کاربرد بازیابی حرارت در گرمایش مناطق شهری

کاربرد بازیافت گرما در گرمایش منطقه ای اساساً برای دستیابی به استفاده آبشاری و بازسازی دایره ای انرژی است و ارزش اصلی آن در شکستن عدم تطابق ساختاری بین "هدر رفتن انرژی" و "تقاضای گرمایش" نهفته است. در فرآیند تولید صنعتی و بهره برداری شهری، مقدار زیادی گرمای اتلاف دمای متوسط ​​و پایین مستقیماً وارد محیط می شود که نه تنها باعث اتلاف انرژی می شود بلکه ممکن است منجر به آلودگی گرمایی نیز شود. بر اساس داده‌های کمیته صنعت برق حرارتی انجمن حفاظت از انرژی چین، گرمای باقیمانده قابل بازیافت سالانه در بخش صنعتی ملی حدود 1.08 میلیارد تن معادل استاندارد زغال سنگ است که پتانسیل بازیابی اقتصادی امکان‌پذیر آن حدود 320 میلیون تن زغال سنگ استاندارد است، که معادل 47 درصد از کل انرژی مصرفی بالقوه انرژی متمرکز در منطقه 2 است. گرمایش در مقایسه با حالت‌های گرمایش سنتی، گرمایش بازیابی حرارت به مصرف سوخت‌های فسیلی جدید متکی نیست. این تنها می تواند گرمای بی مصرف را از طریق ابزارهای تکنولوژیکی جذب، تصفیه و انتقال دهد تا نیازهای گرمایشی ساکنان، ساختمان های تجاری و عمومی در منطقه را برآورده کند و به اهداف دوگانه «حفظ انرژی و کاهش کربن» و «امنیت معیشتی» دست یابد.

در حال حاضر، استفاده از فناوری بازیابی گرما در گرمایش منطقه ای سناریوهای متنوعی را شکل داده است که زمینه های متعددی مانند گرمای زباله صنعتی و گرمای زباله شهری را پوشش می دهد و با نیازهای گرمایشی و منابع وقف مناطق مختلف سازگار است. بازیافت حرارت زباله های صنعتی بالغ ترین و پرکاربردترین سناریو است. گازهای زائد فرآیند، آب خنک کننده، گازهای دودکش و سایر گرمای زباله تولید شده توسط صنایع کلیدی پرمصرف مانند فولاد، سیمان، مواد شیمیایی و برق می توانند به طور مستقیم پس از تصفیه فنی هدفمند به شبکه گرمایش منطقه ای متصل شوند. به عنوان مثال، پروژه "گفت و گوی گرما در جینان" در استان شاندونگ از گرمای زباله های صنعتی از نیروگاه گروه Liaocheng Xinfa به عنوان منبع گرما استفاده می کند و انرژی گرمایی را از طریق یک شبکه خط لوله گرمایشی به طول بیش از 100 کیلومتر به جینان منتقل می کند. پس از رسیدن به ظرفیت کامل، می تواند نیاز گرمایشی حدود 100 میلیون متر مربع در شهر جینان را تامین کند. هر فصل گرمایش می تواند جایگزین حدود 1.299 میلیون تن زغال سنگ استاندارد شود، انتشار دی اکسید کربن را تا حدود 3.56 میلیون تن کاهش دهد، معادل افزودن چهار مزرعه جنگلی جدید Saihanba برای ترسیب کربن در یک سال، و تبدیل شدن به یک پروژه معیار برای گرمایش حرارتی زباله های صنعتی متقابل منطقه ای.

بازیابی گرمای زباله شهری مسیری نوآورانه برای گرمایش در مناطق شهری پرجمعیت فراهم می‌کند که منابع گرمایی جدید مانند گرمای زباله سوزاندن زباله، گرمای اتلاف مرکز داده و گرمای پساب تصفیه‌خانه فاضلاب را پوشش می‌دهد. منطقه Tianjin Dongli به طور خلاقانه ای از فناوری استفاده از آبشار انرژی حرارتی برای تبدیل گرمای اتلاف دمای متوسط ​​و پایین تولید شده توسط زباله سوز به منابع گرمایشی استفاده می کند. از طریق یک فرآیند استخراج حرارتی سه مرحله‌ای، گرمای هدر رفته به آب گرم گرمایش 80 درجه تبدیل می‌شود که از طریق یک خط لوله گرمایش 12 کیلومتری به ایستگاه گرمایشی Dabizhuang منتقل می‌شود که مساحت 3 میلیون متر مربع را پوشش می‌دهد. این نه تنها از گرمای اتلاف تولید شده توسط پردازش روزانه 1900 تن زباله خانگی توسط کارخانه زباله سوز استفاده می کند، بلکه هزینه گرمایش را نیز به طور مستقیم به نصف کاهش می دهد. یک فصل گرمایش حدود 34 میلیون یوان در یارانه‌ها برای دولت صرفه‌جویی می‌کند و به یک موقعیت{10}}برنده از مزایای زیست‌محیطی و اقتصادی دست می‌یابد. علاوه بر این، یک مرکز داده در Yizhuang، پکن، از یک سیستم پمپ حرارتی برای بازیابی گرمای تلف شده و تامین گرمایش زمستانی برای 120000 متر مربع از مناطق مسکونی اطراف استفاده می کند. بازیابی گرمای سالانه به 150000 GJ می رسد، که انتشار کربن را تا حدود 4200 تن کاهش می دهد، که نشان دهنده پتانسیل عظیم استفاده از گرمای زباله در زیرساخت های جدید شهری است.

نوآوری تکنولوژیک پشتیبان اصلی برای توانمندسازی گرمایش منطقه ای با بازیابی گرما است. پس از سال‌ها توسعه، یک سیستم فن‌آوری بالغ برای سازگاری با انواع مختلف گرمای هدر رفته، عمدتاً از جمله فناوری پمپ حرارتی، تبادل حرارت جذبی، چرخه رانکین آلی (ORC) و سیستم تبدیل بخار آب با دمای بالا شکل گرفته است. در میان آنها، فناوری پمپ حرارتی برای بازیابی و استفاده از گرمای تلف شده با دمای پایین (زیر 100 درجه) مناسب است. با مصرف مقدار کمی الکتریسیته، می توان گرمای اتلاف درجه پایین- را به دمایی رساند که بتواند نیازهای گرمایشی را برآورده کند، با نسبت راندمان انرژی 3-4 یا بیشتر. این به طور گسترده در سناریوهای گرمای اتلاف{10}در دمای پایین مانند مراکز داده و تصفیه خانه‌های فاضلاب استفاده می‌شود. تبادل حرارت جذبی و سیستم تبدیل بخار آب با دمای بالا{12}برای گرمای اتلاف دمای متوسط ​​به بالا (بالاتر از 100 درجه) مناسب است، که می‌تواند مستقیماً گرمای تلف‌شده در دمای بالا را از تولید صنعتی به انرژی گرمایشی بدون عملیات حرارتی اضافی تبدیل کند و اتلاف انرژی را کاهش دهد. در عین حال، ادغام فناوری هوشمند، پایداری و کارایی سیستم‌های گرمایش بازیابی حرارت را بیشتر می‌کند. بر اساس الگوریتم‌های هوش مصنوعی، سیستم کنترل دینامیکی و پیش‌بینی بار حرارتی می‌تواند مقدار گرمایش را در زمان واقعی با توجه به دمای فضای باز و تقاضای کاربر تنظیم کند و از هدر رفتن انرژی جلوگیری کند. استفاده از مواد ذخیره سازی حرارتی تغییر فاز جدید به طور موثر نقطه درد ناشی از تامین گرمای اتلاف ناپایدار را حل می کند و تداوم گرمایش را تضمین می کند.