Применение рекуперации тепла в отоплении городских территорий
Применение рекуперации тепла в региональном отоплении по существу направлено на достижение каскадного использования и круговой регенерации энергии, а его основная ценность заключается в устранении структурного несоответствия между «энергетическими потерями» и «потребностью в отоплении». В процессе промышленного производства и городской эксплуатации большое количество отработанного тепла средней и низкой температуры напрямую сбрасывается в окружающую среду, что не только вызывает потери энергии, но также может привести к тепловому загрязнению. По данным Комитета теплоэнергетики Китайской ассоциации энергосбережения, ежегодное восстанавливаемое остаточное тепло в национальном промышленном секторе составляет около 1,08 млрд тонн условного угольного эквивалента, из которых экономически целесообразный потенциал восстановления составляет около 320 млн тонн условного угля, что эквивалентно 47% общего энергопотребления городского централизованного отопления в 2023 году. Это обеспечивает достаточные потенциальные источники тепла для регионального отопления. По сравнению с традиционными режимами отопления, отопление с рекуперацией тепла не зависит от потребления нового ископаемого топлива. Он может только улавливать, очищать и транспортировать неиспользуемое отходящее тепло с помощью технологических средств для удовлетворения потребностей в отоплении жителей, коммерческих и общественных зданий в регионе, достигая двойной цели: «энергосбережение и сокращение выбросов углерода» и «обеспечение средств к существованию».
В настоящее время применение технологии рекуперации тепла в региональном отоплении сформировало разнообразные сценарии, охватывающие множество областей, таких как промышленное и городское отходящее тепло, и адаптируясь к потребностям в отоплении и обеспеченности ресурсами различных регионов. Утилизация тепла промышленных отходов является наиболее развитым и широко используемым сценарием. Технологические отходящие газы, охлаждающая вода, дымовые газы и другое отходящее тепло, вырабатываемое ключевыми энергоемкими отраслями промышленности, такими как сталелитейная, цементная, химическая и электроэнергетическая, могут быть напрямую подключены к региональной тепловой сети после целенаправленной технической очистки. Например, проект «Передача тепла в Цзинань» в провинции Шаньдун использует промышленное тепло электростанции Liaocheng Xinfa Group в качестве источника тепла и передает тепловую энергию в Цзинань через сеть теплопроводов длиной более 100 километров. После выхода на полную мощность она сможет удовлетворить потребность в отоплении около 100 миллионов квадратных метров города Цзинань. Каждый отопительный сезон может заменить около 1,299 миллиона тонн обычного угля, сократить выбросы углекислого газа примерно на 3,56 миллиона тонн, что эквивалентно добавлению четырех новых лесных ферм Сайханба для связывания углерода за один год, став эталонным проектом для межрегионального отопления промышленных отходов.
Рекуперация городского отработанного тепла обеспечивает инновационный путь отопления в густонаселенных городских районах, охватывая новые источники тепла, такие как отходящее тепло от сжигания мусора, отходящее тепло центров обработки данных и отходящее тепло от очистных сооружений. Район Тяньцзинь Дунли инновационно применяет технологию каскадного использования тепловой энергии для преобразования средне- и низкотемпературного отходящего тепла, образующегося при сжигании мусора, в источники тепла. В ходе трехэтапного-процесса отвода тепла отходящее тепло преобразуется в горячую воду с температурой 80 градусов, которая транспортируется на ТЭЦ Дабичжуан по 12-километровому трубопроводу отопления, охватывающему площадь обогрева в 3 миллиона квадратных метров. Это не только полностью использует отходящее тепло, образующееся при ежедневной переработке 1900 тонн бытового мусора на мусоросжигательном заводе, но и напрямую снижает затраты на отопление вдвое. Один отопительный сезон позволяет государству сэкономить около 34 миллионов юаней на субсидиях, что обеспечивает беспроигрышную-ситуацию экологических и экономических выгод. Кроме того, центр обработки данных в Ичжуане, Пекин, использует систему тепловых насосов для рекуперации отработанного тепла и обеспечения зимнего отопления 120 000 квадратных метров прилегающих жилых районов. Ежегодная рекуперация тепла достигает 150 000 ГДж, что снижает выбросы углерода примерно на 4 200 тонн, демонстрируя огромный потенциал использования отходящего тепла в новой городской инфраструктуре.
Технологические инновации являются основной поддержкой для расширения возможностей регионального отопления с рекуперацией тепла. После многих лет разработки была сформирована зрелая технологическая система, способная адаптироваться к различным типам отходящего тепла, в основном включая технологию тепловых насосов, абсорбционный теплообмен, органический цикл Ренкина (ORC) и систему конверсии водяного пара при высокой-температуре. Среди них технология тепловых насосов подходит для рекуперации и использования низкотемпературного отходящего тепла (ниже 100 градусов). Потребляя небольшое количество электроэнергии, низкопотенциальное отходящее тепло можно поднять до температуры, необходимой для отопления, с коэффициентом энергоэффективности 3-4 или выше. Он широко используется в сценариях с низкими-отходами тепла, например в центрах обработки данных и очистных сооружениях; Абсорбционный теплообмен и высокотемпературная система преобразования водяного пара в- подходит для отходящего тепла от средней до высокой температуры (выше 100 градусов), что позволяет напрямую преобразовывать высокотемпературное отходящее тепло промышленного производства в тепловую энергию без дополнительной термической обработки, что снижает потери энергии. В то же время интеграция интеллектуальных технологий еще больше повышает стабильность и эффективность систем отопления с рекуперацией тепла. Основываясь на алгоритмах искусственного интеллекта, система прогнозирования тепловой нагрузки и динамического управления может регулировать мощность отопления в реальном времени в соответствии с температурой наружного воздуха и потребностями пользователя, избегая потерь энергии. Применение новых термоаккумулирующих материалов с фазовым переходом эффективно решает проблему нестабильной подачи отработанного тепла и обеспечивает непрерывность отопления.
