Bioetanol előállító üzemhez illesztett ORC optimális munkaközegének kiválasztása
Bioetanol előállító üzemhez illesztett ORC optimális munkaközegének kiválasztása
Kustán Réka MSc II. évf.
e-mail: reka.kustan@gmail.com
Konzulens: Dr. Groniewsky Axel, Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék
e-mail: groniewsky@energia.bme.hu
A népesség növekedésével párhuzamosan a világ energiafogyasztása is rohamosan növekszik, melynek következtében az energiahordozók felhasználása fokozottabb mértékben valósul meg. Napjainkban az energiahatékonyságra való törekvés egyre nagyobb szerepet kap az energetika minden területén. Az átalakítási folyamatok során elsődleges cél a lehető legmagasabb hatásfok elérése úgy, hogy mindeközben a környezetvédelmi, fenntarthatósági és gazdasági elvárások is teljesüljenek. Fontos megemlíteni, hogy az infrastruktúrák fejlődésének és az autók térnyerésének hatására az üzemanyagigény is nagyban megnövekedett. A bioetanol alkalmazása egy lehetséges alternatíva a fosszilis források felhasználásával előállított üzemanyagok kiváltására. Így lehetőségünk adódik csökkenteni az üvegházhatású gázok emisszióját és a fosszilis energiahordozóktól való függést.
A bioetanol előállítási folyamatának egyik fő problémája, hogy az azeotróp desztillációhoz szükséges jelentős mennyiségű hőből a szétválasztást követően számottevő hulladékhő marad hátra. A visszamaradt hő hasznosításával növelhető az előállítás hatékonysága, amelyre lehetőséget például egy organikus Rankine-ciklus desztilláló oszlophoz való kapcsolása nyújt. Az ORC beépítése megengedi a villamos energia előállítását, amelynek a piaci értéke magasabb, mint a körfolyamathoz felhasznált hőé.
A hulladékhő-felhasználás hatásfokának szempontjából kiemelkedő szereppel bír az alkalmazott ORC konstrukciójának optimalizálása és az adott paraméterekhez illeszkedő leginkább megfelelő munkaközeg kiválasztása. Dolgozatom fő témája egy adott hőforrásra illesztett ORC optimális munkaközegének kiválasztása Cycle Tempo segítségével.
A munkám során felhasznált bioetanol előállítási folyamat alapjául az Organikus Rankine körfolyamat illesztése bioetanol üzemhez c. szakdolgozatomban modellezett desztilláló oszlop szolgál. Jelen dolgozatomban az ott bemutatott paramétereket és ORC kialakítást alkalmaztam a lehetséges munkaközegek vizsgálata során. A megfelelő munkaközeg kiválasztását követően áttekintettem továbbá a szakirodalomban felelhető hulladékhő-hasznosításra alkalmazott ORC optimalizálási módszerek főbb megoldásait.
Irodalom:
1. Huijuan Chen, D. Yogi Goswami, Elias K. Stefanakos: A review of thermodynamic cycle and working fluids for the conversion of low-grde heat. Renewable and Sustainable Energy Reviews 14 (2010) 3059-3067 (2010).
2. Nishith B. Desai, Santanu Bandyopadhyay.: Process integration of organic Rankine cycle. Energy 34 (2009) 1674 – 1686 (2009)
3. Haoshui Yu, John Eason, Lorenz T. Biegler, Xiao Feng: Process integration and superstructure optimization of Organic Rankine Cycles (ORC) with heat exchanger network synthesis. Computers and Chemical Engineering xxx (2017)
szerző
-
Kustán Réka
Energetikai mérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Dr. Groniewsky Axel
egyetemi docens, Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék