Projekty

Procesy a technologie využití energie a jejich parametry

SP2015/177

Předmět výzkumu: Cílem řešení tohoto projektu je řešení několika dílčích zaměření - modulů, jejichž společným jmenovatelem jsou procesy, postupy a technologie využití energie a parametry využívaných procesů. Každý modul bude veden konkrétním doktorandem, v plánu je však působení větší skupiny studentů ve společném řízení. Projekt se skládá z těchto modulů: 1. Metodika porovnání teoretických a reálných hodnot spotřeby tepla v jednotlivých bytových jednotkách bytového domu 2. Stanovení parametrů spalovací turbíny při využití spalin v parním kotli 3. Možnosti změny obsahu CO a H2 v energoplynu vyráběného zplyňováním biomasy v alotermním generátoru Moduly: 1. Metodika porovnání teoretických a reálných hodnot spotřeby tepla v jednotlivých bytových jednotkách bytového domu Účelem projektu je prověření reálných a teoreticky vypočtených spotřeb tepla na vytápění bytového domu. V první fázi bude provedena analýza teoretické energetické náročnosti budovy výpočtem jednotlivých zón v programu Energie. Objekt bude členěn na zóny odpovídající jednotlivým bytům, čímž bude rozlišeno situačního umístění jednotlivých bytů – např. rohový byt nad suterénem, prostření byt, horní rohový byt pod střechou, apod. Byty budou dále popsány z hlediska skladby obyvatelstva (1 důchodce, 2 dospělí a 1 malé dítě, 3 dospělí, atd.). V průběhu otopné sezóny budou pomocí poměrových měřidel měřeny poměrné spotřeby tepla v jednotlivých bytech. Měření bude probíhat s frekvencí cca jednou za 2 týdny. Rovněž bude prováděn odečet plynoměru v plynové kotelně, která slouží výhradně pro vytápění objektu. Současně bude během otopného období zajištěno i měření venkovní teploty. Pro měření spotřeb tepla v jednotlivých bytech objektu budou použity elektronické indikátory se záznamem spotřeb. Budou vybaveny dvojicí snímačů, které současně měří dvě teploty, čímž je zajištěna ochrana proti ovlivňování měření. Dvoučidlové provedení dále umožní porovnání mezi nerovnoměrně dimenzovanými otopnými tělesy, ke kterému dochází při zateplení pláště, výměně oken, zasklení lodžií, apod. Odečet spotřeb je řešen automatickým ukládáním naměřených hodnot a jejich zobrazováním na displeji. Tyto hodnoty budou v pravidelných intervalech zapisovány. Na základě skutečných a teoretických spotřeb energií bude při zohlednění venkovních teplot stanovena energetická bilance objektu, ověřena přesnost výpočtových metod a v případě nesouladu budou doporučeny vhodnější korekční koeficienty. 2. Stanovení parametrů spalovací turbíny při využití spalin v parním kotli Předmětem projektu je stanovení parametrů turbíny při využití spalin v parním kotli. Spalovací turbína je technologické zařízení využívající palivo (zemní plyn) k výrobě elektrické energie. V přední části soustrojí se nachází turbokompresor, který komprimuje nasávaný vzduch, v další části se nachází spalovací komora, ve které hoří palivo a komprimovaný vzduch se ohřívá. V další části se nachází samotná turbína, ve které expandují vzniklé spaliny a která vytváří mechanickou energii pro otáčení hřídele. Spaliny se částečně vychladí v následující rekuperační části a opouštějí soustrojí s poměrně značnou částí energie (cca 280°C). Spaliny o teplotě 280°C a vysokém obsahu kyslíku cca 18% obj. nesou cca 2/3 energie paliva, proto je nutné je v maximální míře využít. Spaliny jsou vedeny pomocí spalinového ventilátoru do hořáku parního kotle. Parní kotel je vybaven speciálním hořákem, který je schopen využít spaliny ze spalovací turbíny jako spalovací vzduch. Výstupem projektu bude závislost protitlaku spalin na výstupu turbíny na účinnost a výkon turbíny. 3. Možnosti změny obsahu CO a H2 v energoplynu vyráběného zplyňováním biomasy v alotermním generátoru Termické zplyňování představuje progresivní technologii pro přeměnu cíleně pěstované či odpadní ligno-celulosové biomasy na výhřevný plyn použitelný pro kogenerační výrobu elektrické energie a tepla s budoucí perspektivou v oblasti výroby transportních paliv či jiných žádoucích komodit. Při zplyňování dochází termochemickými pochody k oxidaci uhlovodíků a vodní páry v palivu a k jejich bezprostřední redukci na hořlavé plyny, destilační produkty a minerální zbytek. Proces je řízen kontrolovaným přívodem zplyňovacího média a nezbytného reakčního tepla. Produktem zplyňování je plyn obsahující výhřevné složky (H2, CO, CH4 a další minoritní sloučeniny), doprovodné složky (CO2, H2O, N2) a znečišťující složky (dehet, prach, sloučeniny síry, chlóru, alkálie a další). Energetické využívání biomasy cestou zplyňování má na rozdíl od jiných způsobů využití tyto zásadní přednosti: možnost kogenerace, převedení pevného paliva s velkým měrným objemem na plynné palivo s možností spalování v tepelných strojích, možnost využít různá alternativní pevná paliva, technologické výhody. Předmětem výzkumu bude teoretické a experimentální studium vlivu provozních režimů zplyňovací jednotky na obsah výhřevných složek energoplynu vyrobeného z dřevní biomasy s cílem nalezení optimálních energetických charakteristik. Výzkumná činnost je jak základního, tak aplikovaného charakteru. Důraz je kladen především na experimentální stránku výzkumu, jehož účelem je analýza zplyňovacího procesu ve fyzikálním modelu a následně zkušební jednotce o výkonu cca 80 kW. Experimentální měření bude realizováno na alotermním generátoru instalovaném přímo v prostorách Výzkumného energetického centra VŠB-TUO.

2015

2015

Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy

SGS

Specifický výzkum VŠB-TUO

Borovec Karel Ing., Ph.D.