استرداد الحرارة لمولد الغاز: تكنولوجيا الاستخدام المتتالي وقيمة توفير الطاقة

1، المبادئ الأساسية لاستعادة الحرارة وخصائص موارد الحرارة المهدرة

تأتي الحرارة المهدرة لمولدات الغاز بشكل أساسي من حاملين، وتحدد خصائص درجة الحرارة وتوزيع الطاقة الخاصة بهما منطق تصميم تقنية الاسترداد:

حرارة نفايات غاز المداخن المرتفعة: تمثل حوالي 30٪ من إجمالي حرارة النفايات، يمكن أن تصل درجة حرارة العادم إلى 450-600 درجة، ويمكن أن تتجاوز الذروة اللحظية 600 درجة. إنه ينتمي إلى موارد حرارة النفايات متوسطة إلى عالية الجودة ويحتوي على إمكانات استرداد هائلة. بالإضافة إلى النيتروجين وثاني أكسيد الكربون، يحتوي غاز المداخن أيضًا على كمية صغيرة من المكونات المسببة للتآكل مثل كبريتيد الهيدروجين وأول أكسيد الكربون، والتي تتطلب مقاومة التآكل لمعدات التبادل الحراري.

الحرارة المهدرة للمياه / زيت المحرك لبطانة الأسطوانة: تمثل حوالي 25٪ من إجمالي الحرارة المهدرة، تتراوح درجة الحرارة عادة بين 80-120 درجة، تنتمي إلى حرارة النفايات المتوسطة والمنخفضة الحرارة، مع حرارة مستقرة وتآكل منخفض، مناسبة للاسترداد المباشر والاستخدام.

المبدأ الأساسي لاستعادة الحرارة هو نقل الطاقة على أساس نقل الحرارة. من خلال معدات التبادل الحراري المتخصصة، يتم نقل الحرارة الناتجة عن حامل الحرارة المهدرة إلى السوائل الباردة مثل الماء البارد والهواء، ويتم تحويلها إلى مصادر طاقة قابلة للاستخدام مثل الماء الساخن والبخار. من بينها، "الاستخدام المتتالي" هو المبدأ الأساسي لتحسين كفاءة الاسترداد - يتم إعطاء الأولوية للحرارة المهدرة ذات درجة الحرارة العالية-للاحتياجات ذات المستوى العالي-مثل توليد الطاقة وإنتاج البخار، في حين يتم استخدام الحرارة المهدرة ذات درجة الحرارة المتوسطة والمنخفضة-لسيناريوهات الطاقة المنخفضة-مثل التدفئة والمياه الساخنة المنزلية، مما يحقق أقصى قيمة للطاقة.

2، سيناريوهات التطبيق النموذجية والحالات العملية

تدور سيناريوهات تطبيق استرداد الحرارة لمولد الغاز حول "إعادة استخدام الحرارة المهدرة"، وتغطي مجالات متعددة مثل الإنتاج الصناعي والخدمات الحياتية:

(1) اتجاه التطبيق الأساسي

إمدادات الطاقة الصناعية: يمكن استخدام البخار المشبع 0.8MPa المتولد في التسخين المسبق للمواد الكيميائية الخام، أو تعقيم تجهيز الأغذية، أو تشغيل آلات التبريد بالامتصاص لتلبية احتياجات التبريد الصناعية؛ يمكن استخدام الماء الساخن بدرجة حرارة متوسطة لتسخين مياه تغذية الغلاية، مما يقلل من استهلاك الطاقة للمعدات الرئيسية.

• ضمان الحياة والتدفئة: يمكن توفير الماء الساخن الذي يتم تسخينه بواسطة الحرارة المتبقية لمياه بطانة الأسطوانة مباشرة للموظفين للاستحمام، وخبز الملابس، وإعداد مياه الشرب. وفي فصل الشتاء، يتم تحويل الحرارة المهدورة إلى مصادر تدفئة من خلال محطات التبادل الحراري، مما يغطي احتياجات التدفئة لمنطقة المصنع والمجتمعات المحيطة بها.

تحسين كفاءة توليد الطاقة الثانوية: يمكن للبخار الناتج عن الحرارة المهدرة-المرتفعة تشغيل توربينات بخارية صغيرة ذات ضغط خلفي أو توربينات SCO ₂ لتوليد الطاقة الثانوية، مما يشكل وضع الدورة المركبة "توليد طاقة الغاز + تجديد الحرارة المهدرة"، مما يزيد من تحسين كفاءة استخدام الطاقة.

 

3، تحليل الفوائد الاقتصادية والبيئية

(1) الفوائد الاقتصادية

توفير الطاقة وخفض التكلفة: من خلال استبدال الغلايات التي تعمل بالفحم -والغاز-لإمدادات الطاقة، يمكن لوحدة واحدة بقدرة 500 كيلووات توفير 52.059 كجم من الفحم القياسي في الساعة، كما يمكن توفير 416 طنًا من الفحم القياسي بعد 8000 ساعة تشغيل سنويًا. عند حساب سعر الفحم القياسي 700 يوان/طن، يصل التوفير السنوي في تكلفة الوقود إلى ما يقرب من 300000 يوان.

عائد سريع على الاستثمار: على الرغم من أن الاستثمار الأولي لنظام استرداد الحرارة أعلى بنسبة 35% من الحلول التقليدية، مع فوائد توفير الطاقة-ودعم تجارة الكربون، إلا أنه يمكن التحكم في فترة استرداد الاستثمار لمعظم المشاريع في غضون 1.5-عامين، وتكون فوائد التشغيل طويلة الأجل كبيرة.

دخل القيمة المضافة: يمكن بيع البخار أو الكهرباء الزائد إلى العالم الخارجي، مما يشكل نقاط نمو جديدة للربح، ومناسبة بشكل خاص للمناطق التي يتركز فيها الطلب على الطاقة مثل مناجم الفحم والحدائق الكيميائية.

(2) الفوائد البيئية

• الحد من انبعاثات الملوثات: يمكن أن يؤدي استبدال الغلايات التي تعمل بالفحم -إلى تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكبريت وأكسيد النيتروجين وانبعاثات المواد الجزيئية بشكل كبير. يمكن لوحدة واحدة بقدرة 500 كيلووات أن تقلل ثاني أكسيد الكربون ₓ 4.8 طن وأكسيد النيتروجين ₓ 2.1 طن سنويًا، مما يساعد الشركات على تحقيق أهداف "الكربون المزدوج".

تقليل التلوث الحراري: خفض درجة حرارة غازات المداخن ذات درجة الحرارة المرتفعة-من 600 درجة إلى أقل من 180 درجة، وتقليل التأثير الحراري لتصريف الحرارة المهدرة بشكل مباشر على البيئة المحيطة، وتحسين البيئة البيئية الإقليمية.

إعادة تدوير الموارد: تحقيق الاسترداد الكامل للطاقة من الغاز من خلال "توليد الطاقة + استخدام الحرارة المهدرة"، وتحسين معدل استخدام الطاقة النظيفة، وتقليل انبعاثات الغازات الدفيئة، والمواءمة مع اتجاه سياسة تعديل هيكل الطاقة الوطنية.

4، اتجاهات التطور التكنولوجي

في المستقبل، سوف تتطور تكنولوجيا استرداد الحرارة لمولدات الغاز نحو "الكفاءة العالية والذكاء والتنويع":

• 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 درجة)، مما يزيد من توسيع حدود إعادة التدوير.

التشغيل والصيانة الذكية: دمج أجهزة استشعار الألياف الضوئية في أنبوب الحرارة لمراقبة حالة سائل العمل وفقدان المعدات في الوقت الحقيقي، وتحقيق الصيانة التنبؤية؛ الجمع بين خوارزميات الذكاء الاصطناعي لتحسين شبكة التبادل الحراري والمطابقة الديناميكية لإمدادات الحرارة المهدرة مع الطلب على الطاقة.

اقتران الطاقة المتعددة: الجمع مع مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية والطاقة الحرارية الأرضية، ودمج وحدات التخزين الحرارية لتحقيق الاستقرار في تقلبات الأحمال، وبناء نظام طاقة شامل لتآزر "الطاقة المتجددة لحرارة الغاز المهدرة" لتعزيز استقرار إمدادات الطاقة.