Рекуперация тепла газогенератора: каскадная технология использования и энергосбережение

1. Основные принципы рекуперации тепла и характеристики ресурсов отработанного тепла.

Отходящее тепло газогенераторов в основном поступает от двух носителей, а их температурные характеристики и распределение энергии определяют логику построения технологии утилизации:

Высокотемпературное отходящее тепло дымовых газов: на его долю приходится около 30% общего отходящего тепла, температура выхлопных газов может достигать 450-600 градусов, а мгновенный пик может даже превышать 600 градусов. Оно относится к ресурсам отработанного тепла среднего и высокого качества и обладает огромным потенциалом восстановления. Помимо азота и углекислого газа, дымовые газы также содержат небольшое количество агрессивных компонентов, таких как сероводород и окись углерода, которые требуют коррозионной стойкости теплообменного оборудования.

Отходящее тепло воды гильзы цилиндра/моторного масла: составляет около 25% от общего отходящего тепла, температура обычно составляет 80-120 градусов, относится к отходному теплу средней и низкой температуры, со стабильным нагревом и низкой коррозионной активностью, подходит для прямого восстановления и использования.

Основным принципом рекуперации тепла является передача энергии, основанная на теплопередаче. С помощью специализированного теплообменного оборудования тепло от отработанного теплоносителя передается холодным жидкостям, таким как холодная вода и воздух, и преобразуется в полезные источники энергии, такие как горячая вода и пар. Среди них "каскадное использование" является ключевым принципом повышения эффективности рекуперации. - Высокотемпературное отходящее тепло отдается приоритету для нужд высокого-уровня, таких как выработка электроэнергии и пара, тогда как средне- и низко-отходящее тепло используется для сценариев с низким-энергопотреблением, таких как отопление и горячее водоснабжение, достигая максимальной энергетической ценности.

2. Типичные сценарии применения и практические случаи.

Сценарии применения рекуперации тепла газогенераторов вращаются вокруг «повторного использования отработанного тепла», охватывая множество областей, таких как промышленное производство и бытовые услуги:

(1) Основное направление применения

Промышленное энергоснабжение: вырабатываемый насыщенный пар с давлением 0,8 МПа можно использовать для предварительного нагрева химического сырья, стерилизации пищевой промышленности или приведения в действие абсорбционных холодильных машин для удовлетворения потребностей в промышленном охлаждении; Горячую воду средней температуры можно использовать для предварительного нагрева питательной воды котла, что снижает энергопотребление основного оборудования.

• Гарантия на жизнь и отопление: горячая вода, нагретая за счет остаточного тепла воды из гильзы цилиндра, может напрямую поставляться работникам для купания, выпечки одежды и приготовления питьевой воды; Зимой отходящее тепло преобразуется в источники тепла через теплообменные станции, покрывая потребности в отоплении территории завода и близлежащих населенных пунктов.

Повышение эффективности вторичной выработки электроэнергии: пар, вырабатываемый высоко-отходящим теплом, может приводить в движение небольшие паровые турбины с противодавлением или турбины SCO ₂ для вторичной выработки электроэнергии, образуя режим комбинированного цикла «выработка газовой энергии + регенерация отходящего тепла», что еще больше повышает эффективность использования энергии.

 

3. Анализ экономических и экологических выгод.

(1) Экономические выгоды

Энергосбережение и снижение затрат. Заменив угольные-и газовые-котлы для энергоснабжения, один агрегат мощностью 500 кВт может сэкономить 52,059 кг условного угля в час, а за 8000 часов работы в год можно сэкономить 416 тонн условного угля. При стандартной цене угля 700 юаней за тонну годовая экономия на топливе составит почти 300 000 юаней.

Быстрая окупаемость инвестиций. Несмотря на то, что первоначальные инвестиции в систему рекуперации тепла на 35 % выше, чем в традиционные решения, с учетом преимуществ-сбережения энергии и субсидий на торговлю выбросами углерода, период окупаемости инвестиций в большинстве проектов можно контролировать в течение 1,5-2 лет, а долгосрочные эксплуатационные выгоды значительны.

Доход от добавленной стоимости: избыток пара или электроэнергии может быть продан внешнему миру, образуя новые точки роста прибыли, особенно подходящие для районов с концентрированным спросом на энергию, таких как угольные шахты и химические парки.

(2) Экологические преимущества

• Сокращение выбросов загрязняющих веществ. Замена угольных котлов-может значительно снизить выбросы SO ₂, NO ₓ и твердых частиц. Один блок мощностью 500 кВт может сократить выбросы SO на 4,8 тонны и NO на 2,1 тонны в год, помогая предприятиям достичь своих целей по «двойному углероду».

Уменьшите тепловое загрязнение: снизьте температуру высокотемпературных- дымовых газов с 600 градусов до ниже 180 градусов, уменьшите тепловое воздействие прямых выбросов отработанного тепла на окружающую среду и улучшите экологическую среду в регионе.

Переработка ресурсов: добиться полной энергетической регенерации газа за счет «выработки электроэнергии + утилизации отработанного тепла», повысить коэффициент использования чистой энергии, сократить выбросы парниковых газов и согласовать направление политики корректировки национальной энергетической структуры.

4. Тенденции технологического развития

В будущем технология рекуперации тепла газовых генераторов будет развиваться в сторону «высокой эффективности, интеллекта и диверсификации»:

• 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 градусов), что еще больше расширяет границы переработки.

Интеллектуальная эксплуатация и обслуживание: встраивание оптоволоконных датчиков в тепловую трубку для мониторинга состояния рабочей жидкости и потерь оборудования в режиме реального времени, обеспечивая прогнозируемое обслуживание; Объединение алгоритмов искусственного интеллекта для оптимизации сети теплообмена и динамического согласования поставок отработанного тепла с потребностями в энергии.

Мультиэнергетическое соединение: объединение с возобновляемыми источниками энергии, такими как солнечная и геотермальная энергия, интеграция модулей накопления тепла для стабилизации колебаний нагрузки и построение комплексной энергетической системы синергии «возобновляемой энергии отработанного тепла газа» для повышения стабильности энергоснабжения.