Budapesti Mszaki s Gazdasgtudomnyi Egyetem Gpszmrnki Kar Energetikai
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Gépészmérnöki Kar Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Témakör fűtőerőművek Energiaellátás Sándor Csaba és Szücs Botond szucsbotond@energia. bme. hu
Fűtőerőművek csoportosítása • Munkaközeg szerint – Gőz • Elvételes-kondenzációs • Ellennyomású • Modern kondenzációs fűtőerőmű – Gáz – Kombinált ciklusú (gáz-gőz) • Hőhordozó közeg szerint – Forróvíz – Gőz • Tüzelőanyag szerint – Fosszilis – Fisszilis – Megújuló (biomassza) • • Tüzelés Elgázosítás
tartalom • 1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek • 2. Gázturbinás kombinált gáz-gőz fűtőerőművek • 3. Gázmotoros fűtőerőművek • 4. Biomassza fűtő(erő)művek • 5. Kapcsolt hő- és villamosenergiatermelés értékelése
1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek| fűtőturbinák evolúciója Ellennyomású (Aszimmetrikus) ikeráramlású fűtőturbinák Elvételeskondenzációs Kondenzációs
1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek| elvételeskondenzációs fűtőerőművi blokk - Közel állandó elvételi nyomás! Rossz hatásfokú elvétel utáni turbinaszakasz!
1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek| elvételeskondenzációs fűtőerőművi blokk Pécsi erőmű elvételes-kondenzációs fűtőblokkjának egyvonalas sémája:
1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek| elvételeskondenzációs fűtőerőművi blokk Hősémaszámítás Gate. Cycle-ben: MAL Zrt. Biomassza + szén tüz. a.
1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek| ellennyomású fűtőerőművi blokk Forróvizes hőkiadással: 40 -100 bar 400 -500 °C
1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek| ellennyomású fűtőerőművi blokk Forróvizes hőkiadással – teljesítménymérlegek: Hőközlés alrendszer Mert a frissgőz és a tápvíz tömegárama általában nem egyenlő Turbina alrendszer Villamos energia átalakítás alrendszer Hőkiadás alrendszer
1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek| ellennyomású fűtőerőművi blokk A fűtési forróvíz felmelegítésének fokozatszáma és fokozatbeosztás: • • Tervezésnél két lehetőség: – Számtani (Δto=áll. ): r=áll. feltételezés mellett azonos tömegáramú fűtőgőz mindegyik fokozatra – Mértani: az egyes hőcserélőkben közel azonos irreverzibilitás miatti energiaveszteség Gyakorlati megközelítés (a forróvíz felmelegedése névleges teljesítményen Δto): – Δto < 40 °C → egyfokozatú – Δto = 40 -60 °C → kétfokozatú – Δto > 60 °C → háromfokozatú
1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek| ellennyomású fűtőerőművi blokk A fűtőturbinák üzemvitele: • A fűtőblokk teljesítményét a fűtési hőigény szabja meg: • Az aktuális hőigényt általában – a gőz kezdő jellemzők állandósága mellett – az ellennyomású turbina gőznyelésével szabályozzák: • A turbina gőznyelése mellett a visszatérő és az előremenő forróvíz hőmérséklete szabja meg a turbina ellennyomását, így a kiadható hő- és villamos teljesítményt is, amely között termodinamikai kapcsolat van
1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek| ellennyomású fűtőerőművi blokk A fűtőturbinák kialakítása: Egyirányú gőzáram Jellemzően, ha P < 30… 50 MWe Fokozatbeosztás csak névleges terhelésen optimális Részterhelésen a hőkiadás jellemzőit a gőzturbina Stodola-száma és a fűtési hőcserélők kihasználási tényezője határozza meg Aszimmetrikus ikeráram Jellemzően, ha P > 30… 50 MWe Az egyes fűtési hőcserélőkre eső felmelegedés megosztása minden esetben az optimális érték körül marad Kisebb teljesítményű turbinák esetében – a rövid lapátozás miatt – igen kedvezőtlen hatásfokot kapnánk.
1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek| ellennyomású fűtőerőművi blokk Egyirányú gőzáram Üzemviszonyok leírása a hőteljesítményekkel és a fűtési hőcserélők kihasználási tényezőjével lehetséges Részterhelésen közel állandónak tekinthető – noha kismértékben k változik, ezért a hatásosság is változik.
1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek| ellennyomású fűtőerőművi blokk Egyirányú gőzáram Stodola gőzkúp: r: részterhelés n: névleges állapot Mivel részterheléseken általában a frissgőz nyomása nem változik, ezért a megcsapolásnál a nyomás kisebb mértékben változik, mint az ellennyomás → nagyobb felmelegedés FH 2 -ben az FH 1 rovására. A fűtési hőcserélőket fűtő két megcsapolás között a gőzáram nagyobb mértékben változik, mint a hőterhelés, ami jelentős mértékben rontja a turbina e fokozatának a hatásfokát.
1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek| ellennyomású fűtőerőművi blokk Aszimmetrikus ikeráram r: részterhelés n: névleges állapot Stodola gőzkúp: Kifejezve az azonos kezdőnyomást: Feltételezve, hogy a gőzturbinába lépő gőz nyomása jóval nagyobb, mint a fűtési hőcserélők ellennyomása: Vagyis részterhelésen egyik ág tömegárama sem változik nagyobb mértékben, mint ami a teljesítményváltozásból adódik.
1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek| ellennyomású fűtőerőművi blokk Gőzös hőkiadással: Visszatérő kondenzátumot fogadni, az elveszett kondenzátumot pótolni kell!
1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek| ellennyomású fűtőerőművi blokk Gőzös hőkiadással – teljesítménymérlegek: Expandáló gőz nyomása A hőkiadás termodinamikai átlaghőmérséklete (kondenzveszteség nélkül) Turbina alrendszerből kilépő hőáram A kondenzátum veszteség hőárama A csapadékgyűjtő tartályból kilépő főkondenzátum hőmérséklete A kondenzátum veszteség hőárama
1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek| ENERGETIKAI JELLEMZŐK • Fajlagos villamosenergia-termelés: reverzibilis körfolyamat a termikus-mechanikai energia átalakítás termodinamikai lehetőségei által hőmérséklethatárok között megszabott jellemző Ellennyomású villamosenergia-fejlesztés hatásfoka: a villamos energia előállítás feltételezett tüzelőhőárama - A villamosenergia-fejlesztés tüzelőhőáramát annak feltételezésével határozzák meg, hogy a blokk hőteljesítményét a kazán állítja elő, tehát az ehhez a hőáramhoz tartozó gőz tömegáram nem expandál a gőzturbinában, azaz nem vesz részt a termikus-mechanikai energia átalakítás folyamatában
1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek| ENERGETIKAI JELLEMZŐK • Ellennyomású fűtőblokk bruttó hatásfoka: Ellennyomású fűtőblokk fajlagos hőfelhasználása:
1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek| ENERGETIKAI JELLEMZŐK Ellennyomású fűtőblokk bruttó hatásfoka: Reverzibilis ellennyomású gőzkörfolyamatnál: Ez a két hatásfok nem a villamos energia előállítás tényleges hatásfoka, hanem konvenció alapján kialakult hatásfok, amely a kapcsolt energiafejlesztés termodinamikai hasznát teljes egészében a villamos energia előállításában érvényesíti!
1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek| σ, ηell, ηFe növelése A hőközlés minél magasabb termodinamikai átlaghőmérsékletével – a gőz kezdő jellemzők (p 1, t 1) növelésével, – megcsapolásos tápvízelőmelegítéssel a kazánba lépő tápvíz minél nagyobb hőmérsékletével, – p 1 >130 bar kezdő nyomásnál újrahevítéssel; A hőelvonás termodinamikai átlaghőmérsékletének csökkentésével, melyet azonban megszab a hőigény hőmérsékletszintje (tv): A gőzturbina, a villamos energia átalakító berendezések és a hőkiadó berendezések minőségén keresztül, a minél kisebb mennyiségi átalakítási veszteségekkel
1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek| ÉRTÉKELHETŐ VILLAMOS TELJESÍTŐKÉPESSÉG Az ellennyomású fűtőblokkból kiadott villamos energia mennyisége a hőigényeknek megfelelően változik és általában: Az éves átlagos villamos teljesítmény: A villamos energia rendszer teljesítmény mérlegében a fűtőblokk értékelhető villamos teljesítménye: azt fejezi ki, hogy az ellennyomású fűtőblokk – a hőigények változása miatt – korlátozottan rendelkezésre álló villamos teljesítménye a villamosenergia-rendszer milyen teljesítményű, állandóan rendelkezésre álló kondenzációs blokkjával tekinthető egyenértékűnek
1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek| ÉRTÉKELHETŐ VILLAMOS TELJESÍTŐKÉPESSÉG Egyes ellennyomású fűtőblokkok azonban túlterhelhetők a nagynyomású tápvízelőmelegítők kikapcsolásával, ami az energetikai jellemzők csökkenése mellett rövid ideig többlet villamos teljesítmény igénybevételét teszi lehetővé Az értékelhető villamos teljesítmény mint energetikai mutató jelentősége mára már jelentősen csökkent, ami két okkal magyarázható: – a villamosenergia-igények csökkenése miatt a rendszerben megnőtt a kihasználatlan (tartalékban álló) kapacitások nagysága, – a társaságok egymás között, ill. a szállítóval szerződéses viszonyban állnak és ezekben a szerződésekben rögzítik a villamos- és hőteljesítmény nagyságát. (A megújuló alapú villamosenergia-termelés megítélésében továbbra is jelentős szerepe van az értékelhető teljesítőképességnek, mivel – ellentétben a hőigényekkel – a természeti források (főleg szél, nap) rendelkezésre állása nem tervezhető kellő pontossággal. ) A túlterhelés növelheti ugyan az ellennyomású fűtőblokk értékelhető villamos teljesítményét, de nem képes feloldani a hőkiadás és a villamos energia szolgáltatás közötti merev kapcsolatot; erre a segédkondenzáció/hűtés nyújt lehetőséget.
1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek| SEGÉDKONDENZÁCIÓ, SEGÉDHŰTÉS Villamosteljesítménynövekmény:
1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek| KONDENZÁCIÓS FŰTŐERŐMŰ Forróvizes hőkiadással:
1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek| KONDENZÁCIÓS FŰTŐERŐMŰ Gőzös hőkiadással:
1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek| KONDENZÁCIÓS FŰTŐERŐMŰ Teljesítménymérlegek: Hőközlés alrendszer Mert a frissgőz és a tápvíz tömegárama általában nem egyenlő! Turbina alrendszer Villamosenergiaátalakítási alrendszer Hőelvonás alrendszer
1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek| KONDENZÁCIÓS FŰTŐERŐMŰ Teljesítménymérlegek: A mérlegegyenletben a nagyobb nyomású fűtési hőcserélő csapadékának visszavezetéséből kigőzölgő hőáramtól a kisebb nyomású fűtési hőcserélőben eltekintettünk. Az ellennyomású fűtőblokkal megegyezően a kondenzátum mennyiségi veszteségét a pótvíz, míg hőveszteség áramát a turbina alrendszer tápvízelőmelegítői pótolják Hőkiadás alrendszer Forróvíz hőhordozó Hőkiadás alrendszer Gőz hőhordozó
1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek| KONDENZÁCIÓS FŰTŐBLOKKOK CSOPORTOSÍTÁSA A kiadott és a kondenzátorban elvont hőáram aránya alapján: – Részleges hőkiadású • • • A részleges hőkiadás a turbina átömlő gőzvezetékéből vagy megcsapolásaiból történhet. Részleges hőkiadást ott alkalmazzák, ahol a fűtési hőigény a turbinába lépő hőáramhoz képest kicsi Az elvétel nyomásának szabályozása alapján megkülönböztethető: – Szabályozott – Szabályozatlan – Teljes hőkiadású • • • Torlasztó csappantyú a kisnyomású turbinarész átömlővezetékébe A torlasztó csappantyún átengedett, a turbina kisnyomású részét forgató ún. öblítögőztől eltekintve, a blokk gyakorlatilag ellennyomású fűtőblokként üzemeltethető Az öblítőgőz a kiadott hőáramra vonatkoztatva 6 -8% veszteséget okoz
1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek| RÉSZLEGES HŐKIADÁS Szabályozott elvételről: § § § Szabályozatlan elvételről: turbina átömléséből elvett, fojtott gőzzel történik § a gőzfogyasztók általában állandó nyomású gőzt igényelnek § a szabályozott elvétellel rendelkező kondenzációs blokkot elvételes-kondenzációs blokknak nevezik a szabályozatlan elvételt forróvizes hőkiadásnál alkalmazzák az alaphőcserélők fűtése általában szabályozatlan, a csúcshőcserélő fűtése pedig szabályozott elvételről történik
1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek| TELJES HŐKIADÁS Egyfokozatú forróvíz felmelegítéssel: Kétfokozatú forróvíz felmelegítéssel: § torlasztás a kisnyomású turbinaház elé beépítve § egyszerű felépítés § fűtő és kondenzációs üzemben a turbina üzemviszonyai gyakorlatilag azonosak § a két- és többfokozatú fűtés kialakítása összetettebb feladatot jelent, mint az egyfokozatú, hisz a fűtési hőcserélők megcsapolásainak optimális nyomásviszonyait nem csak névleges, hanem részterhelésen is biztosítani kell(ene) → aszimmetrikus ikeráramú turbina
1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek| MODERN KONDENZÁCIÓS FŰTŐTURBINA Példa: Csak üzemmód beállításra, szabályozásra nem!
1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek| ENERGETIKAI JELLEMZŐK Fajlagos villamos energia kiesés § A fajlagos villamos energia kiesés, mint energetikai jellemző veszített korábbi jelentőségéből: § § § a kiadott hő részaránya jelentősen befolyásolja ezt az energetikai jellemzőt, rendszerszintű összehasonlításoknál A blokkból való hőkiadás érzékenységének vizsgálatánál a szerepe felértékelődött: úgy kell megvalósítani egy adott blokkból történő hőkiadást, hogy a megkívánt hőteljesítmény (hő) mellett a kiesett villamos teljesítmény (energia) minimális legyen.
1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek| FŰTÉSI HŐCSERÉLŐK pg 1 bar pg<1 bar
1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek| FŰTÉSI HŐCSERÉLŐK A fűtési hőcserélők gőzének névleges nyomása általában 1 bar-nál nagyobb, amely részterhelésen 1 bar alá csökken Kétfokozatú fűtésnél kisebb terhelésen akár mindkét hőcserélő vákuum nyomású lehet Ezért – a minimális levegő bekerülésre való törekvés mellett – a gőzoldal konstrukcióját mind túlnyomásos, mind vákuum nyomásra alkalmassá kell tenni – ellennyomású blokknál ki kell építeni a legkisebb nyomású fűtési hőcserélő légelszívását – kondenzációs blokknál pedig a fűtési hőcserélők légelszívását a kondenzátorba kell bekötni – a hőcserélők gőzoldali (köpenyoldali) közegáramlását megfelelően kell szervezni fekvő A fűtési hőcserélők a csőköteg elrendezése alapján (vízszintes) álló (függőleges)
1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek| FŰTÉSI HŐCSERÉLŐK Transelektro-Röck álló fűtési hőcserélő:
1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek| FŰTÉSI HŐCSERÉLŐK ABB fekvő fűtési hőcserélő:
1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek| TERHELÉSKÖVETÉS
fűtőerőművek| TERHELÉSKÖVETÉS Forróvíz gyűjtősín (Pécsi Erőmű) FŰTÉSI IDŐSZAK: a blokkok között a gazdaságos terheléselosztással a hőteljesítmény elosztható NYÁR: áll hőkiadás kondenzációs üzem Elvételes-kondenzációs blokk Ellennyomású blokk Kondenzációs fűtőblokk - különböző típusú fűtőblokkok hőkiadás alrendszerei (fűtőközpontjai) a közös visszatérő és előremenő ágon összekapcsolhatók - az összekapcsolással elérhető, hogy az erőmű a hőkiadást kedvező gazdasági és üzembiztonsági jellemzőkkel végezze
1. Gőz munkaközegű fűtőerőművek| TERHELÉSKÖVETÉS Forróvíz gyűjtősín (Pécsi Erőmű)
4. 2. témakör Gázturbinás kombinált gáz-gőz fűtőerőművek
Gázturbinák • Ipari gázturbinák: kialakításuknál a cél a lehető leghosszabb folyamatos üzemidő elérése, ennek következtében paramétereik mérsékeltek (füstgáz belépő hőmérséklet 1000. . 1400 (1500) °C, nyomásviszony 6. . 20 (30), kilépő füstgáz hőmérséklet 470. . 570 (620) °C, hatásfok 16. . 36(40) %); • Aeroderivatív (járműhajtó) gázturbinák: a cél a minél kisebb tömeg és a minél nagyobb teljesítmény elérése, ezért paramétereik nagyobbak, mint az ipari gázturbinákéi, azonban ez a karbantartás rovására történt (belépő hőmérséklet: 1100. . 1400 °C, nyomásviszony: 20. . 35; kilépő füstgázhőmérséklet: 400. . 450 °C, hatásfok: 24. . 42 %).
GT+hőhasznosítás
Teljesítménymérleg
Hőhasznosító hőcserélő
Hőátvitel • Hőátadási tényezők: – – Füstgáz: αfg≈10 -102 W/m 2 K, Folyadékfázisú víz: αvíz≈103 W/m 2 K, Kétfázisú vízgőz: αvg≈104 W/m 2 K, Túlhevített gőz: αg≈(1 -5)102 W/m 2 K • Azokon a felületszakaszokon, ahol a füstgázoldali hőátadási tényező nagyságrenddel kisebb, mint a vízgőzoldali, ott a hőátadó felületet kell növelni füstgázoldalról különböző bordázattal. Ezért bordázottak a tápvíz-előmelegítő és elgőzölögtető felület csövei kívülről, miközben a gőztúlhevítő csövei esetében a bordázás elmaradhat.
Póttüzelés
Póttüzelés - Aeroderivatív gázturbinák esetén a generátor a turbina oldalon helyezkedik el, ezért a füstgáz kilépés 90°-os iránytöréssel valósul meg Rolls-Royce RB 211: Póttüzelés égősora: - A póttüzelés előtt rendezetté kell tenni az áramlást (örvénymentes, átlagsebességtől való eltérés legfeljebb 15%) - Rendezetlen áramlás esetén instabil láng és tökéletlen égés, ami növeli a károsanyag-kibocsátást (NOx és CO)
Póttüzelés - Füstgáz áramlása a HRSG belépő keresztmetszetében CFD szimuláció alapján:
Póttüzelés - Füstgáz áramlása a HRSG belépésnél áramlásrendező elemek nélkül CFD szimuláció alapján:
Póttüzelés - A BME EGRT által javasolt terelőelemek:
Eredeti állapot: Póttüzelés - A BME EGRT által javasolt terelőelemek hatása:
Póttüzelés - A BME EGRT által javasolt terelőelemek hatása: • Stabil láng, ‚walking flame’ jelenség megszűnt • • CO emisszió a kitűzött határ alá csökkent (>200 mg/MJ <40 mg/MJ)
Póttüzelés - Másik példa:
GT+FK
Kouvola-i (Finnország) gázturbinás fűtőerőmű
GT+GK
GT+ell gt
GT+ell gt+FVE
Kispesti Erőmű
GT+elv-kond gt+FVE
Belépő tápvíz hőmérséklete
Szabályozási lehetőségek
Szabályozási lehetőségek • A gázturbina teljesítményének szabályozása: részterheléseknél előbb lapátállítás (levegőáram csökkentés) a kompresszorban, majd tüzelőanyagáram csökkentés az égőtérben. A legtöbb gázturbinánál a teljesítmény szabályozásának lehetősége viszonylag szűk, ezért csak kismértékben alkalmazható módszer. • A hőhasznosító hőcserélőn áthaladó füstgázáram szabályozása a megkerülő vezetékben levő szelep állításával. Elvileg megfelelő lehetőség, de számos kombinált blokknál a megkerülő vezeték nem épül meg. • A kombinált blokk hőteljesítményének megválasztása úgy, hogy tartós hőigényre méretezik, s az ennél nagyobb hőigényeket hőforrások kooperációjával elégítik ki:
Hőséma-számítás (Gate Cycle)
Újpesti Erőmű
Pegus-11 (Utrecht) kombinált gáz-gőz fűtőerőmű-blokk: kettős tengelykapcsoló, elvételes-kondenzációs gőzturbina
4. 3. témakör Gázmotoros kombinált fűtőerőművek
Hőhasznosítás
A gázmotorok üzeme • Visszatérő forróvíz/melegvíz részáramban felmelegszik, miközben lehűti a belső hűtőkörben keringő vizet, majd füstgáz -forróvíz/melegvíz hőcserélő. • Üzeme a hőigény függvénye (fűtési szezon, nyár). • Nyári hőigény: légkondicionálás (bevásárlóközpontok, irodák, de radiátorok helyett fan-coil-ok (központi levegő melegítéshűtés, a levegő eljuttatása a helyiségekbe). • VER szempontjából kötelező átvétel: (mélyvölgyidőszakban korlátozás, alacsony átvételi ár). • A GM teljesítményét a tartós hőigényre kell megválasztani (helytelen hazai gyakorlat, PGM alapján). • A villamos energia kötelező átvételének feltétele: – ηbr (havonta) >65 % (nyár), >75 % (fűtési szezon).
Teljesítménymérleg
Rendszerbe illesztés
Rendszerbe illesztés
Fűtés és hűtés - trigeneráció
Nagy GM
4. 4. Biomassza tüzelőanyagú fűtőerőművek
1. Biomassza-tüzelés • Széntüzelésű (szénpor és cirkulációs fluidágyas) kazánokban kiegészítő tüzelés (co-firing) olcsó hulladékkal <0, 2 Qü-ig, → a kiadott távhő hőteljesítményéig, olcsóbb távhődíj (Oroszlány). • Biomassza tüzelőanyagú ellennyomású (dán Assens Fjerwarme), elvételes-kondenzációs fűtőerőmű (Rákospalota szemétégető). • Biomassza tüzelőanyagú ORC fűtőerőmű.
Oroszlány együtttüzelés 02 -10 Négymalmos üzem Szalmabefúvás 22, 416 MWth 03 -25 Hárommalmos üzem Szalmabefúvás 20, 636 MWth 4. 1. 63, 555 MWth 22, 347 MWth 54, 255 MWth 54, 008 MWth 3. 2. 23, 049 MWth 63, 555 MWth 2, 34 MWth 54, 255 MWth Fluidágy 32, 133 MWth Fluidágy 34, 511 MWth
A biomassza részarány növelésével a tűztéroldali hőmérséklet csökken.
Assens Fjerwarme dán faapríték-tüzelésű ellennyomású fűtőerőmű [Obernberger]
HUHA rákospalotai elvételes-kondenzációs fűtőerőmű
1 millió lakos kommunális hulladéka (40 MWe, 60 MWth) Tüzelőanyag-előkészítés Válogatás szervesben dús kommunális hulladék feldolgozás biogáz termelés P gázturbina szervetlen anyagban f üstgáz dús Hőhasznosító P gőzkazán fém deponálandó (nem éghető) gőzturbina fermentációs maradék . Q Fluidtüzelésű gőzkazán
Európa 414 db hulladékégető műve
Napenergia és biomassza együttes hasznosítása Lienz fűtőerőműben [Obernberger]
Lienz ORC fűtőerőmű [Oberbernger]
Napkollektoros távhő Dániában
2. Biomassza (nagy illóanyag-tartalom) elgázosítás • Faelgázosítás (Guascor) → szintézisgáz (CO+H 2+CH 4+CO 2+N 2), Hü≈5 MJ/Nm 3; • Faelgázosítás (Güssing) → reformált (+H 2 O, így nagyobb H 2 és CH 4 koncentráció) szintézisgáz (CO+H 2+CH 4+CO 2+N 2), Hü≈10 -12 MJ/Nm 3; • Szerves hulladék „elgázosítás” lebontással → biogáz (CH 4+CO 2), Hü=20 -25 MJ/Nm 3, depóniagáz Hü=1015 MJ/Nm 3; • A keletkezett gáz tüzelése gázmotorban (E+Q).
2. Biomassza (nagy illóanyag-tartalom) elgázosítás Forrás: Horváth András , Andritz Carbona Gasification Technolo
2. Biomassza (nagy illóanyag-tartalom) elgázosítás Előláb-szöveg 2021. 10. 17. 89
2. Biogáz termelés biogáz Trágyatároló adalék Utófermentor Előkészítés trágya Villamos energia gázmotor hő Lakóépületek, istállók, üvegházak fűtése, hmv, terményszárítás… Előláb-szöveg 2021. 10. 17. 90
2. Biogáz termelés Előláb-szöveg 2021. 10. 17. 91
A jövő: kapcsolt üzemanyag, hő és villamosenergia-termelés? [Dinjus]
[Osaka] ételmaradék ártalmatlanítás cseppfolyósítás etanol enzimek Szimultán édesítés és erjesztés desztilláció Q E Metán keletkezés Biogáz 60% CH 4 40% CO 2 GM/FK Iszapkezelés (együtttüzelés erőműkazánban
4. 5. Kapcsolt hő- és villamosenergiatermelés értékelése
Kapcsolt hő- és villamosenergia-termelés • A kapcsolt hő- és villamosenergia-termelés lehetőségét a hő teremti meg a – technológiai (év) és/vagy – fűtési (fűtési szezon) és hmv (év) hőigénnyel. • A kapcsolt hő- és villamosenergia-termelés a közvetlen hő- és villamosenergia-termeléshez képest tüzelőhő megtakarítást eredményez
Kapcsolt hő- és villamosenergia-termelés • A kapcsolt energiatermelő berendezés tüzelőhő felhasználását a villamosenergia-termelés hatásfoka (ηE(+Q)), s nem a bruttó hatásfok (ηE+Q), határozza meg, mert a hőt hulladékhő állítja elő. • A közvetlen energiatermelés legjobb névleges hatásfokának (fajlagos tüzelőhő felhasználásának) ma már jelentős a különbsége: – földgáz: ηEo=0, 58 (q. Eo=1, 72 Jü/JE) ηQo=0, 94 q. Qo=1, 06 Jü/JQ → q. E(+Q)<2, 78 Jü/JE, ηE(+Q)>0, 360; – szilárd (szén, biomassza): ηEo=0, 44 (q. Eo=2, 27 Jü/JE) ηQo=0, 90 (q. Qo=1, 11 Jü/JQ) → q. E<3, 38 Jü/JE, ηE>0, 295.
Kapcsolt hő- és villamosenergia-termelés • A kapcsolt hő- és villamosenergia-termelés CO 2 megtakarítását a közvetlen hő- és villamosenergiatermelés fosszilis tüzelőhőjéhez képest kell meghatározni! • A távhőellátás jövőbeli versenyképességét az olcsó, hazai tüzelőanyagú, kapcsolt hő- és villamosenergiatermelés (alap-) és a földgáz-tüzelésű forróvíz-kazán (csúcshőforrás) kooperációja teremti meg. • A hőigény időszakossága a jövőben csökkentheti az üzemidőt. Pl. napkollektoros hmv megszüntetheti a nyári távhő hmv-t, energiatakarékos épületeknél rövidebb lehet a fűtési szezon. • Ennek következtében új városi (falusi) távhőfogyasztók bevonása az egyedi fűtésből.
Fűtőerőmű hőteljesítménye
- Slides: 98