Wykorzystanie układów ORC do odzysku ciepła

Application of Organic Rankine Cycles in heat recovery
INTECH

Energia elektryczna produkowana jest zwykle w obiegach cieplnych opartych na cyklu termodynamicznym Rankine’a, gdzie czynnikiem roboczym jest para wodna. W organicznych obiegach Rankine’a (ORC) parę wodną zastępują czynniki organiczne, które odparowują przy stosunkowo niskiej temperaturze (i ciśnieniu). Dzięki temu możliwe jest wykorzystanie w obiegach ORC źródeł ciepła o niskiej i średniej temperaturze.

Trwają obecnie prace nad rozwojem układów kogeneracyjnych i trójgeneracyjnych, w których jeden z cykli roboczych stanowią obiegi ORC. Obiegi te dla źródeł ciepła o dużej mocy (rzędu MW) są już dość dobrze rozwinięte i mają wiele komercyjnych zastosowań.

Przedmiotem badań i analiz są nadal obiegi przeznaczone dla źródeł ciepła o małej mocy (poniżej 50 kW), dla których poszukuje się optymalnych czynników roboczych, dobiera się bądź konstruuje maszyny robocze (rozprężarki) i optymalizuje konstrukcje wymienników ciepła [1].

Organiczne obiegi Rankine’a stosowane są w siłowniach geotermalnych [2, 3, 4], siłowniach zasilanych biomasą [5, 6], do odzysku ciepła z gorących spalin [7, 8] oraz jako obiegi dolne współpracujące z turbiną gazową lub innym cyklem wysokotemperaturowym [9, 10].

Ogólną produkcję energii elektrycznej w układach ORC ocenia się na 1,3 GWe [11], przy czym największy udział mają w niej siłownie geotermalne, następnie wykorzystujące biomasę oraz ciepło odpadowe (rys. 1). Śladowy udział mają siłownie zasilane energią słoneczną oraz małe układy ORC zasilane gazem (tzw. remote power). W artykule przedstawiono problemy związane z wykorzystaniem ciepła odpadowego w organicznych obiegach Rankine’a.

Zasada działania ORC

Organiczny obieg Rankine’a składa się z tych samych elementów składowych, co klasyczny obieg parowy. Pod wpływem ciepła dostarczanego do parownika czynnik roboczy odparowuje, para czynnika rozpręża się w maszynie roboczej (turbinie, rozprężarce), a generator prądu zmiennego podłączony do maszyny rozprężającej wytwarza prąd elektryczny.

Po rozprężeniu czynnik roboczy (zwykle pod postacią pary przegrzanej) kierowany jest do skraplacza (chłodzonego wodą lub powietrzem z otoczenia), gdzie ulega kondensacji. Następnie pompa obiegowa przetłacza ciecz roboczą z powrotem do parownika i cykl się powtarza. Schemat najprostszego obiegu wraz z przykładowym wykresem T-s przedstawia rys. 2.

W przypadku większości czynników roboczych możliwe jest zwiększenie efektywności cyklu dzięki zastosowaniu regeneratora ciepła, który umożliwia odzysk ciepła z gorącej pary opuszczającej rozprężarkę i jednocześnie pozwala na zmniejszenie powierzchni skraplacza. Schemat obiegu ORC z regeneracją ciepła wraz z odpowiadającym mu wykresem T-s przedstawia rys. 3.

Czynniki robocze w ORC

Wybór odpowiedniego czynnika roboczego zależy od wielu kryteriów. Na pewno należy uwzględnić:

  • rodzaj źródła ciepła (poziom temperatury oraz zmienność wydajności i temperatury),
  • koszty pompy i turbiny/rozprężarki oraz własności fizyko-chemiczne czynnika.

Istotny jest:

  • kształt krzywej nasycenia,
  • niska temperatura zamarzania,
  • wysoka temperatura krytyczna,
  • duże ciepło parowania,
  • gęstość i przewodność cieplna,
  • wielkość lepkości,
  • oddziaływanie na środowisko,
  • bezpieczeństwo użytkowania (toksyczność, palność),
  • dostępność i cena,
  • akceptowany zakres ciśnień (przy temperaturze kondensacji nie powinno występować podciśnienie, a przy temperaturze parowania ciśnienie nie powinno być zbyt wysokie; stopień rozprężania powinien być dostosowany do typu maszyny roboczej, maksymalne ciśnienie w parowniku nie powinno przekraczać 2 MPa ze względu na koszty budowy wymiennika).

Ważna jest również kompatybilność z materiałami przewodów i uszczelnień.

Ze względu na niskie sprawności termodynamiczne obiegu ORC (wynikające ze stosunkowo niewielkiej różnicy temperatur między źródłem ciepła i otoczeniem) wskazany jest wybór takiego czynnika roboczego, który zapewnia maksymalną możliwą sprawność cyklu (rys. 4).

Czytaj dalej: Rozprężarki stosowane w ORC >>

   02.12.2013

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 


Jak uzyskać do 5000 zł za polecenie instalacji na gaz »

ogrzewanie na gaz


 

Który grzejnik wybrać? Aluminiowy czy stalowy »

grzejniki aluminiowe czy stalowe


 


Zaprojektuj niezawodne instalacje w budynku »

Czy wiesz, jakich błędów unikać przy instalacji? »

zawory antyskażeniowe
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


 Jak zapewnić skuteczny monitoring parametrów środowiskowych w pomieszczeniach medycznych »

izolacje w instalacji


 


Czy bezdotykowy design stanie się standardem? »

Jak zminimalizować stratę energii w układach wentylacyjnych »
armatura bezdotykowa
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Skróć czas montażu i uruchomienia układu mieszającego nawet o 50% »

uklad mieszający projektowanie



Jak zadbać o higienę w miejscach publicznych »

Na której platformie znajdziesz niezbędne narzędzia dla instalatora »
 
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Co zrobić kiedy nie możesz pozbyć się wody z wycieku »

wyciek z rury


 


Jaki wybrać płyn do instalcji w przemyśle spożywczym »

Od czego zacząć, gdy chcesz zabezpieczyć hale przemysłowe przed pożarem »
panele fotowoltaiczne ochrona przed pożarem
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Jak zabezpieczyć dylatację przed pożarem »

dyletacja

 



Do 77% oszczędności na zużyciu energii »

Z poradnika hydraulika - gdzie kupisz sprawdzony sprzęt »

cichy oszczedny klimatyzator hydraulik
jestem na bieżąco » korzystam z wiedzy »

 


Jakich elemntów potrzebujesz do projektu fotowoltaicznego »

alternatywne zrodla energii


 


Które pompy ściekowe mogą być stosowane na dużej głębokości » Upały dają się we znaki! Co lepsze? Centrala wentylacyjna czy rooftop? »
kanalizacja wentylatory
wiem więcej » poznaj dziś »

 


Czy pompa ciepła się opłaca »

alternatywne zrodla energii


 


Poznaj metody na oszczędność wody »

W czym tkwi sedno w projektowaniu instalacji grzewczej »
produkcja studni wodomierzowych
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Co osuszy powierznię do 80 m² »

osuszanie pomieszczeń


 

 


Ekspert Budowlany - zlecenia

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
9/2021

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 9/2021
W miesięczniku m.in.:
  • - Instalacje PV z magazynami energii
  • - Wentylacja obiektów gastronomicznych
Zobacz szczegóły

Bezpłatny newsletter

Mamy dla Ciebie prezent 


Wystarczy,

że zapiszesz się na newsletter,
a otrzymasz link do

e-book

" Kotły na biomasę i biopaliwa "

Zapisuję się »

Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl