Комбинираните системи за топлинна и електрическа енергия (CHP), известни също като когенерационни системи, са високоефективни енергийни системи, които едновременно генерират електричество и полезна топлина от един източник на гориво. Едно от ключовите предимства на когенерационните системи е способността им да възстановяват и оползотворяват отпадъчната топлина, която иначе би била изгубена при конвенционалното производство на електроенергия. Като доставчик на когенерация, аз съм добре запознат с различни методи за оползотворяване на топлина в когенерационни системи и в този блог ще се задълбоча в тези методи, за да ви помогна да разберете как да увеличите максимално ефективността на вашата когенерационна инсталация.
1. Възстановяване на топлината на отработените газове
Изгорелите газове от главния двигател в когенерационна система, като например газова турбина или двигател с вътрешно горене, носят значително количество топлина. Възстановяването на тази топлина е един от най-разпространените и ефективни начини за подобряване на цялостната ефективност на когенерационната система.
1.1 Топлообменници
Топлообменниците са основното оборудване, използвано за възстановяване на топлината на отработените газове. Те пренасят топлината от горещите отработени газове към работна течност, като вода или пара. Има различни видове топлообменници, включително кожухотръбни топлообменници и пластинчати топлообменници.
Кожухотръбните топлообменници се състоят от корпус (голям цилиндричен съд) и сноп от тръби. Отработените газове преминават през тръбите, докато работният флуид преминава през корпуса. Топлината се предава от отработените газове към работния флуид през стените на тръбата. Пластинчатите топлообменници, от друга страна, са съставени от поредица от тънки плочи, подредени една върху друга. Изгорелите газове и работният флуид преминават през редуващи се канали между плочите и топлообменът се извършва през плочите.
Възстановената топлина може да се използва за различни цели, като отопление на помещения, отопление на вода или промишлени процеси. Например в търговска сграда топлата вода, произведена от топлообменника, може да се използва за радиатори за отопление на вътрешното пространство. В промишлени условия генерираната пара може да се използва в производствени процеси, като например в завод за преработка на храни за готвене или стерилизация.
1.2 Котли за отпадна топлина
Котлите за отпадна топлина са специално проектирани да генерират пара от топлината в отработените газове. Те често се използват в по-големи когенерационни системи, особено тези с газови турбини. Отработените газове навлизат в котела-утилизатор, където загряват водата в котелните тръби. Тъй като водата се нагрява, тя се превръща в пара, която може да се използва за генериране на електроенергия в парна турбина (в система за когенерация с комбиниран цикъл) или за други индустриални приложения.
2. Възстановяване на топлината от охлаждаща вода
В допълнение към топлината на отработените газове, охлаждащата вода, използвана в когенерационните системи, също съдържа значително количество топлина. Първичният двигател в когенерационна система, като например двигател с вътрешно горене, генерира голямо количество топлина по време на работа и охлаждащата вода се използва за отстраняване на тази топлина и поддържане на оптимална работна температура на двигателя.
2.1 Абсорбционни охладители
Абсорбционните чилъри могат да използват топлината от охлаждащата вода за производство на охладена вода за целите на климатизацията. Абсорбционният охладител работи на различен принцип в сравнение с конвенционалния парно-компресионен охладител. Той използва източник на топлина (в този случай горещата вода за охлаждане), за да управлява цикъла на охлаждане.
Основните компоненти на абсорбционния охладител включват абсорбер, генератор, кондензатор и изпарител. Горещата охлаждаща вода се използва за нагряване на разтвор в генератора, който освобождава пари на хладилен агент. След това парите на хладилния агент преминават през кондензатора, където се кондензират в течност. След това течният хладилен агент влиза в изпарителя, където се изпарява и абсорбира топлината от водата, която трябва да бъде охладена. След това охладената вода може да циркулира през климатичната система в сградата.
2.2 Топлофикация
Топлината от охлаждащата вода може да се използва и за системи за централно отопление. Централното отопление е система, при която топлината се генерира на централно място и се разпределя до множество сгради в квартал чрез мрежа от тръби. Горещата охлаждаща вода от когенерационната система може да се използва директно в топлофикационната мрежа или може да се използва за загряване на вторичен флуид, който след това циркулира в мрежата.
3. Възстановяване на топлината от смазочното масло
Смазочното масло се използва в главния двигател на когенерационната система за намаляване на триенето и износването между движещите се части. По време на работа смазочното масло се нагрява. Възстановяването на топлината от смазочното масло може допълнително да подобри цялостната ефективност на когенерационната система.
Топлината от смазочното масло може да се възстанови с помощта на топлообменник. Подобно на топлообменника на отработените газове, горещото смазочно масло протича през едната страна на топлообменника, а работният флуид (като вода) протича през другата страна. Топлината се предава от смазочното масло към работния флуид.
Възстановената топлина може да се използва за предварително загряване на горивото или въздуха за горене в главния двигател. Предварителното загряване на горивото може да подобри ефективността му при горене, докато предварителното загряване на въздуха за горене може да увеличи общата топлинна ефективност на двигателя.
4. Ползи от оползотворяване на топлина в когенерационни системи
Прилагането на методи за оползотворяване на топлината в когенерационните системи предлага няколко предимства.
4.1 Енергийна ефективност
Чрез оползотворяване и използване на отпадъчната топлина, когенерационните системи могат да постигнат много по-висока обща енергийна ефективност в сравнение с конвенционалните системи за производство на електроенергия. В конвенционалната електроцентрала голяма част от енергията в горивото се губи като топлина. В когенерационна система с ефективно възстановяване на топлината, отпадната топлина се използва добре, като се намалява количеството допълнително гориво, необходимо за посрещане на нуждите от топлина и енергия.
4.2 Спестяване на разходи
По-високата енергийна ефективност води до спестяване на разходи. Тъй като е необходимо по-малко гориво за генериране на същото количество топлина и мощност, експлоатационните разходи на когенерационната система са намалени. Освен това в някои региони може да има стимули или субсидии за използване на енергийно ефективни когенерационни системи, което допълнително намалява финансовата тежест за потребителя.
4.3 Ползи за околната среда
Когенерационните системи с възстановяване на топлината могат значително да намалят емисиите на парникови газове. Чрез използването на по-малко гориво за генериране на същото количество енергия се намалява количеството въглероден диоксид и други замърсители, изпускани в атмосферата. Това прави когенерационните системи екологично чист вариант за задоволяване на енергийните нужди.
5. Приложения на оползотворяване на топлина в различни индустрии
Възстановяването на топлина в когенерационни системи може да се прилага в различни индустрии.
5.1 Производство
В производствената промишленост когенерационните системи с възстановяване на топлината могат да осигурят както електричество, така и топлина за производствените процеси. Например в текстилната промишленост парата, генерирана от възстановяването на топлината на отработените газове, може да се използва за процеси на боядисване и довършителни работи. В химическата промишленост топлината може да се използва за дестилация и реакционни процеси. Някои от химикалите, използвани в химическата промишленост, като напрBIBP | CAS 25155 - 25 - 3 | Бис(трет-бутилдиоксиизопропил)бензен,DTAP | CAS 10508 - 09 - 5 | Ди-трет-амил пероксид, иДибензоил пероксид, изискват специфични температурни условия по време на тяхното производство и рекуперираната топлина може да се използва за поддържане на тези условия.
5.2 Търговски сгради
Търговски сгради, като офиси, хотели и болници, могат да се възползват от когенерационните системи с възстановяване на топлината. Възстановената топлина може да се използва за отопление на помещения, отопление на вода и климатизация. Например в хотел горещата вода, произведена от оползотворяването на топлината, може да се използва за стаите за гости, докато охладената вода от абсорбционните чилъри може да се използва за климатизация на обществените зони.
5.3 Централни енергийни системи
Районните енергийни системи могат да интегрират когенерационни системи с възстановяване на топлината, за да осигурят надежден и ефективен източник на топлина и енергия за множество сгради в квартал. Възстановената топлина от когенерационната система може да бъде разпределена през топлофикационна мрежа, докато електричеството може да се използва локално или да се подава в мрежата.
Заключение
Като доставчик на CHP разбирам важността на възстановяването на топлината за максимизиране на ефективността и производителността на системите за CHP. Различните методи за оползотворяване на топлината, включително оползотворяване на топлината на отработените газове, оползотворяване на топлината на охлаждащата вода и оползотворяване на топлината на смазочното масло, предлагат значителни ползи по отношение на енергийна ефективност, спестяване на разходи и опазване на околната среда.
Ако се интересувате от внедряване на когенерационна система с ефективно оползотворяване на топлина във вашето съоръжение, независимо дали става въпрос за търговска сграда, промишлено предприятие или централна енергийна система, препоръчвам ви да се свържете с нас за подробна консултация. Ние можем да ви предоставим персонализирани решения въз основа на вашите специфични изисквания за топлина и мощност. Нека работим заедно, за да постигнем по-устойчиво и рентабилно енергийно бъдеще.
Референции
- Cullinane, K., & Shah, N. (2012). Оптимално проектиране на тригенерационни системи за индустриални обекти. Приложна енергия, 98, 266 - 277.
- Лунд, Х. (2006). Комбинирано производство на топлинна и електрическа енергия (CHP): Преглед на екологични, производителни и икономически аспекти. Енергия, 31 (14), 2873 - 2890.
- Манкарела, П. (2014). Комбинирано производство на топлина и електроенергия: Преглед на технологиите, работата и оптимизацията. Прегледи за възобновяема и устойчива енергия, 39, 53 - 72.