Perspektivy parního oběhu pro využití biomasy v energetice nízkých výkonů

Abstract

Tato práce zkoumá možnosti nasazení Rankinova parního oběhu v malé kogenerační jednotce využívající biomasu jako palivo. Jejím hlavním cílem je prozkoumat potenciál použití vysokých parametrů páry v kontextu vývoje nových materiálů pro parní elektrárny. Na základě rešerše komerčních i vývojových technologií je zvolen typ expandéru, kterého chování je popsáno volně dostupným semi empirickým termodynamickým modelem. Pro několik konkrétních expandérů je provedena citlivostní analýza zkoumající vliv admisní teploty a tlaku na výkon a účinnost kogenerační jednotky. Je prezentována a prozkoumaná i možnost propojení studovaného parního oběhu s existujícím ORC oběhem uplatněným v zařízení WAVE vyvinutým na ČVUT UCEEB. Následně jsou shrnuty dosahované výsledky, jejich srovnání s existujícími technologiemi a doporučené parametry. Závěr obsahuje doporučení dalších cest výzkumu pro navazující práce.

This work explores possibilities of applying the steam Rankine cycle in a small cogeneration unit employing biomass as a fuel. Its main goal is to explore the potential of utilizing high steam parameters in the context of development of new materials for steam power plants. Based on the research of commercial and developmental technologies, a type of expander is selected, and its behaviour is described by a freely available semi-empirical thermodynamic model. Sensitivity analysis is performed for several specific expanders, investigating the influence of admission temperature and pressure on the power output and efficiency of the CHP unit. The possibility of connecting the explored steam cycle with the ORC employed in the WAVE CHP unit developed at CTU UCEEB is also examined and presented. Next, the attained results, their comparison with existing technologies and recommended parameters are summarized. The conclusion includes recommendations for further development pathways for subsequent works.