Experimentální ověření kogeneračního systému na bázi plynové mikroturbíny
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
B
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Hlavním tématem této diplomové práce je problematika integrace plynové mikroturbíny do prádelenského provozu. Tato integrace spočívá ve využití odpadního tepla z plynové mikroturbíny pro přímé sušení prádla a ohřev vody v tepelném výměníku. Ohřátá voda může být následně využita při praní prádla. Všechny experimenty byly provedeny na kogeneračním systému, kterým je vybavena Laboratoř energeticky náročných procesů NETME Centre při Fakultě strojního inženýrství Vysokého učení technického v Brně. Tento systém se skládá z plynové mikroturbíny Capstone C30 s elektrickým výkonem 30 kW, plynového sušiče Primus DX55 s nominální kapacitou 55 kg prádla a spalinového tepelného výměníku Vakading typu Vakavlas s výkonem 53 kW. V rámci práce byla provedena potřebná technická příprava a rozsáhlá měření zahrnující poloprovozní zkoušky 4 režimů provozu kogeneračního systému a jeho dílčích prvků. Cílem zkoušek bylo poloprovozní ověření: • Sušení prádla standardním programem sušiče • Nahřívání vody v akumulační nádrži • Výkonnosti spalinového výměníku • Přímého sušení prádla spalinami mikroturbíny a současného ohřevu vody ve výměníku Hlavním přínosem práce jsou: • Sumarizace všech poznatků v oblasti přímého sušení prádla spalinami, které byly získány na základě experimentálních měření • Vytvoření metodiky užití spalin pro přímé sušení, která je použitelná nejen pro sušení prádla, ale i pro ostatní procesy sušení v průmyslu • Shrnutí poznatků v oblasti testování tepelných výměníků aplikovatelných i pro další zařízení procesního průmyslu a stanovení parametrů tepelného výměníku • Nalezení vhodných provozních podmínek a nastavení kogeneračního systému • Vyhodnocení problematických míst současné konfigurace a návrh možných změn • Jednoduchá ekonomická analýza provozu Během experimentů bylo zjištěno, že přímým sušením prádla je možné dosáhnout dokonce lepších výsledků než v případě standardního sušení v plynovém sušiči. Rovněž byla ověřena funkčnost celého systému spolu s tepelným výměníkem a tím ověřena možnost integrace turbíny do prádelenského procesu. Integrace plynové mikroturbíny je tedy nejen možná, ale pro řadu prádelenských provozů by byla i ekonomicky výhodná.
This master’s thesis deals with problematics of natural gas microturbine integration into industrial laundry operation. This integration means utilization of waste heat for direct drying and water heating in a heat exchanger. This heated water can be used in further laundry processes, for example laundering. All the experiments were carried out on the cogeneration system that is installed in Laboratory of Energy Intensive Processes in NETME Centre at the Faculty of Mechanical Engineering of Brno University of Technology. This system consists of a natural gas microturbine Capstone C30 with nominal electric power of 30 kW, an industrial dryer Primus DX55 with a nominal capacity of 55 kg for laundry and a heat exchanger Vakading type Vakavlas with nominal power of 53 kW. All necessary theoretical and technical preparation was done in order to carry out experiments as follows: • Standard drying program • Water accumulation test • Test of performance of heat exchanger • Direct drying with the use of microturbine’s flue gases These experiments were analyzed and discussed within this thesis. The main contribution of this work is as follows: • Summary of all the knowledge in the area of direct drying • Creation of methodology of utilization of flue gases for direct drying not only in laundry industry but in related fields • Summary of requirements and ways of heat exchanger testing and determination of heat exchanger parameters • Determination of optimal working settings of installed cogeneration system • Description of weak spots in the system and suggested improvements • Basic economic analysis of operating costs During the experiments, it was found that in case of direct drying better results could be achieved in comparison with standard drying. The functionality of the whole system together with the heat exchanger was verified and thus also the possibility of integrating the turbine into the washing process was confirmed. The integration of a natural gas microturbine is both technically and economically feasible for many industrial applications.
This master’s thesis deals with problematics of natural gas microturbine integration into industrial laundry operation. This integration means utilization of waste heat for direct drying and water heating in a heat exchanger. This heated water can be used in further laundry processes, for example laundering. All the experiments were carried out on the cogeneration system that is installed in Laboratory of Energy Intensive Processes in NETME Centre at the Faculty of Mechanical Engineering of Brno University of Technology. This system consists of a natural gas microturbine Capstone C30 with nominal electric power of 30 kW, an industrial dryer Primus DX55 with a nominal capacity of 55 kg for laundry and a heat exchanger Vakading type Vakavlas with nominal power of 53 kW. All necessary theoretical and technical preparation was done in order to carry out experiments as follows: • Standard drying program • Water accumulation test • Test of performance of heat exchanger • Direct drying with the use of microturbine’s flue gases These experiments were analyzed and discussed within this thesis. The main contribution of this work is as follows: • Summary of all the knowledge in the area of direct drying • Creation of methodology of utilization of flue gases for direct drying not only in laundry industry but in related fields • Summary of requirements and ways of heat exchanger testing and determination of heat exchanger parameters • Determination of optimal working settings of installed cogeneration system • Description of weak spots in the system and suggested improvements • Basic economic analysis of operating costs During the experiments, it was found that in case of direct drying better results could be achieved in comparison with standard drying. The functionality of the whole system together with the heat exchanger was verified and thus also the possibility of integrating the turbine into the washing process was confirmed. The integration of a natural gas microturbine is both technically and economically feasible for many industrial applications.
Description
Citation
BUŘIL, L. Experimentální ověření kogeneračního systému na bázi plynové mikroturbíny [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2019.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Procesní inženýrství
Comittee
prof. Dr. Ing. Marcus Reppich (předseda)
doc. Ing. Jaroslav Jícha, CSc. (místopředseda)
doc. Ing. Ladislav Bébar, CSc. (člen)
Ing. Dušan Vincour, Ph.D. (člen)
Ing. Jaroslav Oral (člen)
doc. Ing. Vítězslav Máša, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jiří Hájek, Ph.D. (člen)
Ing. Zdeněk Jůza, Ph.D., MBA (člen)
Ing. Jan Pokorný, CSc. (člen)
Ing. Dušan Hrabec, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2019-06-13
Defence
Byly zodpovězeny otázky oponenta závěrečné práce.
Diskuse o pracovních médiích trigeneračních systémů.
Zodpovězena otázka na přesnost měření teploty v kontextu práce.
Diskuse o určení teploty rosného bodu spalin.
Upřesnění a připomínky PI diagramu akumulační nádrže předvedeného v práci.
Dotazy na upřesnění elektrické produkce předmětného kogeneračního systému.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení