Energy efficiency improvement for industrial boilers through a flue-gas condensing heat recovery system with nonlinear MPC approach

Rastegarpour, Soroush; Mariotti, Andrea; Ferrarini, Luca; Aminyavari, Mehdi

doi:10.1016/j.applthermaleng.2023.120554

Cited by 8 publications

(3 citation statements)

References 22 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Atık ısının geri kazanımı, endüstriyel kazanlarda enerji verimliliğini artırmanın etkili bir yoludur. Bu amaçla, yoğuşmalı kazanlarda, soğuk kaynak ile baca gazı arasındaki sıcaklık farkını artırmayı hedefleyen atık ısı sistemleri önerilmektedir [242]. Bu yaklaşıma göre baca gazı atık ısısının geri kazanımı, enerji verimliliğini artırmak, fosil yakıt tüketimini ve sera gazı emisyonlarını azaltmak için etkilidir [243,244].…”

Section: Atık Isı Kazanları (Waste Heat Boilers)unclassified

Sanayide Enerji Verimliliğinde Son Gelişmeler: Türkiye Örneği

Yıldız

2024

Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım Ve Teknoloji

View full text Add to dashboard Cite

Ülkelerin kalkınma sürecindeki vazgeçilmez faktörlerden birisi olan üretimin kesintisiz bir şekilde sürebilmesi için uygun maliyetli, sürekli, güvenli ve temiz enerjiye ulaşabilmeleri büyük önem arz etmektedir. Ülkeler bir yandan büyümeye devam ederken, diğer yandan 2030 için belirlenen 2° ve 2050 yılına kadar karbon nötr hedeflerini göz önüne almak durumundadır. Bu amaç doğrultusunda çeşitli sektörel inovasyonların kullanılması gerekmektedir. Bu derlemede, küresel enerji tüketimi ve karbon salınımının başlıca sorumlularından olan sanayi sektöründeki güncel enerji verimliliği çalışmalarıyla ilgili yerli ve yabancı kaynaklar taranarak, ulaşılan olası çözüm önerileri başlıklar altında aktarılmıştır. Araştırmalar sonucunda, atık ısı geri kazanım sistemi ile ısıtma veriminin %32,32 artarak tüketilen elektrik enerjisinin yaklaşık %30’nun geri kazanılabildiği hesaplanmıştır. Kojenerasyon sistemlerinin var olan yapıya entegresi ile gaz türbinlerinin elektrik dönüşüm verimliliğinin %30-40 seviyelerinden %80-90‘lara çıktığı görülmüştür. Yapılan denetimlerde yatırımın kendini 1,5–3 yıl gibi bir sürede amorti ettiği tespit edilmiştir. Karbon nötr hedefi doğrultusunda geliştirilen bir diğer yöntem olan karbon yakalama teknolojisi üzerine yapılan çalışmalarda, demirçelik gibi karbon yoğun sektörlerde yöntemin CO_2 salınımını %65’e varan oranlarda düşüreceği hesaplanmaktadır. Çalışmanın devamında, Türkiye’nin enerji görünümü, yürürlükte olan verimlilik politikaları ile güncel sanayi istatistikleri derlenerek, endüstrideki enerji verimliliğini artırmaya yönelik çalışmalar yürütecek akademi ve özel sektör çalışanlarına katkıda bulunulması amaçlanmıştır. Sanayi sektörünün önemli bir tüketim kalemini oluşturduğu Türkiye’de, bu alanındaki en kapsamlı yasal düzenleme 2007 yılında yayınlanan 5627 sayılı Enerji Verimliliği Kanunu ve güncel versiyonu 2018’de paylaşılan ISO 50001 Enerji Yönetimi Sistemi Standardı’dır. Firmalara yapacakları temiz üretim teknolojileri uygulamalarının maliyetlerini yükseltmeyeceği gibi, aksine ekonomik açıdan da geri dönüşü kısa yatırımlar olduğunun aktarılması sanayi genelinde farkındalığı artıracaktır. Türkiye’deki sanayi sektörünün enerji tasarruf potansiyelinin en az %20 olduğu ve bunun yaklaşık %50'sinin küçük yatırım miktarları ile iki yıldan az sürede kendini amorti ederek gerçekleşebileceği tespit edilmiştir. Yenilenebilir Enerji Genel Müdürlüğü’nün çalışmalarına göre, sanayi sektöründe atılacak doğru adımlar ile Türkiye’nin toplam birincil enerji talebinin %15 düşürülebileceği hesaplanmıştır.

show abstract

Section: Atık Isı Kazanları (Waste Heat Boilers)unclassified

Sanayide Enerji Verimliliğinde Son Gelişmeler: Türkiye Örneği

Yıldız

2024

Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım Ve Teknoloji

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Industrial hybrid energy systems combining fossil energy and renewable energy are receiving increasing interest as a means to achieve zero carbon emissions [51].…”

Section: Studies Of Industrial Applicationsmentioning

confidence: 99%

Multiple Heat Recovery System for an Industrial Thermal Peeling Press Machine—Experimental Study with Energy and Economic Analyses

Farhat,

Khaled,

Faraj

et al. 2024

Energies

View full text Add to dashboard Cite

The enhancement of energy systems in industrial zones is attracting the attention of researchers from all over the world. At the same time, optimization and advancement in heat recovery systems are now generating major interest in the energy sector. In this context, the present study suggests a new multiple heat recovery system should be applied to an industrial thermal peeling press machine. The new system consists of multiple sources of energy: the heat excess in the chimney, the exhaust gas of the chimney, and the exhaust gas of the boiler. To proceed with testing the potential of the suggested system, a hydraulic thermal peel press machine in the wood industry undergoes different tests to achieve the best configuration that will enable this machine to reach its operational temperature when heating. Five test configurations are proposed, designed, and applied experimentally on this machine. Many parameters were effective during the experimental tests, such as water flow rate, ambient air temperature, and initial water temperature. It was found that the application of the multiple heat recovery system increases the rate of heating from around 7 °C/min to around 13 °C/min. In terms of energy and economy, the “chimney + boiler only” configuration proved to be the best system to apply during the fall and winter seasons.

show abstract

“…Differences in coal quality and insufficient combustion processes can lead to changes in these parameters [33,34]. Once these unobservable parameters change, it will inevitably influence the prediction accuracy of the DT model, and then corrupt subsequent control and optimization decisions by more or less [35,36]. In addition, because of the modeling and calculation errors, the DT model can hardly be the same as the real system [37].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

A generalized data assimilation architecture of digital twin for complex process industrial systems

Zhao,

Jiang,

Cai

et al. 2024

Meas. Sci. Technol.

View full text Add to dashboard Cite

As one of the critical cores of digital twin (DT), data assimilation (DA) can maintain consistency and synchronization between DT and physical system. Kalman filtering is a common DA method, but its estimation performance is deteriorated by factors such as model inaccuracy and time-varying noise covariance in practical applications. The errors caused by these multiple uncertainties are all coupled in the measurements, which augments the difficulty for DT to obtain physical system information. In order to tackle the DA problem with multiple uncertainties, this paper proposes a generalized DA architecture of DT for sophisticated process industry. First, combining Stein variational gradient descent (SVGD) and nonlinear Bayesian filtering paradigm, a recursive estimation framework is established, which has higher accuracy in estimating the noise covariance compared to traditional methods. Second, to effectively deal with model inaccuracy by using the filtering residual containing time-varying noise, we propose a neural network and modified wavelet-based model error compensation (NNMW-MEC) block. Based on modified wavelet technique, the filtering residual denoising (FRD) built in NNMW-MEC can better cope with time-varying noise compared to existing wavelets, and extract the low-frequency signal involving model error information from noisy residual smoothly. In addition, because of the neural network-based state-compensation (NNSC) subblock, NNMW-MEC has more outstanding ability in compensating the state deviations with large changing range. Finally, we take the boiler system in a coal-fired power plant as an example to verify the effectiveness of our architecture. Experimental results show that the DA architecture proposed in this paper can improve the estimation performance of DT under inaccurate model and uncertain noise statistics.

show abstract

Energy efficiency improvement for industrial boilers through a flue-gas condensing heat recovery system with nonlinear MPC approach

Cited by 8 publications

References 22 publications

Sanayide Enerji Verimliliğinde Son Gelişmeler: Türkiye Örneği

Sanayide Enerji Verimliliğinde Son Gelişmeler: Türkiye Örneği

Multiple Heat Recovery System for an Industrial Thermal Peeling Press Machine—Experimental Study with Energy and Economic Analyses

A generalized data assimilation architecture of digital twin for complex process industrial systems

Contact Info

Product

Resources

About