Uniwersalny turbogazowy układ mikrokogeneracyjny

Projekt nr POIR.04.01.04-00-014/17

Celem projektu jest opracowanie układu do skojarzonej produkcji ciepła i energii elektrycznej o mocy do 30 kWe z wykorzystaniem biomasy lub węgla.

Projekt realizowany jest przez konsorcjum w składzie:

• Instytut Maszyn Przepływowych im. Roberta Szewalskiego PAN, Gdańsk
• ULTRATECH Sp. z o.o, Sędziszów Małopolski
• TURBOSERVICE Sp. z o.o., Łódź
• Zakład Produkcji i Usług Ślusarskich ORZEŁ, Imielin

Wartość projektu: 8 499 806,76 PLN
Dofinansowanie projektu z UE: 7 691 200,27 PLN
Okres realizacji: 1 czerwiec 2018 – 30 kwiecień 2022

Projekt współfinansowany w latach 2018-2021 ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój 2014-2020, Priorytet IV: Zwiększenie potencjału naukowo-badawczego, Działanie 4.1 Badania naukowe i prace rozwojowe, Poddziałanie 4.1.4 Projekty aplikacyjne.

Kocioł i turbosprężarka małej elektrowni na biomasę

Ogólna charakterystyka

Mała elektrownia na biomasę (MEB), która została opracowana w ramach projektu POIR.04.01.04-00-0014/17 pt. „Uniwersalny Turbogazowy Układ Mikrokogeneracyjny”, przeznaczona jest dla odbiorców, którzy chcą mieć własne źródło prądu elektrycznego i ciepła, niezależne od warunków pogodowych, zasilane tanią biomasą. Oferowana moc elektryczna rzędu 30 kWe jest wystarczająca dla małych zakładów produkcyjnych, gospodarstw rolnych i większych budynków użyteczności publicznej.

Działanie MEB rozpoczyna się od zasysania powietrza z otoczenia (10), które trafia do kompresora (1), gdzie jest sprężane do ciśnienia 3 barów. Następnie powietrze miesza się z podgrzaną wodą zdemineralizowaną (13), tworząc mieszaninę powietrza i pary wodnej. Mieszanina kierowana jest do wymiennika ciepła spaliny–powietrze (2), gdzie zostaje ogrzana do temperatury 800 °C przez gorące spaliny (12) z komory spalania (5). Rozgrzany gaz roboczy trafia następnie do turbiny (3), gdzie ulega rozprężeniu do 1 bara i 600 °C, oddając energię mechaniczną, która napędza zarówno generator prądu (4), jak i sprężarkę (1). Po opuszczeniu turbiny, powietrze i para wodna wykorzystywane są jako utleniacz w komorze spalania (5), gdzie ulegają zmieszaniu z biomasą (11). Spaliny oddają swoje ciepło w wymienniku (2), a następnie przepływają kolejno przez podgrzewacz wody zdemineralizowanej (6) i podgrzewacz wody grzewczej (7), pozwalając na odzysk energii cieplnej w postaci gorącej wody użytkowej. Przed opuszczeniem układu spaliny są oczyszczane z cząstek stałych w elektrofiltrze (8), a następnie kierowane do komina.

Zalety rozwiązania

Na innowacyjność prezentowanego rozwiązania składa się kilka istotnych elementów:

• Niska cena – MEB to prawdziwa elektrownia, na którą stać małego przedsiębiorcę.
• Niezależność od pogody – w przeciwieństwie do fotowoltaiki i turbin wiatrowych, MEB jest stabilna i przewidywalna.
• Tanie paliwo – MEB zasilana jest dostępną i niedrogą biomasą.
• Powietrze jako czynnik roboczy – upraszcza konstrukcję systemu, ogranicza zużycie mediów pomocniczych i eliminuje ryzyko awarii związanych z obiegiem cieczy.
• Prostota i kompaktowość technologii – mała liczba urządzeń pomocniczych i zwarta konstrukcja.
• Polska konstrukcja – projekt i wszystkie elementy MEB powstały w polskich instytutach i przedsiębiorstwach.

Dane techniczne

• Energia w paliwie – 125 kW
• Sprawność wytwarzania prądu – 24%
• Moc elektryczna – 30kW
• Moc cieplna – 80 kW
• Paliwo podstawowe – biomasa
• Paliwo opcjonalne – węgiel, odpady
• Wydatek paliwa – 30 kg/h
• Czynnik roboczy – powietrze
• Ciśnienie robocze – 3 bar
• Temperatura gorącego powietrza – 800 °C

Kontakt:

Dariusz Kardaś

Instytut Maszyn Przepływowych PAN

ul. Fiszera 14

80-231 Gdańsk

dk(at)imp.gda(.)pl