Rozważając zastosowanie tradycyjnych układów skojarzonych na obiektach tłoczniowych należy zwrócić uwagę na jeszcze jeden aspekt. Tradycyjna kogeneracja opiera się na połączeniu turbiny gazowej i parowej. Układ taki wymaga wykorzystania dużych ilości wody. W przypadku tłoczni o lokalizacji decyduje trasa gazociągu, a także konieczność optymalnego wykorzystania zainstalowanej mocy. W efekcie tego może pojawić się problem z dostępnością wymaganej ilości wody. Nie bez znaczenia są również koszty związane
z odpowiednim uzdatnianiem wody wykorzystywanej w obiegu parowym. Różnice te sprawiają, że tradycyjne rozwiązania nie są przystosowane do instalacji na tłoczniach gazu.
Rozwiązaniem tego problemu są systemy działające w oparciu o tzw. zamknięty organiczny obieg Rankina (ORC – Organic Ranking Cycle). Należy jednak zaznaczyć, że stosowana nazwa jest zabiegiem marketingowym, gdyż zasada działania tych systemów jest znana z obiegu turbiny parowej. Przykładem takiego rozwiązania jest system OEC (Ormat Energy Converter) produkowany przez firmę Ormat Technologies, Inc. Schemat ideowy systemu przygotowanego do współpracy z turbiną gazową przedstawiono na rysunku 4. nnowacyjność tego systemu opiera się przede wszystkim na zastosowanym czynniku roboczym (np. pentan) oraz płynie przenoszącym ciepło, którym może być np. therminol 59. Zachowuje on swoje właściwości w bardzo szerokim zakresie temperatur (od -45 do 315ºC). Pentan charakteryzuje się niską temperaturą wrzenia, ok. 36ºC, dzięki czemu system OEC może być stosowany przy źródłach ciepła o stosunkowo niskich temperaturach (według danych producenta nawet od 150ºC).
fot. Wiadomości elektrotechniczne
Rys. 4. Schemat ideowy systemu OEC [1] 1–6 – charakterystyczne punkty obiegu
Zastosowanie pentanu jako czynnika roboczego ma wiele zalet. Przede wszystkim pozwala uniknąć stosowania pary wodnej jako czynnika roboczego. Umożliwia to zastosowanie systemu w miejscach,
gdzie dostęp do wody jest ograniczony, a także unika się znacznych kosztów odpowiedniego jej przygotowania. Eliminuje również problem korozji łopatek turbiny.
Cykl działania systemu OEC jest następujący: w pierwszym etapie gorące spaliny trafiają do wymiennika ciepła, w którym płyn przewodzący ciepło jest podgrzewany do temperatury ok. 200–300ºC, a następnie podgrzewa czynnik roboczy. Obieg czynnika roboczego przedstawiono na rysunku 5. Bilans energii obiegu (dla 1 kg czynnika roboczego) przybiera postać
Zakładając, że układ znajduje się w stanie ustalonym, otrzymujemy
Poszczególne etapy cyklu (punkty obiegu idealnego oznaczono indeksem s) przebiegają zgodnie z następującymi przemianami:
1-2s – izentropowe podnoszenie ciśnienia płynnego pentanu przez pompę,
2s-3 – izobaryczne ogrzewanie pentanu przez therminol,
3-4 – izobaryczne parowanie pentanu,
4-5s – izentropowe rozprężanie pary w turbinie,
5s – izobaryczne chłodzenie pary,
6-1 – skraplanie izobaryczne.
W przypadku obiegu rzeczywistego należy uwzględnić nieodwracalność
przemian, a zatem:
● Podnoszenie ciśnienia odbywa się wzdłuż linii 1-2, a różnica między punktami 2s i 2 wynika z istnienia wewnętrznych strat pompy oraz przemiany części pracy w ciepło.
● W obiegu rzeczywistym rozprężanie pary (4-5) w turbinie nie przebiega izentropowo. Tylko część energii odzyskiwanej z różnicy ciśnień pary jest zamieniana na pracę wykorzystywaną do napędu generatora, część natomiast jest zamieniana w ciepło i tracona.
● W wymiennikach ciepła występuje spadek ciśnienia płynu powodowany lepkością, a sprawność samych wymienników jest zawsze mniejsza od 1.
fot. Wiadomości elektrotechniczne
Ilość energii możliwa do otrzymania w generatorze zależy głównie od dwóch parametrów: ilości ciepła dostarczonego do głównego wymiennika oraz od tego, jak niską temperaturę uda się uzyskać w skraplaczu. Wytwarzana przez generator moc energii elektrycznej, w zależności od źródła ciepła, może się wahać od 2 do 15 MW.
[image_desc=#&#&Rys. 6. Układ kombinowany (OCCU)
!n!w oparciu o system OEC [1]
!n!1 – spaliny z turbiny gazowej, 2 – czynnik roboczy
!n!o niskiej temperaturze, 3 – czynnik roboczy
!n!o wysokiej temperaturze, 4 – kocioł odzysknicowy,
!n!5 – skraplacz chłodzony powietrzem,
!n!6 – turbina wysokotemperaturowa, 7 – turbina
!n!niskotemperaturowa, 8 – skraplacz/parownik,
!n!9 – podgrzewacz, 10 – pompa obiegowa
!n!#&#&826#&]
[/image_desc]
ARTYKUŁY 
wstecz
