Eksergijska analiza i poboljšanje performansi podkritičnog ORC za korištenje izduvnih plinova iz bioplinskog CHP

Apstrakt

U radu je dizajniran i analiziran podkritični regenerativni organski Rankine-ov ciklus (rORC) za korištenje otpadne toplote iz bioplinskog kogeneracijskog postrojenja (CHP). Dizajnirani rORC u sprezi sa bioplinskim CHP čini hibridni sistem. Na ovaj način se povećava stepen efikasnosti kroz generisanje dodatne električne i toplotne energije u podkritičnom rORC. Bioplin za bioplinsko CHP je proizveden na farmi muznih krava prvenstveno iz stajnjaka anaerobnom digestijom u fermentoru. Za analizu rORC izabrani su toluen i m-ksilen radni fluidi, koji nakon obavljenog rada moraju zadovoljiti okolišne, sigurnosne i termodinamičke kriterije. Razmatrana su dva scenarija. Prvi scenarij je kada rORC koristi izduvne plinove iz bioplinskog CHP temperature 260 °C i masenog protoka 0,25 kg/s, nakon što su izduvni plinovi u izmjenjivaču plin/voda = 440 °C / 85 °C generisali 57 kW_t koja se koristi za grijanje supstrata u fermentoru. U drugom scenariju podkritični rORC koristi izduvne plinove temperature 440 °C i masenog protoka 0,25 kg/s. Parametarska analiza i optimizacija će za oba scenarija obuhvatiti neto proizvedene snage, eksergijske efikasnosti, masene protoke, toplotne snage i snage pumpi podkritičnog rORC za maksimalne vrijednosti pritiska i temperature radnih fluida na ulazu u turbinu, uzimajući u obzir sigurnosna i termodinamička ograničenja njihove upotrebe za dati izvor toplote.