|
|
Efektivní plánování investic do technologií pro energetické využití odpadů
Šomplák, Radovan ; Klemeš,, Jiří (oponent) ; Žaloudík, Petr (oponent) ; Stehlík, Petr (vedoucí práce)
Disertační práce se zabývá aplikací simulačních a optimalizačních metod v oblasti energetického využití odpadů. V úvodu práce je popsán současný stav v oblasti odpadového hospodářství v EU se zaměřením na ČR. Následující kapitola pojednává o hodnotících kritériích investičních záměrů a základních principech stochastického programování. Jádrem práce jsou matematické modely zaměřené na plánování a provoz jednotlivých zařízení a problematiku spojenou se svozem odpadu. Dopravní úloha dává do souvislostí všechny uvažované projekty v hodnoceném zájmovém území a je možné díky ní simulovat toky odpadu mezi producenty a zpracovateli. Přístup je demonstrován na pěti případových studiích. V prvních třech studiích byly uvedeny výpočty pro potenciálního investora. Hlavním výstupem bylo určení míry atraktivity investice a identifikace největších rizik. Další případová studie byla věnována analýze z pohledu statní koncepce. V poslední případové studii je detailně analyzována problematika nakládání s odpadem z pohledu producentů.
|
|
|
Simulační nástroj pro integraci plynové mikroturbíny do průmyslových provozů
Konečná, Eva ; Stehlík, Petr (oponent) ; Ovčačík,, Filip (oponent) ; Máša, Vítězslav (vedoucí práce)
Vzhledem k současné napjaté energetické situaci vzniká potřeba vysoce efektivního využívání primárních zdrojů energie. Možným řešením této situace jsou plynové mikroturbíny, které jsou progresivním zdrojem kombinované výroby energie. Plynová mikroturbína pracuje s elektrickou účinností okolo 30 % a dalších 50 % se nachází v horkých spalinách. Právě využití tohoto odpadního tepla je klíčové k dosahování vysoké kombinované účinnosti výroby a úspor primární energie. Práce představuje metodiku integrace plynových mikroturbín do průmyslových provozů, na jejímž základě je vytvořen softwarový nástroj pro výběr plynové mikroturbíny a efektivní využití odpadního tepla z produkovaných spalin. Efektivním využitím se myslí především přímé sušení, technologický ohřev procesních proudů, příprava teplé užitkové vody a akumulace tepla. Metodika integrace plynové mikroturbíny do průmyslového provozu zahrnuje i technicko-ekonomické vyhodnocení investice. Metodika je zpracovaná do podoby unikátního softwarového nástroje, který posoudí různé varianty integrace plynové mikroturbíny ve středně velké průmyslové prádelně a doporučí tu nejvýhodnější. Pro tvorbu nástroje byl použit programovací jazyk Python v kombinaci s MS Excel tak, aby byl nástroj jednoduše použitelný i bez specializovaných softwarů. Hlavní výhodou však je, že má univerzální charakter a lze ho snadno adaptovat na další průmyslové procesy. Uživateli přitom stačí pouze běžné provozní znalosti o cílovém procesu. Jako případová studie byl vybrán prádelenský proces. Byla zpracována data z řady průmyslových prádelen v České republice. Ukázalo se, že důležitým kritériem pro volbu plynové mikroturbíny jako hlavního zdroje energie je poměr mezi potřebnou elektrickou a tepelnou energií. Zejména pro starší prádelenské provozy platí, že je třeba nejdříve provést jejich energetickou optimalizaci a až poté začít s výběrem vhodného zdroje energie. Při správné integraci je možné dosáhnout kombinované účinnosti plynové mikroturbíny až 90 % a přijatelné návratnosti. Vhodný cílový proces pro integraci plynové mikroturbíny je takový, který využije největší přednost plynové mikroturbíny, kterou je produkce horkých a čistých spalin. Je třeba hledat procesy, kde lze maximum těchto spalin použit přímo, bez dalších nákladných aparátů pro přenos tepla. Sušení prádla v průmyslových prádelnách takovým procesem bezpochyby je. Navržený softwarový nástroj je jednoduchou, rychlou, a především univerzální možností pro zhodnocení vhodnosti plynové mikroturbíny na základě běžných provozních znalostí o sledovaném procesu.
|
|
| |
|
|
PERSPECTIVE METHODS OF SEWAGE SLUDGE UTILISATION FOR ENERGY PRODUCTION
Elsässer, Thomas ; Klemeš,, Jiří (oponent) ; Žaloudík, Petr (oponent) ; Stehlík, Petr (vedoucí práce)
This thesis on the processing of sewage sludge in waste to energy applications contains a description of sludge material properties (density, specific heat capacity and dynamic viscosity), and is, in its main chapters, devoted to sludge disintegration for improved dewatering and the experimental study of emissions produced in incineration, where the influence of alkali addition was examined. The incineration of dried sludge was done in a fluidized bed reactor and the production of air emissions and distribution of heavy metals was studied. The thermo chemical disintegration of stabilized sewage sludge, elaborated in the second main chapter, aims at reducing the water content of sludge after dewatering. Experiments conducted in laboratory scale aimed at identifying a suitable temperature level, required dosage of chemical agent. In the following, a basic economical evaluation is described, where the savings are determined from savings in sludge disposal.
|
|
|
Zařízení pro zahušťování odpadní vody z bioplynových stanic
Vondra, Marek ; Bébar, Ladislav (oponent) ; Hoffman,, Pavel (oponent) ; Stehlík, Petr (vedoucí práce)
Cílem dizertační práce je vývoj technologie, která má přispět k řešení dvou zásadních problémů spojených s provozem bioplynových stanic (BPS). Konkrétně se jedná o nedostatečné využívání odpadního tepla ze spalování bioplynu a nákladné zpracování a využivání fermentačních zbytků, které vznikají ve velkých objemech a jsou svázány řadou legislativních omezení. Na základě rešerše dostupných separačních metod byla jako vhodná technologie zvolena vakuová odparka, mezi jejíž výhody patří jednoduchá konstrukce klíčových zařízení, provozní spolehlivost a robustnost, nízké nároky na předúpravu zahušťovaného média, potenciál k rychlému komerčnímu uplatnění a zejména pak schopnost využít nízkopotenciální odpadní teplo. Primárním účelem této technologické jednotky je redukce objemu fermentačních zbytků. Dalším přínosem jejího provozu je efektivní využívání odpadního tepla z BPS, které by jinak zústalo nevyužito. Jako vhodné pro uplatnění v BPS byly identifikovány odparky s nízkou spotřebou elektrické energie, která je hlavním produktem BPS. Tři z těchto technologií byly předmětem důkladnějšího rozboru zahrnujícího tvorbu výpočtových modelů a jejich vyčíslení pro podmínky vzorové BPS. Jako energeticky nejméně efektivní byla zhodnocena jednostupňová odparka s nucenou cirkulací (680 – 712 kWhth/m3, 25,9 – 30,5 kWhel/m3). Výrazně nižší energetické náročnosti dosáhly třístupňová filmová odparka (241 – 319 kWhth/m3, 12,0 – 23,6 kWhel/m3) a devítistupňová mžiková odparka (236 – 268 kWhth/m3, 13,6 – 18,4 kWhel/m3). Pro vývojovou činnost, která je jádrem disertační práce, byla zvolena vícestupňová mžikové odparka (MSF – multi-stage flash). Mezi hlavní důvody této volby patřily nízké požadavky na teplosměnnou plochu, dobré provozní zkušenosti v oblasti odsolování, jednoduchá konstrukce, modularita a odpařování mimo teplosměnnou plochu. Provedeno bylo také důkladné technicko-ekonomické zhodnocení integrace této odparky do BPS. Hlavní náplní práce byl experimentální vývoj prototypu MSF odparky. Hlavním cílem vývojové činnosti bylo dosažení ustáleného průtoku zahušťované kapalné frakce digestátu, tzv. fugátu a kontinuální tvorby destilátu. Tento cíl nebylo snadné naplnit především kvůli vlastnostem fugátu, který má nenewtonský charakter a zvýšenou hustotu i viskozitu v porovnání s vodou. Předmětem analýzy byla rovněž pěnivost fugátu. V textu je popsán vývoj odparky i první úspěšný provozní test, při němž bylo nutné použít protipěnicího přípravku. S plně vyvinutým prototypem MSF odparky bylo dosaženo kontinuálního provozu s produkcí destilátu v množství od 5 do 10 kg/h při průtoku fugátu 0,4 až 0,5 m3/h. Hlavním nedostatkem vybrané technologie je znečištění destilátu amoniakálním dusíkem. Proto byly analyzovány základní postupy jeho dodatečné eliminace.
|
|
|
Komunikační strategie podniku
Stehlík, Petr ; MBA, Petr Adamus, (oponent) ; Schüller, David (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá návrhem komunikační strategie pro brněnskou lékárnu U lázní. Úkolem je posoudit současný stav a na základě výsledků analýzy navrhnout vhodná opatření, která povedou ke zlepšení a zefektivnění komunikační mix podniku. Součástí práce je také vyhodnocení informací aplikací fuzzy logiky.
|
|
|
Analýza interakcí v odpadovém hospodářství
Szásziová, Lenka ; Hájek, Jiří (oponent) ; Hrabec,, Dušan (oponent) ; Stehlík, Petr (vedoucí práce)
Dizertační práce se zabývá aplikací simulačních, prognostických a optimalizačních metod v oblasti odpadového hospodářství. V úvodu práce je popsán současný stav a výhled v oblasti odpadového hospodářství v ČR. Následující kapitola se zabývá analýzou dostupné datové základny v oblasti odpadového hospodářství v ČR, se zaměřením na její specifika a problémy, jako je např. rozdílná dostupnost prostorově a hierarchicky uspořádaných, nestejnorodých vstupních dat. Jádrem práce je pak výpočtový nástroj, pojmenovaný Justine, který představuje bilanční systém, zajišťující soulad hodnot pro jednotková a agregovaná data, z pohledu jejich složení a distribuce ve sledovaném území a čase. Vývoj nástroje byl motivován nutností predikovat produkci a složení jednotlivých typů odpadu. Aplikace konceptu je ukázána na třech případových studiích, se zaměřením na prognózu produkce nebezpečného odpadu, prognózu produkce a složení směsného komunálního odpadu a složek separovaného sběru komunálního odpadu a odhadu potenciálu spalitelných odpadů pro energetické využití v ČR. Výstupy z výpočtového nástroje představují cenné vstupy pro související optimalizační modely zpracovatelských řetězců, které jsou využívány např. pro navrhování nových zařízení pro nakládání s odpady.
|
|
|
Modelování jako účinný nástroj v průmyslové praxi a ekonomické aspekty
Šarlej, Marek ; Klemeš,, Jiří (oponent) ; Žaloudík, Petr (oponent) ; Stehlík, Petr (vedoucí práce)
Tato dizertační práce se zabývá problematikou modelování jako účinného nástroje použitelného v průmyslové praxi v oblasti ekologie a energetiky. Je zde představeno jak modelování části technické, tak i ekonomické a zároveň jejich propojení. Podniky v případě potřeby nehodnotí pouze technické řešení s ohledem na investiční náklady, ale hledají optimalizované řešení po stránce technické i ekonomické. Dizertační práce se zaměřuje jak na modelování jednotlivých zařízení, tak i technologických jednotek a to v různých úrovních komplexnosti. Jsou zde uvedeny konkrétní případové studie využívající různé úrovně modelování.
|
|
| |
|
|
Snižování energetické náročnosti procesu profesní údržby prádla
Bobák, Petr ; Klemeš,, Jiří (oponent) ; Noskievič, Pavel (oponent) ; Stehlík, Petr (vedoucí práce)
Práce se zabývá procesem profesní údržby prádla (PÚP) a způsoby, jak snižovat jeho požadavky na energie a další provozní komodity. PÚP představuje specifický energeticky náročný proces, jehož účelem je navrátit použitému prádlu jeho původní vlastnosti, aby mohlo opětovně plnit svou funkci. Tento ze své podstaty recyklační či regenerační proces se skládá z mnoha dílčích operací. Klíčovou operací je praní ve vodní lázni, kdy se z prádla odstraňují nečistoty. Práce se zaměřuje na nejčastěji používanou technologii odstraňování nečistot, což je praní v teplé vodní lázni za spolupůsobení mechanického účinku a prací chemie na prádlo. Uváděné postupy lze však využít i pro alternativní technologie jako například ozónové praní, praní s použitím nízkoteplotních enzymů či ultrazvuku. Ve všech případech se jako smáčedlo pro nečistoty používá voda, která musí mít určité vlastnosti a kterou je po praní potřeba z prádla odstranit navazujícími operacemi (sušení, žehlení, tvarování). Po nezbytném teoretickém úvodu, který čtenáři blíže představí problematiku PÚP, se práce zabývá matematickým modelováním procesu a jeho hlavních dílčích operací (praní, sušení) metodou hmotnostních a energetických bilancí a sběrem provozních dat a jejich využitím. Téma je navíc podpořeno návrhem informačního systému na bázi relační databáze ovládané pomocí webové aplikace, který umožní organizovat data či informace z různých zdrojů – naměřená experimentální data, údaje o měřicí technice, provozní záznamy strojů a další. Práce dále definuje možnosti hodnocení a snižování energetické náročnosti procesu. Výklad je podpořen příklady a případovými studiemi. Klíčovou částí práce je kapitola popisující vybudovanou experimentální infrastrukturu, na jejímž základě byl instalací uceleného souboru prádelenské techniky vytvořen plně funkční provoz průmyslové prádelny s kapacitou až 500 kg prádla za směnu jako model energeticky náročného procesu (ENP). Propracovaná infrastruktura a systém sběru dat umožňuje měřit široké spektrum fyzikálních veličin a zkoumat faktory, které ovlivňují energetickou náročnost procesu, a vazby mezi nimi, stejně jako zkoušet efektivitu různých úsporných opatření v provozním měřítku.
|
host ::
RSS.