بازیابی حرارت ژنراتور گاز: فناوری استفاده از آبشار و ارزش صرفه جویی در انرژی

1، اصول اصلی بازیابی گرما و ویژگی های منابع گرمای زباله

گرمای تلف شده ژنراتورهای گاز عمدتاً از دو حامل می آید و ویژگی های دمایی و توزیع انرژی آنها منطق طراحی فناوری بازیابی را تعیین می کند:

گرمای اتلاف گاز دودکش با دمای بالا: حدود 30٪ از کل گرمای زباله را تشکیل می دهد، دمای اگزوز می تواند به 450-600 درجه برسد و اوج آنی می تواند حتی از 600 درجه تجاوز کند. متعلق به منابع گرمای زباله با کیفیت متوسط ​​تا بالا است و دارای پتانسیل بازیابی عظیمی است. گاز دودکش علاوه بر نیتروژن و دی اکسید کربن، حاوی مقدار کمی از اجزای خورنده مانند سولفید هیدروژن و مونوکسید کربن نیز می باشد که به مقاومت در برابر خوردگی تجهیزات تبادل حرارتی نیاز دارد.

گرمای اتلاف آب/روغن موتور سیلندر: حدود 25% از کل گرمای اتلاف را تشکیل می دهد، دما معمولاً بین 80-120 درجه است، متعلق به گرمای اتلاف دمای متوسط ​​و پایین، با حرارت پایدار و خورندگی کم، مناسب برای بازیابی و استفاده مستقیم.

اصل اصلی بازیابی گرما، انتقال انرژی بر اساس انتقال حرارت است. از طریق تجهیزات تخصصی تبادل حرارت، گرمای حاصل از حامل گرمای زباله به سیالات سرد مانند آب سرد و هوا منتقل می شود و به منابع انرژی قابل استفاده مانند آب گرم و بخار تبدیل می شود. در میان آنها، "استفاده از آبشار" اصل کلیدی برای بهبود راندمان بازیابی است - گرمای اتلاف در دمای بالا برای نیازهای سطح بالا مانند تولید برق و تولید بخار در اولویت قرار دارد، در حالی که گرمای اتلاف در دمای متوسط ​​و پایین-برای سناریوهای انرژی کم{{6} و حداکثر ارزش انرژی مانند سناریوهای انرژی گرم استفاده می‌شود.

2، سناریوهای کاربردی معمولی و موارد عملی

سناریوهای کاربردی بازیابی حرارت ژنراتور گاز حول "استفاده مجدد از گرمای زباله" می چرخد ​​که زمینه های متعددی مانند تولید صنعتی و خدمات زندگی را پوشش می دهد:

(1) جهت برنامه اصلی

تامین انرژی صنعتی: بخار اشباع 0.8 مگاپاسکال تولید شده را می توان برای پیش گرم کردن مواد خام شیمیایی، استریل کردن فرآوری مواد غذایی یا هدایت ماشین های تبرید جذبی برای رفع نیازهای خنک کننده صنعتی استفاده کرد. آب گرم با دمای متوسط ​​را می توان برای پیش گرم کردن آب تغذیه دیگ بخار استفاده کرد و مصرف انرژی تجهیزات اصلی را کاهش داد.

ضمانت عمر و گرمایش: آب گرم گرم شده توسط گرمای باقیمانده آب سیلندر را می توان مستقیماً برای حمام کردن، پخت لباس و تهیه آب آشامیدنی در اختیار کارکنان قرار داد. در زمستان، گرمای هدر رفته از طریق ایستگاه های تبادل حرارتی به منابع گرمایشی تبدیل می شود و نیازهای گرمایشی منطقه کارخانه و جوامع اطراف را پوشش می دهد.

بهبود راندمان تولید برق ثانویه: بخار تولید شده توسط گرمای تلف شده با دمای بالا می‌تواند توربین‌های بخار با فشار معکوس کوچک یا توربین‌های SCO ₂ برای تولید برق ثانویه را به حرکت درآورد و حالت سیکل ترکیبی «تولید انرژی گاز + بازسازی گرمای زباله» را تشکیل دهد و کارایی مصرف انرژی را بیشتر بهبود بخشد.

 

3، تجزیه و تحلیل منافع اقتصادی و زیست محیطی

(1) منافع اقتصادی

صرفه جویی در انرژی و کاهش هزینه: با جایگزینی دیگ های{0}}زغال سنگ و گاز{1} برای تامین انرژی، یک واحد 500 کیلوواتی می تواند 52.059 کیلوگرم زغال سنگ استاندارد در ساعت صرفه جویی کند و 416 تن زغال سنگ استاندارد پس از 8000 ساعت کار در سال صرفه جویی می شود. محاسبه شده با قیمت استاندارد زغال سنگ 700 یوان / تن، صرفه جویی در هزینه سوخت سالانه نزدیک به 300000 یوان است.

بازگشت سریع سرمایه: اگرچه سرمایه‌گذاری اولیه سیستم بازیابی گرما 35 درصد بیشتر از راه‌حل‌های سنتی است، با مزایای صرفه‌جویی در انرژی و یارانه‌های تجارت کربن، دوره بازگشت سرمایه اکثر پروژه‌ها را می‌توان ظرف 1.5-2 سال کنترل کرد و مزایای عملیاتی بلندمدت قابل توجه است.

درآمد ارزش افزوده: بخار یا برق اضافی را می توان به دنیای خارج فروخت و نقاط رشد سود جدیدی را ایجاد کرد، به ویژه برای مناطق متمرکز با تقاضای انرژی مانند معادن زغال سنگ و پارک های شیمیایی مناسب است.

(2) مزایای زیست محیطی

• کاهش انتشار آلاینده‌ها: جایگزینی دیگ‌های{0}}زغال‌سنگ می‌تواند به طور قابل‌توجهی انتشار SO2، NO2 و ذرات معلق را کاهش دهد. یک واحد 500 کیلوواتی می تواند سالانه 4.8 تن SO و 2.1 تن NO را کاهش دهد و به شرکت ها کمک کند تا به اهداف "کربن دوگانه" خود دست یابند.

کاهش آلودگی حرارتی: دمای گازهای دودکش با دمای بالا را از 600 درجه به زیر 180 درجه کاهش دهید، تأثیر حرارتی تخلیه مستقیم حرارت زباله را بر محیط اطراف کاهش دهید و محیط زیست محیطی منطقه را بهبود بخشید.

بازیافت منابع: دستیابی به بازیابی کامل انرژی گاز از طریق "تولید نیرو + استفاده از گرمای زباله"، بهبود نرخ استفاده از انرژی پاک، کاهش انتشار گازهای گلخانه ای و همسویی با جهت گیری سیاست تنظیم ساختار انرژی ملی.

4، روند توسعه فن آوری

در آینده، فناوری بازیابی حرارت ژنراتورهای گاز به سمت "بازدهی بالا، هوشمندی و تنوع" تکامل خواهد یافت:

• Material upgrade: Develop high-temperature and corrosion-resistant materials such as silicon carbide and special titanium alloys to adapt to complex working conditions such as exhaust gas and hydrogen rich gas at higher temperatures (>650 درجه)، مرز بازیافت را بیشتر گسترش می دهد.

بهره برداری و نگهداری هوشمند: تعبیه سنسورهای فیبر نوری در لوله حرارتی برای نظارت بر وضعیت سیال کار و تلفات تجهیزات در زمان واقعی، دستیابی به تعمیر و نگهداری پیش بینی. ترکیب الگوریتم‌های هوش مصنوعی برای بهینه‌سازی شبکه تبادل گرما و تطبیق دینامیک تامین گرمای زباله با تقاضای انرژی.

کوپلینگ چند انرژی: ترکیب با منابع انرژی تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی و زمین گرمایی، ادغام ماژول های ذخیره حرارتی برای تثبیت نوسانات بار، و ایجاد یک سیستم انرژی جامع از هم افزایی "انرژی تجدیدپذیر حرارتی اتلاف گاز" برای افزایش پایداری تامین انرژی.