UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA …lab.fs.uni-lj.si/kes/gospodarjenje_z_energijo/ge-predavanje-04.pdf · • uporaba toplotnih strojev: • parni krožni procesi • protitlačna

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



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



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


gorivo50

kotlarna toplota 43

gorivo50


gorivo50


gorivo50

kotlarna toplota 43

gorivo50

kotlarna toplota 43

gorivo73


elektrika16

toplota 43

gorivo73


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



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



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!


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



Odjemno-kondenzacijska turbina

Proizvodnja el. energije je delno neodvisna od porabnikov toplote WE

QT

Qod

Qdo

ηKQGo =

Uporaba:

večji toplarniški objekti



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.



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



Numerični model

Sistem 425 enačb – masnih in energijskih bilanc



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



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



SPTE z motorjem z notranjim zgorevanjem



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)



Sistemi daljinskega ogrevanja v SlovenijiSPTE



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

Documents

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA …lab.fs.uni-lj.si/kes/gospodarjenje_z_energijo/ge-predavanje-04.pdf · • uporaba toplotnih strojev: • parni krožni procesi • protitlačna