liu.seSearch for publications in DiVA
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • oxford
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Produktionsintegrerad ORC / kraftvärme i ett småskaligt befintligt fjärrvärmesystem
Linköping University, Department of Management and Engineering.
2010 (Swedish)Independent thesis Basic level (university diploma), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesisAlternative title
Cogeneration with an ORC application in a small-scale existing district heating system (English)
Abstract [sv]

Som ett led i att minska växthuseffekten och den globala uppvärmningen gäller det att minskautsläppen av koldioxid. En stor del av den koldioxid som släpps ut inom energisektornkommer från elproduktion i kolkondenskraftverk. Dessa utsläpp kan minskas genomutbyggnad av kraftvärme, det vill säga samtidig produktion av värme och el. Ett sätt att göradet är att komplettera befintliga, småskaliga värmeverk med elproduktion via enproduktionsintegrerad ORC-krets (Organisk Rankinecykel). Syftet med den här studien är attge en uppfattning om de tekniska och ekonomiska förutsättningarna, vid installation av enproduktionsintegrerad ORC-krets. Syftet är också att jämföra dessa förutsättningar medförutsättningarna vid installation av den alternativa flashtekniken.En Organisk Rankinecykel (ORC) fungerar som en konventionell Rankinecykel(ångkraftcykel), med en ångturbin och generator som genererar el. Skillnaden är attarbetsmediet i kretsen är organiskt, istället för vatten. Exempel på arbetsmedier är olikafreoner, köldmedier, ammoniak och kolväten. Vilket arbetsmedium som väljs är beroende avtemperaturer och flöden.Studien har baserats på ett typiskt fjärrvärmesystem av storleken 20 MW, med enbiobränslepanna på 10 MW, en rökgaskondensor med storleken 20 % av biobränslepannanseffekt samt en oljespetspanna för att täcka resterande behov.Tre systemkoncept har studerats.Lastintegrerad ORC: Är det traditionella inkopplingssättet av ORC-enheter (kondensdrift),där den i det här fallet ansluts som en vanlig fjärrvärmekund. Nackdelen med detta koncept, äratt en stor mängd värme försvinner till omgivningen via ORC-enhetens kylning.Produktionsintegrerad ORC: Tanken här är att ORC-enheten installeras direkt efter systemetspanna. Restvärmen från ORC-enheten matas sedan tillbaka till systemet och kan användassom betald fjärrvärme istället för att kylas bort.Flashtekniken: I detta koncept produceras vattenånga från hetvatten i en ånggenerator. Ångangår sedan genom en enkel ångturbin med generator och el genereras. Efter turbinen användsångan till att värma vattnet till fjärrvärmenätet.Studien har visat att lastintegrerad ORC genererar en förlust varje år och är ett koncept sominte är lönsamt. Produktionsintegrerad ORC och flashtekniken genererar båda en vinst varjeår. Flashtekniken är dock mer lönsamt, främst för att verkningsgraden är aningen högrejämfört med ORC. Vidare verkar flashtekniken ha lägre investeringskostnader dåkomponenterna är färre och enklare. Detta ger en indikerande pay-off tid mellan 8 och 12 årför ORC, respektive mellan 5 och 9 år för flashtekniken.

Abstract [en]

A part of reducing the increased greenhouse effect is to reduce emissions of carbon dioxide.Much of the carbon dioxide emitted by the energy sector comes from electricity produced incondensing power plants. These emissions can be reduced by the development ofcogeneration, i.e. simultaneous production of heat and electricity. One way to do this is tocomplement the existing, small-scale heat plants with electricity production via a productionintegrated ORC (Organic Rankine Cycle). The purpose of this study is to give an idea of thetechnical and economical conditions, when installing a production integrated ORC. Thepurpose is also to compare these conditions with the conditions for the alternative flashtechnology.An Organic Rankine Cycle (ORC) works as a conventional Rankine Cycle (steam poweredcycle), with a steam turbine and generator that generates electricity. The difference is that thefluid in the circuit is organic, instead of water. Examples of organic fluids are CFCs,refrigerants, ammonia and hydrocarbons. Which fluid is chosen depends on the temperaturesand flows.The study was based on a typical district heating systems of size 20 MW, with a biomass firedboiler of 10 MW, a flue gas condenser with size 20% of the biomass fired boiler power tipand an oil boiler to meet remaining needs.Three system concepts were studied.Load integrated ORC: Is the traditional way of connecting ORC units (condensation mode), inthis case it is connected as an ordinary district heating customers. The downside of thisconcept is that a large amount of heat is lost to the atmosphere, via the ORC device coolingsystem.Production integrated ORC: The idea here is that the ORC unit is installed directly after theboiler. Residual heat from the ORC unit is then fed back into the system and can be used aspaid heat in the district heating system, instead of cooling it off.Flash Technology: In this concept steam is produced from hot water in a steam generator. Thesteam then goes through a steam turbine and generates electricity. After the turbine, the steamis used to heat the water for the district heating system.The study has shown that the load integrated ORC generates a loss each year and is a conceptwhich is, under the assumptions being made, not profitable. Production integrated ORC andflash technology both generates a profit every year. Flash technology is more profitable,primarily for the efficiency is slightly higher compared to the ORC. Further, flash technologyseems to have lower investment costs because the components are fewer and simpler. Thisgives an indicated pay-off time between eight and 12 years for ORC, and between five andnine years of Flash technology.

Place, publisher, year, edition, pages
2010. , 43 p.
Keyword [sv]
ORC kraftvärme produktionsintegrerad
National Category
Other Engineering and Technologies not elsewhere specified
Identifiers
URN: urn:nbn:se:liu:diva-57913ISRN: LIU-IEI-TEK-G--10/00159--SEOAI: oai:DiVA.org:liu-57913DiVA: diva2:328686
Presentation
2010-06-02, A36, Linköpings Universitet, Linköping, 15:15 (Swedish)
Uppsok
Technology
Supervisors
Examiners
Available from: 2010-08-17 Created: 2010-07-05 Last updated: 2011-03-22Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2310 kB)1348 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2310 kBChecksum SHA-512
ad44cecb74aa6aecc8db558239828dc3ea693e41387865cf2520ccc2710d8e418770ff404e6938a182c60350ae2cac74c524c4b20265374cb39de982c48a4f25
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Karlsson, Andreas
By organisation
Department of Management and Engineering
Other Engineering and Technologies not elsewhere specified

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 1348 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 524 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • oxford
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf