Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • 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
Cogeneration unit modifications to maximize the electricity generation in Cuban sugar mills
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Energy Technology.
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Energy Technology.
2015 (English)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

The electricity usage in the world is constantly increasing and it is therefore of high importance to improve the utilization of renewable energy sources. The electricity in Cuba is mainly generated from imported fossil fuels which have a negative environmental effect by a large contribution of carbon dioxide emissions. In the cogeneration unit of sugar factories electricity is generated in turbines from the steam produced in boilers by burning bagasse, a residual from the sugar production. This biomass is a renewable energy source and has a high energy content. In 2009 several parts were upgraded in a sugar factory in Cuba named Carlos Baliño with the aim to improve the efficiency of several production processes. The upgrades resulted in an increased amount of steam that can be used to generate electricity for export to the national grid and an increased amount of excess bagasse. Despite of the upgrades the factory is not able to increase the generation of electricity due to the technical restrictions of the current power turbines. The aim of this study is to further improve the efficiency of the cogeneration unit and maximize the electricity generation in order to increase the revenues for the factory owner by exporting excess electricity to the national grid. This will be performed by investigating an implementation of an extraction condensing turbine and drying the bagasse to the lowest possible moisture content. The modelling consists of four scenarios where different combinations of factors that influence the electricity generation are implemented. The first scenario which is an evaluation of the current situation is used as a reference base for the others. The second scenario determines if it is possible to burn all of the bagasse and continue using the current backpressure turbines. For the third and fourth scenario a change into a condensing extracting turbine is evaluated. Additionally, drying of bagasse to different moisture contents in the fourth scenario is investigated. The results show that the implementation of an extraction condensing turbine and drying of bagasse generated the most electricity. The amount of generated excess electricity that can be sold to the grid was established to 2,8- 3,9MW. The implementations would result in a payback time of 1,4-1,7 years and a yearly profit of 2,6-3,7 million USD. This indicates that implementing an extracting condensing turbine and a dryer is a good investment for Carlos Baliño. The impact of the assumptions and simplifications on the result in this study should be further investigated in order to justify the investment. Future work recommendations to increase the electricity generation include investigation of utilizing SCAR in addition to bagasse and an implementation of a boiler that generated steam with higher temperature and pressure.

Abstract [sv]

Användningen av elektricitet ökar konstant i världen och därför är det viktigt att förbättra användningen av förnyelsebara energikällor. Elektriciteten på Cuba är främst genererad från importerade fossila bränslen som påverkar miljön negativt genom stora bidrag till koldioxidutsläpp. I kraftvärmeverk i sockerfabriker genereras elektricitet av turbiner från ångan som skapas i ångpannor genom eldning av blast från sockerrör, en rest från sockerproduktionsprocessen. Denna biomassa är en förnyelsebar energikälla med högt energiinnehåll. År 2009 uppgraderades flera delar av en sockerfabrik på Cuba med namnet Carlos Baliño med mål att förbättra effektiviteten av flera produktionsprocesser. Uppgraderingarna resulterade i en ökad mängd av ånga som kan användas för att generera elektricitet som exporteras till elnätet samt en ökad mängd av överskottsblast. Trots uppgraderingarna är det dock inte möjligt att öka elgenerationen på grund av de nuvarande turbinernas tekniska restriktion. Målet med studien är att vidare förbättra effektiviteten av kraftvärmeverket och maximera elgenerationen och därmed öka vinningara för ägaren av sockerfabriken genom export. Detta kommer att göras genom en undersökning av en implementering av en kondenserande extraktionsturbin och torkning av blasten till lägsta möjliga fuktinnehåll. Modellen är uppbyggd av fyra scenarier där olika kombinationer av faktorer som påverkar elgenerationen är använda. Det första scenariot är en utvärdering av den nuvarande situationen och används som referensram inför de andra. Det andra scenariot undersöker om det är möjligt att bränna all överskottsblast utöver det nuvarande och fortsätta använda de nuvarande baktrycksturbinerna. En implementering av en kondenserande extraktionsturbin är undersökt i scenario 3-4. I scenario 4 undersöks också torkning av blasten till olika fuktinnehåll. Studiens resultat visar att implementering av en kondenserande extraktionsturbin och torkning av blast leder till maximal möjlig elgeneration. Mängden genererad överskottselektricitet är mellan 2,8-3,9 MW. Dessa implementeringar skulle resultera i en återbetalningstid på 1,4-1,7 år samt en årlig inkomst av 2,6-3,7 miljoner USD. Detta påvisar att en implementering av en kondenserande extraktionsturbin och torkare är en bra investering för Carlos Baliño. Förenklingarnas och antagandenas påverkan på resultatet borde vidare undersökas för att rättfärdiga investeringen. Framtida rekommendationer för att öka elgenereringen innefattar undersökning av förbränning av SCAR utöver blast samt en implementering av en ångpanna som kan generera ånga med högre tryck och temperatur.

Place, publisher, year, edition, pages
2015.
National Category
Energy Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-170904OAI: oai:DiVA.org:kth-170904DiVA: diva2:840913
Subject / course
Energy Technology
Educational program
Master of Science in Engineering - Mechanical Engineering
Available from: 2015-07-14 Created: 2015-07-09 Last updated: 2015-07-14Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2786 kB)803 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2786 kBChecksum SHA-512
072c9c32cfa2af1d57762e495290dc0a5331bc28c43bcc5e83b876dc4bb0c9985f07595ffca772085af8f5d94c8c134941ef121e7026acf18e5c0b9dfe4f9d2c
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Energy Technology
Energy Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 803 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: 219 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • 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