TWEE, sem. 2. Wykład 6



Podobne dokumenty
IV. PREFEROWANE TECHNOLOGIE GENERACJI ROZPROSZONEJ

Energetyka konwencjonalna

ENERGETYCZNE WYKORZYSTANIE GAZU W ELEKTROCIEPŁOWNI GORZÓW

Wykorzystanie gazu ziemnego do produkcji energii elektrycznej. Grzegorz Rudnik, KrZZGi2211

Skojarzone wytwarzanie energii elektrycznej i ciepła w źródłach rozproszonych (J. Paska)

ENERGETYKA JĄDROWA WYKŁAD 3

Kogeneracja w oparciu o źródła biomasy i biogazu

Dr inż. Andrzej Tatarek. Siłownie cieplne

Ekonomiczno-techniczne aspekty wykorzystania gazu w energetyce

Elektrociepłownie w Polsce statystyka i przykłady. Wykład 3

Inwestycje w ochronę środowiska w TAURON Wytwarzanie. tauron.pl

Odnawialne Źródła Energii w systemach grzewczych. Edmund Wach Bałtycka Agencja Poszanowania Energii S.A.

ANALIZA UWARUNKOWAŃ TECHNICZNO-EKONOMICZNYCH BUDOWY GAZOWYCH UKŁADÓW KOGENERACYJNYCH MAŁEJ MOCY W POLSCE. Janusz SKOREK

4. Wytwarzanie energii elektrycznej i cieplnej 4.1. Uwagi ogólne

Specjalista w chłodnictwie, wentylacji i trójgeneracji Na rynku od 1989 roku.

Zagadnienia inŝynierskie i ekonomiczne związane z produkcją energii w układach kogeneracyjnych

klasyfikacja kotłów wg kryterium technologia spalania: - rusztowe, - pyłowe, - fluidalne, - paleniska specjalne cyklonowe

ROZPROSZONE SYSTEMY KOGENERACJI

Kocioł na biomasę z turbiną ORC

Odnawialne Źródła Energii w systemach grzewczych. Edmund Wach Bałtycka Agencja Poszanowania Energii S.A.

ZAGADNIENIA KOGENERACJI ENERGII ELEKTRYCZNEJ I CIEPŁA

PERSPEKTYWY WYKORZYSTANIA GAZU ZIEMNEGO DO PRODUKCJI ENERGII ELEKTRYCZNEJ W POLSCE

Temat: Skraplarka La Rouge a i skraplarka Gersza

Rys. 1. Obieg cieplny Diesla na wykresach T-s i p-v: Q 1 ciepło doprowadzone; Q 2 ciepło odprowadzone

Budowa układu wysokosprawnej kogeneracji w Opolu kontynuacją rozwoju kogeneracji w Grupie Kapitałowej ECO S.A. Poznań


DYLEMATY POLSKIEJ ENERGETYKI W XXI WIEKU. Prof. dr hab. Maciej Nowicki

Energia słoneczna docierająca do ziemi ma postać fali elektromagnetycznej o różnej długości. W zależności od długości fali wyróżniamy: Promieniowanie

Energetyka przemysłowa.

Wykorzystanie ciepła odpadowego dla redukcji zużycia energii i emisji

Sposoby ogrzewania budynków i podgrzewania ciepłej wody użytkowej

Zagospodarowanie energii odpadowej w energetyce na przykładzie współpracy bloku gazowo-parowego z obiegiem ORC.

Siłownie mieszane. prof. Andrzej Gardzilewicz. Prowadzący: Wykład WSG Bydgoszcz. Energetyka odnawialna i nieodnawialna

UKŁADY KOGENERACYJNE. DOŚWIADCZENIA Z WDRAŻANIA I EKSPLOATACJI

KONWERGENCJA ELEKTROENERGETYKI I GAZOWNICTWA vs INTELIGENTNE SIECI ENERGETYCZNE WALDEMAR KAMRAT POLITECHNIKA GDAŃSKA

Siłownie kogeneracyjne energetyki rozproszonej skojarzone z układami produkcji paliw z biomasy

wodór, magneto hydro dynamikę i ogniowo paliwowe.

PIROLIZA BEZEMISYJNA UTYLIZACJA ODPADÓW

WPŁYW PRODUKCJI ENERGII ELEKTRYCZNEJ W ŹRÓDŁACH OPALANYCH WĘGLEM BRUNATNYM NA STABILIZACJĘ CENY ENERGII DLA ODBIORCÓW KOŃCOWYCH

Ekonomiczno-techniczne aspekty wykorzystania gazu w energetyce

Typowe konstrukcje kotłów parowych. Maszyny i urządzenia Klasa II TD

ECG-01 Blok Gazowo-Parowy w PGE GiEK S.A. oddział Gorzów Przegląd zagadnień związanych z technologią zastosowaną przy realizacji

ROZWI CHP POLIGENERACJA PALIWA SPECJALNE DIESEL BI-FUEL GAZ ZIEMNY BIOGAZ

Sposoby ogrzewania budynków i podgrzewania ciepłej wody użytkowej

Wydział Mechaniczno-Energetyczny Kierunek ENERGETYKA. Zbigniew Modlioski Wrocław 2011

Strategia rozwoju systemów wytwórczych PKE S.A. w ramach Grupy TAURON w perspektywie roku 2020

PLAN DZIAŁANIA KT 137. ds. Urządzeń Cieplno-Mechanicznych w Energetyce

12.1. Proste obiegi cieplne (Excel - Solver) Proste obiegi cieplne (MathCad) Proste obiegi cieplne (MathCad) Proste obiegi cieplne

Układ zgazowania RDF

Obieg Ackeret Kellera i lewobieżny obieg Philipsa (Stirlinga) podstawy teoretyczne i techniczne możliwości realizacji

Inwestycje PGE Górnictwo i Energetyka Konwencjonalna S.A. na terenie województwa łódzkiego

Rozwój kogeneracji gazowej

Temat: Skraplarka La Rouge a i skraplarka Gersza. Karol Szostak Inżynieria Mechaniczno Medyczna

Tematy prac dyplomowych na kierunku Energetyka

Doświadczenia ENEGRA Elektrownie Ostrołęka SA w produkcji energii ze źródeł odnawialnych

Metan z procesów Power to Gas - ekologiczne paliwo do zasilania silników spalinowych.

Wykorzystanie energii z odnawialnych źródeł na Dolnym Śląsku, odzysk energii z odpadów w projekcie ustawy o odnawialnych źródłach energii

Niskoemisyjne, alternatywne paliwa w transporcie. Sławomir Nestorowicz Pełnomocnik Dyrektora ds. Paliw Metanowych

Dr inż. Andrzej Tatarek. Siłownie cieplne

Uwarunkowania, zasoby i kierunki badań nad wykorzystaniem paliw stałych w IMP PAN

Stosowanie wieloźródłowych systemów bioenergetycznych w celu osiągnięcia efektu synergicznego

OBLICZENIA SILNIKA TURBINOWEGO ODRZUTOWEGO (rzeczywistego) PRACA W WARUNKACH STATYCZNYCH. Opracował. Dr inż. Robert Jakubowski

WYKAZ WAŻNIEJSZYCH OPRACOWAŃ DOTYCZĄCYCH BUDOWY BLOKÓW GAZOWO - PAROWYCH

Rodzaj nadawanych uprawnień: obsługa, konserwacja, remont, montaż, kontrolnopomiarowe.

G 10.3 Sprawozdanie o mocy i produkcji energii elektrycznej i ciepła elektrowni (elektrociepłowni) przemysłowej

Termodynamika. Część 5. Procesy cykliczne Maszyny cieplne. Janusz Brzychczyk, Instytut Fizyki UJ

Polska energetyka scenariusze

Elektrownie / Maciej Pawlik, Franciszek Strzelczyk. wyd. 7 zm., dodr. Warszawa, Spis treści

Ekonomiczno-techniczne aspekty wykorzystania gazu w energetyce

Objaśnienia do formularza G-10.m

Dr inż. Andrzej Tatarek. Siłownie cieplne

Skojarzone wytwarzanie ciepła i energii elektrycznej

Spis treści. PRZEDMOWA. 11 WYKAZ WAśNIEJSZYCH OZNACZEŃ. 13 I. POJĘCIA PODSTAWOWE W TERMODYNAMICE. 19

Wykorzystanie gazu pozasystemowego do produkcji energii elektrycznej i cieplnej na przykładzie PGNiG SA Oddział w Zielonej Górze

KOGENERACJA ENERGII CIEPLNEJ I ELEKTRYCZNEJ W INSTALACJACH ŚREDNIEJ WIELKOŚCI

Analiza możliwości zastosowania układów ORC uwzględniając uwarunkowania dotyczące śladu węglowego GK JSW

Pytania zaliczeniowe z Gospodarki Skojarzonej w Energetyce

Spis treści. Przedmowa WPROWADZENIE DO PRZEDMIOTU... 11

silniku parowym turbinie parowej dwuetapowa

ZAŁĄCZNIKI. Wniosek DYREKTYWA PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO I RADY

Przemiany termodynamiczne

Odnawialne źródła energii. Piotr Biczel

Energetyczne zagospodarowanie osadów ściekowych w powiązaniu z produkcją energii elektrycznej. Maria Bałazińska, Sławomir Stelmach

PL B1. INSTYTUT MASZYN PRZEPŁYWOWYCH IM. ROBERTA SZEWALSKIEGO POLSKIEJ AKADEMII NAUK, Gdańsk, PL BUP 20/14

Jednostki Wytwórcze opalane gazem Alternatywa dla węgla

OBLICZENIA SILNIKA TURBINOWEGO ODRZUTOWEGO (SILNIK IDEALNY) PRACA W WARUNKACH STATYCZNYCH

Koszt produkcji energii napędowej dla różnych sposobów jej wytwarzania. autor: Jacek Skalmierski

Dyrektywa IPPC wyzwania dla ZA "Puławy" S.A. do 2016 roku

G Sprawozdanie o mocy i produkcji energii elektrycznej i ciepła elektrowni (elektrociepłowni) przemysłowej. Nr turbozespołu zainstalowana

Kluczowe problemy energetyki

Energetyczne rolnictwo i Mikrokogeneracja - kierunek dla Pomorza? Jan Kiciński Instytut Maszyn Przepływowych PAN Bałtycki Klaster Ekoenergetyczny

Rozwój kogeneracji wyzwania dla inwestora

Rok akademicki: 2013/2014 Kod: SEN s Punkty ECTS: 2. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

Ważniejsze symbole używane w schematach... xix

E K O E N E R G I A Innowacyjność i Transfer Technologii Stalowa Wola, 23 IX 2009 r. Wiceprezes Zarządu Wacław Wielgosz

Aktualne wyzwania w Polityce energetycznej Polski do 2040 roku

Prezentacja ZE PAK SA

M.o~. l/i. Liceum Ogólnokształcące im. Jana Kochanowskiego w Olecku ul. Kościuszki 29, Olecko

Techniczno-ekonomiczne aspekty modernizacji źródła ciepła z zastosowaniem kogeneracji węglowej i gazowej w ECO SA Opole.

MODELOWANIE UKŁADÓW ELEKTROCIEPŁOWNI GAZOWO-PAROWYCH ZINTEGROWANYCH ZE ZGAZOWANIEM BIOMASY

Transkrypt:

TWEE, sem. 2 Wykład 6

Elektrownie gazowe i gazowo-parowe Dlaczego gaz i jaki gaz? Turbina gazowa budowa i działanie Praca turbiny gazowej w obiegu prostym Ważniejsze parametry wybranych turbin gazowych Poprawa sprawności turbin gazowych w układach złożonych Praca turbiny gazowej w obiegu kombinowanym (gazowo-parowym) 2

Gaz ziemny Paliwo kopalne pochodzenia organicznego, gaz zbierający się w skorupie ziemskiej w pokładach wypełniających przestrzenie, niekiedy pod wysokim ciśnieniem, występują samodzielnie lub ze złożami ropy naftowej lub węgla kamiennego. Zawartość składników jest zmienna i zależy od miejsca wydobycia, jednak głównym składnikiem stanowiącym ponad 90% gazu ziemnego jest zawsze metan. Oprócz niego mogą występować niewielkie ilości etanu, propanu, butanu i innych związków organicznych i mineralnych. Zalety: Łatwość wydobycia i transportu na duże odległości Łatwość użytkowania zapewniająca niemal bezobsługową eksploatację instalacji (łatwa automatyczna regulacja dopływu gazu) Możliwość dużego sprężania małe rozmiary i koszty instalacji Dobre własności ekologiczne Wady: Wybuchowość mieszaniny z powietrzem Wysokie i wciąż rosnące koszty 4

Emisje zanieczyszczeń przy spalaniu gazu i węgla SO x NO x CO 2 Gaz ziemny 0% 40% 60% Węgiel 100% 100% 100% 5

Obiegi w elektrowniach gazowych Elektrownie gazowe najczęściej pracują w układzie otwartym powietrza i spalin W zależności od rozwiązania (i zastosowań), obiegi elektrowni gazowych dzielimy na: Proste bez regeneracji, z 1 komorą spalania i 1-modułowym procesem sprężania Złożone z regeneracją, z wieloma komorami spalania, z wielomodułowym procesem sprężania 6

Schemat prostego obiegu elektrowni gazowej W układzie otwartym powietrze zasysane jest z otoczenia. Za pomocą sprężarki nadawane mu jest odpowiednie ciśnienie, następnie podawane jest ono do komory spalania, do której dostarczane jest paliwo (np. gaz ziemny) pod tym samym ciśnieniem. Wprowadzane do komory spalania powietrze służy przemianie energii cieplnej na energię mechaniczną, a przy okazji dostarcza również tlen na potrzeby spalania. W wyniku spalania powietrze jest ogrzewane i miesza się ze spalinami. Mieszanina powietrza i spalin płynie do turbiny, w której rozpręża się i ulatuje do otoczenia. 1-2 politropowe sprężanie powietrza od ciśnienia atm. p 1 do p 2 (ok. 70% mocy mech. turbiny) 2-3 izobaryczne spalanie gazu i powietrza oraz podgrzew spalin 3-4 politropowe rozprężanie spalin do ciśnienia atm. p 1 W układzie zamkniętym, sprężone powietrze jest ogrzewane w komorze spalania przez wymiennik ciepła i nie miesza się ze spalinami. Po przejęciu przez turbinę jest chłodzone i ponownie kierowane do sprężarki. W układach zamkniętych jako czynnik roboczy stosuje się oprócz powietrza również CO 2 i hel. 7

Budowa turbiny gazowej 8

Obieg Braytona-Joule'a Obieg teoretyczny składa się z następujących przemian: 1-2 - izentropowe sprężanie powietrza, 2-3 - izobaryczne dostarczenie ciepła (spalanie paliwa), 3-4 - izentropowe rozprężanie spalin. W większości przypadków rzeczywistych obieg jest otwarty, tzn. nie ma chłodzenia pomiędzy punktami 4 a 1, spaliny w punkcie 4 są oddawane do otoczenia. Teoretyczna sprawność obiegu wynosi: η tb = 1 - T 4 /T 3. 9

Sprawność energetyczna obiegu elektrowni gazowej og l q ob dk lt l q dk s c pt T T c T T 3 c pk 4 T 3 ps T 2 2 1 p p 2 1 og b ks og em 10

Metody poprawy sprawności obiegów elektrowni gazowych Regeneracyjny podgrzew powietrza og c pt T 3 T4 cps T 2 T1 c T T pk 3 5 Międzystopniowy przegrzew spalin Międzystopniowe chłodzenie powietrza 11

Parametry wybranych turbin gazowych (układ prosty) 12

Zalety i wady turbin gazowych ZALETY: Małe gabaryty (i koszty budowy) elektrowni Brak kotłowni oraz układów przygotowania paliwa i utylizacji odpadów Brak układów skraplacza i chłodzenia wody Duża elastyczność ruchowa (czas rozruchu 15-20 min) elektrownie szczytowe Jako elektrownie podstawowe pracują w krajach bogatych w paliwo i ubogich w wodę (Bliski Wschód) WADY: 70% mocy zużywa sprężarka mała moc jednostkowa Stosunkowo mała sprawność w układzie prostym (~30%) Hałas (eliminowany przy pomocy tłumików na kominie) Wysoka cena paliwa (wysokie koszty eksploatacji) 13

EC Władysławowo, 2 x 8 MVA 14

Układ gazowo-parowy (ang. Combined Cycle CCGT) Połączenie układu turbiny gazowej i turbiny parowej. Spaliny z turbiny gazowej mają stosunkowo wysoką temperaturę (500-700 C) i entalpię. W układzie prostym są one wyrzucane do otoczenia, a entalpia stanowi stratę wylotową. Natomiast w układzie gazowo-parowym spaliny te są wykorzystywane do wytworzenia pary w wytwornicy pary (kotle odzysknicowym), która z kolei realizuje przemiany obiegu parowego. EFEKT: ok. 1,5 raza wyższa moc elektryczna i ok. 1,5 raza wyższa sprawność (do 60%!!!) 15

Układy kombinowane gazowo-parowe 16

Współpraca turbiny gazowej z wytwornicą pary (HRSG) 17

Schematy podstawowych układów gazowo-parowych 18

Sprawność obiegów gazowych i gazowo-parowych Sprawność prostych elektrowni gazowych kwalifikuje je do źródeł szczytowych energii Sprawność elektrowni gazowo-parowych jest najwyższą osiągalną sprawnością dużych bloków T3 temperatura za komorą spalania T4 temperatura za turbiną 19

Zalety i wady układów CCGT bardzo wysoka sprawność, sięgająca nawet 60%; niska awaryjność połączona z dużą dyspozycyjnością; niskie koszty inwestycyjne; krótki czas realizacji inwestycji; duża elastyczność w zakresie warunków pracy; stosunkowo niewielkie rozmiary; możliwość pracy w oparciu o sporą gamę paliw gazowych, jak i ciekłych wysokie koszty eksploatacji, wynikające z wysokich cen paliw zasilających układy gazowo-parowe (zwłaszcza cen gazu ziemnego) 20

Parametry najnowocześniejszych turbin gazowych Firma Model Moc [MW] Stosunek sprężania P2/P1 Temperatura gazów wylotowych [ o C] Siemens AG V84.3A 180 17 1190 58 KWU V94.3A 255 17 1190 58 ABB GT24 183 30.0 1260 58 GT26 265 30.0 1260 58 GE MS7001FA 180 15.4 1288 56.5 MS9001FA 255 15.4 1288 57.1 MS7001H 265 23 1430 60.0 MS9001H 330 23 1430 60.0 Siemens 501 F 185 14 1350 56.6 Westinghouse 701 F 270 17 1350 56.6 501 G 254 20 1430 58.2 701 G 334 21 1430 58.2 501 ATS 280 27 1510 60.0 Sprawność elektryczna [%] * Sprawność netto obiegu parowo-gazowego 21

Turbina gazowa Siemens SGT5-8000H Moc elektryczna: 800 MW Sprawność: >60% Miejsce instalacji: Niemcy Rok uruchomienia: 2009 22 Koszt budowy: 450 mln

Blok gazowo-parowy 390 MW w Ribatejo, Portugalia 23

Układ G-P zintegrowany ze zgazowaniem węgla (IGCC) 24

Silniki gazowe 25

Zalety i wady silników gazowych ZALETY: Szybki rozruch i obciążenie Pełna automatyzacja pracy Małe gabaryty i waga Stosunkowo duża sprawność (35-45%) Różne paliwa ciekłe i gazowe (LPG, syngaz, biogaz, gaz kopalniany, wysypiskowy itp.) Możliwość odzysku ciepła (elektrociepłownia) Do zastosowania w odosobnionych obiektach i jako źródło rezerwowe (bloki operacyjne, obiekty użyteczności publicznej) WADY: Małe moce jednostkowe (do ok. 5-6 MW) Znaczne koszty jednostkowe inwestycji (bo małe moce) Hałas Kosztowne remonty (m.in. mycie silników) 26

EC Matarnia, Gdańsk 27

Elektrownie gazowe i gazowoparowe w Polsce EC Zielona Góra EC Gorzów EC Lublin Nowa Sarzyna EC Władysławowo EC Ostrów Wielkopolski 28

Biogaz i biogazownie 29

30

Biogazownia Pawłówko 31

Produkcja energii elektrycznej 32

Plany budowy biogazowni na Pomorzu 33

Biogazownia w każdej gminie - Energa BIOGAZ Grupa ENERGA rozpoczyna realizację programu Bezpieczna Energetycznie Gmina - Energa BIOGAZ. W północnej i środkowej Polsce powstanie nawet kilkaset biogazowi. Lokalne źródła wytwarzania wykorzystywać będą odpady rolne oraz uprawy energetyczne: kukurydzę i buraki. Program budowy biogazowni jest elementem ogłoszonej niedawno strategii rozwoju Grupy ENERGA. Zakłada ona m.in. inwestycje w innowacyjną energetykę rozproszoną, odnawialnogazową. Jest to również forma realizacji zaleceń zawartych w rządowym programie "Innowacyjna Energetyka. Rolnictwo Energetyczne". Rozproszona energetyka rolna sprzyjać będzie spełnieniu ekologicznych wymagań Unii Europejskiej. http://www.energa.pl/klienci_indywidualni/informacje.xml?id=3226 34

Planowane nowe moce elektryczne z biogazowni 35

www.gepower.com/prod_serv/products www.powergeneration.siemens.com/en www.power.alstom.com 36