Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Регенеративный термоокислитель (РТО) представляет собой пример УУОТА , который использует регенеративный процесс.

Блок рекуперации отходящего тепла (WHRU) - это теплообменник с рекуперацией энергии, который передает тепло от технологических выходов при высокой температуре в другую часть процесса для некоторых целей, обычно с повышенной эффективностью. WHRU - это инструмент когенерации . Отработанное тепло может быть извлечено из таких источников, как горячие дымовые газы из дизельного генератора, пар из градирен или даже сточные воды из процессов охлаждения, таких как охлаждение стали .

Установки рекуперации тепла [ править ]

Gateway Generating Station , газовая электростанция с комбинированным циклом в Калифорнии, оснащена двумя парогенераторами с рекуперацией тепла на турбинах внутреннего сгорания.

Отработанное тепло, содержащееся в выхлопном газе различных процессов или даже в выхлопном потоке блока кондиционирования, можно использовать для предварительного нагрева поступающего газа. Это один из основных методов утилизации отработанного тепла. Многие сталелитейные заводы используют этот процесс как экономичный метод увеличения производства при снижении потребности в топливе. Существует множество различных коммерческих регенерационных установок для передачи энергии из помещения с горячей средой в нижнее: [1]

  • Рекуператоры : это название дано различным типам теплообменников , через которые проходят выхлопные газы, состоящим из металлических трубок, по которым проходит входящий газ и, таким образом, предварительно нагревается газ перед входом в процесс. Тепловое колесо представляет собой пример , который работает по тому же принцип, что и солнечное кондиционирование воздуха блока.
  • Регенераторы : это промышленная установка, которая повторно использует один и тот же поток после обработки. В этом типе рекуперации тепла тепло регенерируется и повторно используется в процессе.
  • Теплообменник с тепловыми трубками: тепловые трубки являются одними из лучших проводников тепла. Они обладают способностью передавать тепло в сотни раз больше, чем медь. Тепловые трубы в основном используются в технологии возобновляемых источников энергии как используемые в вакуумных трубчатых коллекторах . Тепловая труба в основном используется для обогрева помещений, технологических процессов или нагрева воздуха, при этом отходящее тепло технологического процесса передается в окружающую среду благодаря механизму передачи .
  • Тепловое колесо или роторный теплообменник: состоит из круглой сотовой матрицы из теплопоглощающего материала, который медленно вращается в потоках приточного и вытяжного воздуха системы кондиционирования воздуха.
  • Экономайзер : в технологических котлах отработанное тепло выхлопных газов проходит через рекуператор, по которому поступает текучая среда на входе в котел, что снижает потребление тепловой энергии входящей текучей средой.
  • Тепловые насосы : использование органической жидкости, которая кипит при низкой температуре, означает, что энергия может быть регенерирована из отработанных жидкостей.
  • Обходной змеевик : состоит из двух или более многорядных змеевиков из оребренных труб, соединенных друг с другом посредством контура нагнетания трубопроводов.
  • Фильтры твердых частиц (DPF) для улавливания выбросов за счет поддержания более высоких температур рядом с конвертером и выхлопными трубами, чтобы уменьшить количество выбросов из выхлопных газов.

Котел-утилизатор (WHRB) отличается от парогенератора-утилизатора ( HRSG ) тем, что теплоноситель не меняет фазу.

Тепло для энергоблоков [ править ]

Согласно отчету, подготовленному Energetics Incorporated для Министерства энергетики в ноябре 2004 года под названием « Дорожная карта технологий» [2], и ряду других отчетов, сделанных Европейской комиссией , большая часть энергии, производимой из традиционных и возобновляемых ресурсов, теряется в атмосфере из-за (неэффективности оборудования на месте). потери из-за сбросного тепла) и внеплощадочные потери (потери в кабелях и трансформаторах), что в сумме составляет около 66% потерь в стоимости электроэнергии. [3] Отработанное тепло разной степени может быть обнаружено в конечных продуктах определенного процесса или в качестве побочного продукта в промышленности, например, в шлаке в сталеплавильном производстве.растения. Агрегаты или устройства, которые могут регенерировать отходящее тепло и преобразовывать его в электричество, называются WHRU или теплоэнергетическими установками :

  • В установке с органическим циклом Ренкина в качестве рабочей жидкости используется органическая жидкость . Жидкость имеет более низкую температуру кипения, чем вода, что позволяет ей закипать при низкой температуре с образованием перегретого газа, который может приводить в движение лопасти турбины и, следовательно, генератор.
  • Термоэлектрические ( эффекты Зеебека , Пельтье , Томсона ) блоки также могут называться WHRU, поскольку они используют разницу тепла между двумя пластинами для выработки постоянного тока.
  • Сплавы с памятью формы также можно использовать для рекуперации низкотемпературного отходящего тепла и преобразования его в механическое воздействие или электричество. [4]

Приложения [ править ]

  • Традиционно отработанное тепло в низкотемпературном диапазоне (0–120 ° C или обычно ниже 100 ° C) не использовалось для производства электроэнергии, несмотря на усилия компаний ORC, [ цитата необходима ] в основном потому, что КПД Карно довольно низок (макс. 18% для нагрева 90 ° C и охлаждения 20 ° C, за вычетом потерь, обычно в итоге получается 5-7% чистой электроэнергии).
  • Отработанное тепло средней (120-650 ° C) и высокой (> 650 ° C) температуры может быть использовано для выработки электричества или механической работы с помощью различных процессов улавливания.
  • Система рекуперации отходящего тепла также может использоваться для удовлетворения требований к охлаждению прицепа (например). Конфигурация проста, поскольку требуется только котел-утилизатор и абсорбционный охладитель . Кроме того, требовалось работать только с низкими давлениями и температурами.

Преимущества [ править ]

Процесс восстановления повысит эффективность процесса и, таким образом, снизит затраты на топливо и энергию, необходимые для этого процесса. [5]

Косвенные выгоды
  • Снижение загрязнения : Термическое и воздуха загрязнение будет значительно уменьшить , так как меньше дымовые газы высокой температуры испускаются из растения , так как большая часть энергии перерабатывается.
  • Уменьшенные размеры оборудования: по мере снижения расхода топлива уменьшается количество средств контроля и безопасности при обращении с топливом. Также больше не требуется фильтрующее оборудование для газа больших размеров.
  • Снижение потребления вспомогательной энергии: уменьшение размеров оборудования означает еще одно сокращение энергии, подаваемой в такие системы, как насосы, фильтры, вентиляторы и т. Д. [6]

Недостатки [ править ]

  • Капитальные затраты на внедрение системы рекуперации отработанного тепла могут перевесить выгоду, полученную от рекуперации тепла. Необходимо возместить стоимость возмещения тепла.
  • Часто отходящее тепло имеет низкое качество (температуру). Может быть трудно эффективно использовать количество низкокачественного тепла, содержащегося в отходящем теплоносителе.
  • Теплообменники обычно имеют больший размер, чтобы рекуперировать значительные количества, что увеличивает капитальные затраты.
  • Техническое обслуживание оборудования: Дополнительное оборудование требует дополнительных затрат на техническое обслуживание.
  • Агрегаты увеличивают габариты и массу агрегата в целом. Особое внимание уделяется мобильным силовым установкам на транспортных средствах.

Примеры [ править ]

  • Циклон утилизатор Двигатель предназначен для выработки электроэнергии из утилизированных отходов тепловой энергии с использованием парового цикла. [7]
  • International Wastewater Heat Exchange Systems - еще одна компания, занимающаяся системами рекуперации отработанного тепла. Ориентированные на многоквартирные жилые дома, общественные здания, промышленные применения и системы централизованного энергоснабжения, их системы используют энергию сточных вод для производства горячей воды для бытовых нужд, отопления и охлаждения помещений. [8]
  • Серия Motorsport Formula One представила в 2014 году блоки рекуперации отходящего тепла под названием MGU-H . От MGU-H будет отказано в 2021 году из-за затрат на разработку.

См. Также [ править ]

  • Когенерация или комбинированное производство тепла и электроэнергии (ТЭЦ)
  • Парогенератор с рекуперацией тепла и органический цикл Ренкина
  • Электрический турбо компаунд
  • Система рекуперации тепла выхлопных газов
  • Термический окислитель
  • Щипковый анализ
  • Завод по переработке отходов в энергию

Ссылки [ править ]

  1. ^ Системы рекуперации тепла, DAReay, E & FNSpan, 1979
  2. ^ Energetics Incorporated (ноябрь 2004 г.), Технологическая дорожная карта по сокращению и восстановлению потерь энергии (PDF) , Министерство энергетики США, Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии , получено в мае 2012 г. Проверить значения даты в: |access-date=( помощь )
  3. ^ http://www.nrel.gov/dtet/about.html
  4. ^ "Exergyn®" .
  5. ^ https://www.sciencedaily.com/releases/2009/04/090401102235.htm Использование промышленных отходов тепла может снизить потребность в ископаемом топливе
  6. ^ http://www.em-ea.org
  7. ^ Веб-сайт Cyclone Power Technologies
  8. ^ «Отработанная мощность: города стремятся вывести тепловую энергию из канализации» . news.nationalgeographic.com. 11 декабря 2012 . Проверено 21 июля 2014 .