest to obieg oparty na zmodyfikowanym cyklu Clausiusa-Rankine a, w którym wodę zastąpiono nowym, organicznym czynnikiem roboczym; dopuszczonym przez normy ekologiczne czynniki te charakteryzują się niską temperaturą wrzenia i w odróżnieniu od wody nie wymagają przegrzania; są to główne przyczyny znacznie niższej (w porównaniu do klasycznego obiegu Clausiusa Rankine a), wymaganej temperatury źródła ciepła;

7 Podwyższenie sprawności systemu dalszym krokiem w kierunku obniżenia wymaganej temperatury źródła ciepła oraz podniesienia sprawności układu jest zastąpienie klasycznej turbiny ekspanderem śrubowym; ekspander śrubowy może pracować w termodynamicznym obszarze pary mokrej (turbina może być napędzana wyłącznie parą przegrzaną, suchą); ze względu na podobny zakres obrotów nominalnych nie jest konieczne stosowanie przekładni mechanicznej pomiędzy ekspanderem a generatorem (koniecznej w przypadku turbiny). Dodatkową korzyścią jest zmniejszenie nakładów inwestycyjnych wynikające z niższych kosztów wytworzenia ekspandera śrubowego i wspomnianego już braku konieczności stosowania przekładni

8 Konkluzja aby zapobiec znacznemu zagrożeniu środowiska ze strony energetyki, spowodowanemu wydzieleniem dużych ilości zanieczyszczeń gazowych (SO 2, NO X ) oraz zanieczyszczeń pyłowych, należy przede wszystkim popierać wszelkie przedsięwzięcia i działania techniczne prowadzące do ograniczania emisji CO 2 w tym opracowanie oraz rozwój nowych technologii i metod odzyskiwana energii; technologie odzyskiwania energii wymiernie poprawiają efektywność energetyczną procesów i powinny być wspierane przez System Białych Certyfikatów

9 Aneks Schemat ideowy układu Opis działania Przykładowe zastosowanie

10 Schemat ideowy układu

11 Opis działania energia cieplna zawarta w nośniku (para odpadowa) przekazywana jest organicznemu czynnikowi roboczemu poprzez wymianę ciepła zachodzącą w Parowniku, wskutek izobarycznego podgrzewania czynnik osiąga temperaturę wrzenia a następnie odparowuje; powstała w ten sposób para (1) kierowana jest do ekspandera gdzie rozprężając się napędza zespół wirników śrubowych. Wirnik główny ekspandera połączony jest bezpośrednio z generatorem wytwarzającym energię elektryczną; strumień niskoparametrowej pary (2) z ekspandera kierowany jest do skraplacza. Tu przebiega proces izobarycznego schładzania pary a następnie jej skroplenie. Ciepło skraplania przejmowane jest najczęściej przez wodę chłodzącą, która następnie oddaje je w chłodnicach wyparnych; skroplony czynnik roboczy (3) zasysany jest przez pompę, która podnosi jego ciśnienie i tłoczy go ponownie do parownika (4). W ten sposób zamyka się cykl termodynamiczny

12 Przykładowe zastosowanie przedstawione poniżej informacje pochodzą z analizy wykorzystania konkretnego, istniejącego w Zakładach Chemicznych źródła ciepła odpadowego; źródłem ciepła jest strumień niskoparametrowej, odpadowej pary wodnej o temperaturze C i nadciśnieniu 70 kpa (0,7 barg), wielkość strumienia 8t/h; zastosowanie układu przetwarzającego ciepło odpadowe w energię elektryczną umożliwia uzyskanie (uśrednionej w ciągu roku kalendarzowego) mocy elektrycznej netto 500 kw;