Search

This article is the second part of the 3D numerical analysis of the thermal and hydro dynamical processes which take place inside the fuel channel of the RBMK-1500 reactor during the interaction between the coolant and the fuel bundles. This article covers the results devoted to the upper part of the fuel channel, meanwhile, the preceding in-vestigation [3] focuses on the processes, which run inside the lower part of the fuel channels of the RBMK-1500 reac-tor. The evaluation of the pressure drop, coolant tem-perature rise, flow velocity and steam mass fraction changes at the distance grids (spacers) and at the heat transfer inten-sification grids-intensifiers of the upper part of the fuel channel was carried out using the ANSYS CFX software. It was stated that the heat transfer intensification grids (intensifiers) increased the turbulence of the coolant (water-steam mixture) and influenced on the rise of the heat transfer rate and on the intensity of the steam generation. The average value of the heat transfer coefficient in the up-per part of the channel was equal to 40000 W/(m2·K) and was about 14% higher than in the lower part of the channel. Differently from the lower part of the channel, the heat transfer coefficient increased at the heat transfer intensifica-tion grids and did not return back to the previous values after passing through them. The main reason of that was the tur-bulence of the water-steam mixture and vortex formation. All those processes have influenced on the more intensive wetting of the fuel elements by the water droplets and on the more intensive droplets evaporation.

The major goal of the Master’s thesis is the study of biomass gasification usage in a cogeneration plant. Firstly, a study of biomass (characteristics, advantages and disadvantages), gasification technologies available, biomass gasification process and potential applications has been carried out. The second part of the project is focused on biomass gasifier integration into Vilnius CHP-2 power plant. The gasifier would produce synthetic gases to feed an old BKZ-75-39 boiler that was firing natural gas previously. A Low Temperature Circulating Fluidised Bed gasifier (LT-CFB) was chosen because it is capable to exploit low cost feedstock that contains bigger fraction of alkali metals and other inorganics. Besides, the CFB technology has some commercially successful examples in Finland and Denmark. A gasifier of 70 MW was designed for multiple low cost feedstock, such as straw or peat. The calculations and energy balances were done for the whole technology including gasifier, gas cooler, boiler, turbine, condenser, condensing economizer and district heating network. The overall efficiencies and losses of the system were evaluated. Financial feasibility of the project was evaluated according to investment, fuel and O&M costs as well as revenues from electricity and heat production. It was done according to various assumptions of investment, energy production and electricity price. The Net Present Value was calculated for different cases showing that biomass gasifier integration in Vilnius CHP-2 power plant can be profitable. The environmental impact was estimated. In comparison with natural gas combustion, biomass gasification would lead to reduced emissions of GHG’s and money savings due to CO2 penalty for fossil fuel based energy generation., Šiame magistro projekte buvo išnagrinėta biomasės gazifikacija ir jos pritaikymas kogeneracinėje jėgainėje. Pirmiausia buvo aprašytos biomasės gazifikacijai naudojamos technologijos, įvertintos labiausiai tinkamos biokuro žaliavos, sintetinių dujų parametrai ir kiti svarbūs faktoriai, nulemiantys šios technologijos panaudojimo perspektyvas. Antroje projekto dalyje, buvo pasirinktas konkretus objektas – Vilniaus antroji termofikacinė elektrinė. Šioje elektrinėje yra trys BKZ-75-39 tipo dujiniai katilai, kurie dėl didelės gamtinių dujų kainos yra nekonkurencingi rinkoje. Viename tokio paties tipo katile jau yra įdiegta biomasės verdančio sluoksnio pakura. Tačiau šis sprendimas nepasiteisino dėl iškilusių techninių sunkumų. Todėl kitas pasirinkimas galėtų būti sintetinių dujų, gautų biomasės gazifikacijos būdu, deginimas. Sintetinių dujų gamybai buvo pasirinktas žemos temperatūros cirkuliuojančio verdančio sluoksnio gazifikatorius. Ši technologija jau yra įdiegta bei pasiteisinusi Suomijoje ir Danijoje. Žemos temperatūros gazifikacijos reaktorius geba naudoti daugiau neorganinių junginių turinčią žaliavą, kaip šiaudai ar durpės. Esamo dujinio katilo aprūpinimui sintetinėmis dujomis buvo parinktas 70 MW gazifikatorius. Taip pat buvo sudaryta technologinė schema ir energijos balansai. Į technologinę schemą įeina: gazifikatorius, sintetinių dujų aušyklė, katilas, turbina, kondensatorius, kondensacinis ekonomaizeris ir centralizuoto šilumos tiekimo sistema. Sudarius energijos balansus buvo apskaičiuoti elektrinės naudingumo koeficientai ir įvertinti sistemos nuostoliai. Ekonominis jėgainės įvertinimas buvo atliktas sudarant įvairias energijos gamybos, investicijų ir energijos kainų prielaidas. Apskaičiavus grynąją dabartinę vertę (angl. NPV) buvo nustatyta, kad gazifikacijos integravimas į Vilniaus antrąją termofikacinę elektrinę gali būti pelningas. Projekto pabaigoje buvo nustatyas jėgainės poveikis aplinkai. Pakeitus gamtines dujas sintetinėmis, būtų smarkiai sumažintos CO2 emisijos ir nereikėtų pirkti taršos leidimų už anglies dioksido išskyrimą į aplinką.

Šiame baigiamajame magistro darbe apžvelgiama biokurą naudojančios kogeneracinės jėgainės technologijos ir charakteristikos. Analizuojamos elektros ir centralizuotai tiekiamos šilumos pardavimo rinkos. Identifikuojami biokuro kogeneracinės elektrinės termodinaminio, energetinio ir ekonominio efektyvumo rodikliai. Taip pat nagrinėjamos efektyvumo gerinimo galimybės siekiant padidinti turbinos kondensatoriaus efektyvumą. Pirmasis būdas tai padaryti – eliminuoti tarpinį šilumokaitį. Kitas būdas sumažinti kondensatoriaus slėgį yra optimaliai paskirstyti grįžtančio termofikacinio vandens srautą į turbinos kondensatorių ir į dūmų kondensacinį ekonomaizerį. Taip pat siūloma įdiegti termofikacinio vandens aušintuvą, kuris aukščiausių elektros supirkimo kainų metu suteiktų galimybę dirbti kondensaciniu režimu, nepriklausomai nuo centralizuotos šilumos poreikio, o pagamintą elektrą maksimaliai tiekti į elektros biržą. Atliekami skaičiavimai, apibendrinami gauti rezultatai ir pateikiamos išvados., In this master’s thesis technologies and characteristics of biofuel fired CHP plant are examined. Electricity and central heating supply markets are analyzed. The calculations of thermodynamic, energy and economic efficiencies of biofuel CHP plant were made. Also, the improvement opportunities of condensers efficiency were analyzed. The first way of efficiency increasing is to eliminate the heat exchanger. The other way is to distribute the return DH water flow properly to condenser and to flue gas condenser. Installing a DH water cooler to generate a full amount of electricity, despite of DH water need, when electricity prices are on top. At the end, economical calculations are made and the results are presented in conclusions.

Šiame darbe pristatomos kelios techninės priemonės skirtos sumažinti šilumos nuostolius pro kaminą. Detaliau nagrinėjamas absorbcinių šilumos siurblių įdiegimas biokuro katilinėje, numatomas absorbcinio šilumos siurblio tipas ir veikimo parametrai. Įvertinamas absorbcinio šilumos siurblio poveikis energetiniam efektyvumui ir aplinkosaugai. Paskaičiuojamas modernizacijos paprastas atsipirkimo laikas., This work briefly introduces several technologies to reduce heat loss in biofuel based heating only boiler plant, detailed examination of absorption heat pump and the boiler plant have been done. Biofuel based water heating boiler plant equiped with absorption heat pump, type and operating parameters adjusted. Estimated impact of absorption heat pump on energy and environmental characteristics of boiler plant. Overall efficiency of biomass based boiler plant with absorption heat pump was simulated and means for improvement offered. Simple payback time of modernization calculated.

Baigiamajame magistro darbe nagrinėjama „Lapių“ buitinių atliekų sąvartyno biodujų jėgainė. Analizės metu ištirti jėgainės technologiniai pajėgumai, išgaunamų biodujų kiekiai, kokybė, nustatytas jėgainės efektyvumas. Remiantis Lietuvoje galiojančiais teisės aktais ir gautais analitiniais rezultatais darbe nagrinėjami trys galimi biodujų panaudojimo scenarijai. Tradiciniai biodujų panaudojimo būdai (šilumos ir elektros energijos gamyba) lyginami su galimybe biodujas tiekti į gamtinių dujų tinklus. Pristatomi nagrinėtų scenarijų analitiniai rezultatai. Atliekamas visų scenarijų ekonominis pagrindimas. Pagal pasirinktus kriterijus vertinamas ekonominių rodiklių jautrumas. Teikiami pasiūlymai projekto finansiniam gyvybingumui didinti. Išnagrinėjus tris minėtus scenarijus, atlikus ekonominį vertinimą bei jautrumo analizę yra apibendrinami baigiamojo darbo rezultatai, formuluojamos ir pateikiamos baigiamojo darbo išvados. Darbą sudaro 18 skyrių. Darbo apimtis 82 psl. be teksto priedų, 19 lentelių, 34 paveikslai, 44 bibliografiniai šaltiniai. Atskirai pateikiami darbo priedai. In the final major theses „Lapių“ landfill biogas plant was analysed. Analysis results showed biogas plant‘s technical capabilities, the amount and quality of produced biogas, plant‘s efficiency was identified. According to Lithuania‘s legal acts and research results three possible biogas usage scenarios were chosen to be analysed. Traditional biogas usage ways (production of heat and electricity) are compared with possibility to supply biogas to natural gas networks. The results of analysis of possible scenarios are introduced. All scenarios are based on economic. Economic indicators are valued by chosen criteria. Suggestions made to improve projects financial vitality. After examining all three scenarios, after economical and sensitivity evaluation, results of final thesis are summarized and final conclusions are made. In the final major theses are 18 chapters. Scope of work 82. text, 19 tables, 34 pics, 44 bibliographic entries.

Magistro baigiamajame darbe aptariamas Lietuvos ir Europos Sąjungos šalių energetikos sektorius. Apžvelgiamos direktyvos, strategijos, plėtros planai bei teisės aktai skirti energetikos plėtojimui šalyje. Tiriamuoju objektu pasirenkama Trakų Vokės katilinė, kuri aprūpina šiluma kvartalą degindama gamtines dujas vandens šildymo katiluose. Šiame darbe yra nagrinėjamos penkios alternatyvos: kogeneratorius ir dujiniai katilai, kogeneratorius su akumuliacine talpa ir dujiniais katilais, kogeneratorius su akumuliacine talpa ir biokuro katilais, kogeneratorius su akumuliacine talpa ir šilumos siurbliu, medienos dujofikavimo reaktorius su kogeneratoriumi ir vandens šildymo katilais. Alternatyvos yra nagrinėjamos dviem skirtingais scenarijais, kai kogeneratoriaus pagaminta elektra parduodama pagal VIAP tarifus ir pagal „Nord pool spot“ Lietuva biržos kainas. Tiriamasis darbas atliekamas naudojantis „energyPRO“ modeliavimo programa. Atlikus modeliavimą, sistemų veikimas įvertinamas pirminės energijos suvartojimu, ekologiniu ir ekonominiu požiūriais. Atliekama jautrumo analizė keičiant ekonominius rodiklius bei vertinant šilumos gamybą be kogeneracijos. Pagal gautus rezultatus suformuluojamos išvados. Darbą sudaro 10 skyrių. Apimtis – 79 psl. teksto be priedų, 47 iliustracijų, 10 lentelių, 74 bibliografiniai šaltiniai. In this master thesis, Lithuanian and European Union’s countries energy sector was discussed. An overview was made on EU directives, Lithuanian strategies, development plans and legalizations. Investigation object was Trakų Vokė boiler house with its district heating system. In the boiler house heat produced by combusting natural gas. During the research five alternatives were analysed: cogeneration and heat only boilers, cogeneration with thermal storage and heat only boilers, cogeneration with thermal storage and biomass heat only boilers, cogeneration with thermal storage and high temperature heat pump, biomass gasification reactor with cogeneration and heat only boilers. Alternatives are analysed based on two scenarios, first on when cogeneration is working by fixed electricity tariffs and second when cogeneration is working by liberalized electricity market conditions. Thesis carried out using “energyPRO” modelling software. All modelled systems are assessed by techno-economic and ecological approach. A sensitivity analysis was made by changing economical values and assessing systems without cogeneration. Based on the results conclusion was formed. Thesis includes 10 chapters. Size of work – 79 pages excluding appendixes, 47 pictures, 10 tables, 74 reference sources.

Baigiamajame magistro darbe nagrinėjamas tipinis daugiabutis pastatas ir jam pritaikytos energiją generuojančios sistemos. Darbo tikslas – daugiakriterio vertinimo metodu nustatyti optimalų energijos aprūpinimo technologinį sprendinį pagal energinį, ekologinį ir ekonominį kriterijus. Tyrime nagrinėjama centralizuoto šilumos tiekimo sistema, dujinis katilas, oras–vanduo ir gruntas–vanduo šilumos siurbliai, saulės kolektoriai, saulės elementų bei visų šių sistemų kombinacijos. Tyrimui naudojami realūs šilumos suvartojimai ir statistiniais metodais nustatyti elektros energijos poreikiai. Sistemos nagrinėjamos modeliuojant EnergyPRO programa. Visoms sistemoms atlikta inventorinė analizė, nustatyti sunaudojamos energijos ir išsiskiriančių teršalų kiekiai visų sistemų gyvavimo fazių metu. Atlikus sistemų modeliavimą ir kitus tyrimus paaiškėjo, kad optimali yra kombinuota sistema susidedanti iš gruntas-vanduo šilumos siurblio, saulės kolektorių, saulės elementų ir centralizuoto šilumos tiekimo. Tokios sistemos šilumos savikaina yra 18,7 ct/kWh, teršalų emisija – 0,131 CO2 kg ekv/kWh/100 metų, pirminės energijos poreikis – 2,50 MJ/kWh/100 metų. Tokia sistema padengia beveik 85 % pastato metinio šilumos poreikio. Tyrimo rezultatai gali būti pritaikyti daugiabučių namų renovacijai. Darbą sudaro 14 skyrių. Darbo apimtis 65 p. teksto be priedų, 38 iliustr., 22 lentelių 36 bibliografinių šaltinių, priedai (pridedami kartu). In this thesis a typical apartment building and its own energy generating systems were examined. The goal of this work – to determine the optimum power supply technology solution for energy supply, using multi-criteria analysis according to several criteria: energetical, environmental and economical. The study examined the district heating system, gas boiler, air-to-water and ground-water heat pumps, solar collectors, solar cells, and the combination of these systems. The study uses real heat consumption and statistical methods to determine power requirements. Systems were analyzed using EnergyPRO simulation program. For all systems were performed inventory analysis, to determine the energy consumption and the quantity of emissions of all the systems life phases. After system modeling and other studies results showed, that the optimum system is combined system of the ground-to-water heat pump, solar panels, solar cells, and district heating cost – 18.7 ct/kWh; Emission of pollutants – 0,131 CO2 eq kg/kWh/100 years; Primary energy demand – 2.50 MJ/kWh/100 years. Such a system covers nearly 85% of the building's annual heat demand. The results can be applied to residential buildings projects of renovation. The work consists of 14 chapters. Scope of work 65. text, 38 figures., 22 tables of 36 bibliographic entries, (added together).

Baigiamajame magistro darbe atliktas eksperimentinis neįstiklinto pratakaus saulės kolektoriaus efektyvumo tyrimas. Eksperimento metu parinkta ir sumontuota matavimo ir duomenų kaupimo įranga. Pagal gautus meteorologinius ir kolektoriaus parametrų duomenis išanalizuotas kolektoriaus veikimas. Nustatyta kolektoriaus paviršiaus ir tiekiamojo oro temperatūrų, temperatūrinio efektyvumo ir bendro efektyvumo priklausomybė nuo išorinių veiksnių. Atliktas rezultatų palyginamas esant pastoviam ir kintamam tiekiamojo oro debitui, ir nustatyta jo įtaka kolektoriaus veikimui. Remiantis šilumos srauto principu ir naudojantis parinkta matavimo įranga, nustatyta kolektoriaus veikimo įtaka išorinei pastato atitvarai. Nustatyti galimi šilumos pritekiai šildymo sezono ir vasaros metu, naudojant kolektorių kaip apsauginę priemonę nuo tiesioginių saulės spindulių. Atliktas kolektoriaus ekonominis ir energinis vertinimas naudojantis RETScreen programa ir, lyginant gautus rezultatus su kitais baziniais šildymo būdais, apskaičiuotas kolektoriaus atsipirkimo laikotarpis. Master thesis carried out an experimental study of unglazed transpired solar collector. During the experimental required measuring equipment was selected and installed. Performance of the collector was analyzed according to measured meteorological collector’s parameters data. Collector surface and supply air temperature, thermal efficiency and overall efficiency dependency on external factors was investigated. The study results are compared with constant or variable supply air flow rate and its impact on the operation of the collector. Collector operation impact to building’s external wall is investigated based on the principle of heat flow and using the selected measurement equipment. Study investigated possible heat inflow during the heating season and summer time, using collector as a shield against direct sunlight. Collector economical and energetic assessment was done using RETScreen software.

Darbe projektuojama geoterminė jėgainė, kuri tiekia šiluminę energiją pastatų grupei. Darbą sudaro įvadas, keturi skyriai, išvados ir rekomendacijos bei literatūros sąrašas. Įvade pateikta nagrinėjamos temos problema, aktualumas, darbo tikslai ir uždaviniai bei praktinė darbo vertė. Pirmajame skyriuje pateikiami projektiniai duomenys pastatų grupei Tauragės miesto pavyzdžiu, aprašomi geoterminės energijos tipai bei jos panaudojimas pasaulyje ir Lietuvoje. Antrajame skyriuje analizuojamas Lietuvos geoterminis laukas bei parenkama projektuojamos geoterminės stoties vieta. Analizuojamos UAB „Geoterma“ iškilusios problemos ir nustatomos jų priežastys. Trečiajame skyriuje atliekamas metinio šilumos poreikio modeliavimas bei trijų energijos šaltinių techninis vertinimas kompiuterine programa EnergyPRO. Ketvirtajame skyriuje energijos šaltiniai vertinami ekonominiu ir aplinkosauginiu požiūriu, taip pat atliekama jautrumo analizė bei aprašomos prielaidos, naudotos darbe. Išanalizavus pastatų grupės energijos poreikius, atlikus techninius energijos šaltinių vertinimus ir reikalingus skaičiavimus šilumos gamybos galimybėms įvertinti, teikiamos išvados ir rekomendacijos. Pridedama: trijų energijos šaltinių schemos. Darbo apimtis – 65 p. be priedų, 35 pav., 15 lent., 19 literatūros šaltinių. There is designed geothermal power plant that supplies thermal energy group of buildings in this paper. The work consists of four chapters, conclusions, recommendations and references. The introduction is about the problem of the topic, the relevance, the work goals, objectives and the practical value of the work. The first chapter provides design details of buildings group using Taurage's city example, describes the types of geothermal energy and its use in the world and in Lithuania. The second chapter analyzes the Lithuanian geothermal area, also the place for designed geothermal station is selected. Analyze the problems encountered in Geoterma company and identify their causes. There is modeling an annual heat demand and performed the three technical evaluation of energy sources with a computer program EnergyPRO. There is assessed the economic sources from energy and environmental point of view in the fourth chapter. As well sensitivity analysis is produced and description of the assumptions used in the workplace. After the analysis of the building group's energy needs and performed technical evaluations and calculations of energy sources necessary to evaluate the heat generation ability, findings and recommendations are provided. Enclosure: energy sources schemes. Working volume - 65 pages without additives, 35 pic., 15 tables, 19 references.

Baigiamajame magistro darbe nagrinėjama problema – dideli energijos poreikiai vėsinimui biurų pastatuose, dėl vis didėjančių mikroklimato kokybės reikalavimų, didesnių šilumos pritekėjimų į patalpas ir šilumos išsiskyrimų dėl naudojamos įrangos. Problemos sprendimui darbe suprojektuotos keturios oro kondicionavimo sistemos su skirtingais šilumnešiais: oru, vandeniu ir freonu. Atsižvelgiant į šilumnešio tipą suprojektuotos ventiliatorinių konvektorių, aktyviųjų šalčio sijų, freoninė ir orinė vėsinimo sistemos. Oro kondicionavimo sistemos analizuojamos remiantis realaus tipinio administracinio pastato pavyzdžiu. Lyginamoms sistemoms buvo atlikti hidrauliniai ir aerodinaminiai skaičiavimai, įvertintos sistemų pradinės investicijos, apskaičiuotos energijos sąnaudos ir eksploatacijos išlaidos. Ekonominio skaičiavimo metu buvo įvertintas sistemų atsipirkimo laikas ir atlikta elektros kainų jautrumo analizė. Šio tyrimo rezultatai parodo, kokia sistema iš visų darbe nagrinėtųjų sistemų yra tinkamiausia biurų pastatams, pagal efektyvų elektros energijos naudojimą ir pradines investicijas. The final master's work deals with the problem of high energy needs for cooling in office buildings, due to the growing of higher quality requirements for microclimate, higher heat gains in premises and equipment heat emissions used in. To solve the problem four different types of cooling systems with different coolants: air, water and refrigerant are designed at work. Depending on the type of coolant were designed fan coil units, active chilled beams, variable refrigerant volume system and air cooling systems. Air conditioning systems are analyzed on the basis of an example of the real typical office building. The hydraulic and aerodynamic calculations were made, initial investments, energy expenditures and operating costs were estimated for the compared systems. The pay-back time of the systems was assessed and the sensitivity analysis of electricity prices was carried out by economic calculations. The results of this investigation show, which system of all analysed systems at work is the most appropriate for office buildings, according to the efficient use of electricity and the initial investments.