Sistemele combinate de căldură și energie (CHP), cunoscute și sub denumirea de sisteme de cogenerare, sunt sisteme energetice extrem de eficiente care generează simultan energie electrică și căldură utilă dintr-o singură sursă de combustibil. Unul dintre avantajele cheie ale sistemelor de cogenerare este capacitatea lor de a recupera și de a utiliza căldura reziduală, care altfel ar fi risipită în generarea convențională de energie. În calitate de furnizor de cogenerare, sunt bine - versat în diferite metode de recuperare a căldurii în sistemele de cogenerare, iar pe acest blog voi aprofunda aceste metode pentru a vă ajuta să înțelegeți cum să maximizați eficiența instalației dvs. de cogenerare.
1. Recuperarea căldurii gazelor de eșapament
Gazele de eșapament de la motorul principal într-un sistem CHP, cum ar fi o turbină cu gaz sau un motor cu ardere internă, transportă o cantitate semnificativă de căldură. Recuperarea acestei călduri este una dintre cele mai comune și mai eficiente modalități de îmbunătățire a eficienței generale a sistemului CHP.
1.1 Schimbătoare de căldură
Schimbătoarele de căldură sunt echipamentul principal utilizat pentru recuperarea căldurii gazelor de eșapament. Acestea transferă căldura de la gazele fierbinți de eșapament la un fluid de lucru, cum ar fi apa sau aburul. Există diferite tipuri de schimbătoare de căldură, inclusiv schimbătoare de căldură cu carcasă și tuburi și schimbătoare de căldură cu plăci.
Schimbătoarele de căldură cu carcasă și tuburi constau dintr-o carcasă (un vas cilindric mare) și un mănunchi de tuburi. Gazele de evacuare curg prin tuburi, în timp ce fluidul de lucru curge prin carcasă. Căldura este transferată de la gazele de evacuare la fluidul de lucru prin pereții tubului. Schimbătoarele de căldură cu plăci, pe de altă parte, sunt formate dintr-o serie de plăci subțiri stivuite împreună. Gazele de evacuare și fluidul de lucru curg prin canale alternative între plăci, iar transferul de căldură are loc peste plăci.
Căldura recuperată poate fi utilizată în diverse scopuri, cum ar fi încălzirea spațiilor, încălzirea apei sau procese industriale. De exemplu, într-o clădire comercială, apa caldă produsă de schimbătorul de căldură poate fi folosită pentru radiatoare pentru încălzirea spațiului interior. Într-un cadru industrial, aburul generat poate fi utilizat în procesele de fabricație, cum ar fi într-o fabrică de procesare a alimentelor pentru gătit sau sterilizare.
1.2 Cazane de căldură reziduală
Cazanele de căldură reziduală sunt proiectate special pentru a genera abur din căldura din gazele de evacuare. Ele sunt adesea folosite în sistemele de cogenerare mai mari, în special cele cu turbine cu gaz. Gazele de evacuare intră în cazanul de căldură reziduală, unde încălzesc apa în tuburile cazanului. Pe măsură ce apa este încălzită, se transformă în abur, care poate fi folosit pentru generarea de energie într-o turbină cu abur (într-un sistem de cogenerare cu ciclu combinat) sau pentru alte aplicații industriale.
2. Recuperarea căldurii apei de răcire
Pe lângă căldura gazelor de eșapament, apa de răcire utilizată în sistemele de cogenerare conține și o cantitate considerabilă de căldură. Motorul principal dintr-un sistem CHP, cum ar fi un motor cu ardere internă, generează o cantitate mare de căldură în timpul funcționării, iar apa de răcire este folosită pentru a elimina această căldură și pentru a menține motorul la o temperatură optimă de funcționare.
2.1 Răcitoare cu absorbție
Răcitoarele cu absorbție pot folosi căldura din apa de răcire pentru a produce apă răcită în scopuri de aer condiționat. Un răcitor cu absorbție funcționează pe un principiu diferit față de un răcitor convențional de vapori - compresie. Utilizează o sursă de căldură (în acest caz, apa fierbinte de răcire) pentru a conduce ciclul de refrigerare.
Componentele de bază ale unui răcitor cu absorbție includ un absorbant, un generator, un condensator și un evaporator. Apa fierbinte de răcire este folosită pentru a încălzi o soluție din generator, care eliberează vapori de agent frigorific. Vaporii de agent frigorific trec apoi prin condensator, unde sunt condensați într-un lichid. Agentul frigorific lichid intră apoi în evaporator, unde se evaporă și absoarbe căldură din apa care urmează să fie răcită. Apa răcită poate fi apoi circulată prin sistemul de aer condiționat dintr-o clădire.
2.2 Termoficare
Căldura din apa de răcire poate fi folosită și pentru sistemele de termoficare. Încălzirea centralizată este un sistem în care căldura este generată într-o locație centrală și distribuită în mai multe clădiri dintr-un cartier printr-o rețea de conducte. Apa caldă de răcire din sistemul de cogenerare poate fi utilizată direct în rețeaua de termoficare sau poate fi utilizată pentru încălzirea unui fluid secundar care este apoi circulat în rețea.
3. Recuperarea căldurii uleiului de lubrifiere
Uleiul lubrifiant este utilizat în motorul principal al unui sistem CHP pentru a reduce frecarea și uzura dintre piesele în mișcare. În timpul funcționării, uleiul de lubrifiere se încălzește. Recuperarea căldurii din uleiul de lubrifiere poate îmbunătăți și mai mult eficiența generală a sistemului CHP.
Căldura din uleiul de lubrifiere poate fi recuperată folosind un schimbător de căldură. Similar cu schimbătorul de căldură pentru gazele de eșapament, uleiul de lubrifiere fierbinte curge printr-o parte a schimbătorului de căldură, iar un fluid de lucru (cum ar fi apa) curge prin cealaltă parte. Căldura este transferată de la uleiul de lubrifiere la fluidul de lucru.
Căldura recuperată poate fi utilizată pentru preîncălzirea combustibilului sau a aerului de ardere în motorul principal. Preîncălzirea combustibilului poate îmbunătăți eficiența arderii acestuia, în timp ce preîncălzirea aerului de ardere poate crește eficiența termică generală a motorului.
4. Beneficiile recuperării căldurii în sistemele de cogenerare
Implementarea metodelor de recuperare a căldurii în sistemele de cogenerare oferă mai multe beneficii.
4.1 Eficiența energetică
Prin recuperarea și utilizarea căldurii reziduale, sistemele de cogenerare pot obține eficiențe energetice generale mult mai mari în comparație cu sistemele convenționale de generare a energiei. Într-o centrală electrică convențională, o mare parte a energiei din combustibil este irosită sub formă de căldură. Într-un sistem CHP cu recuperare eficientă a căldurii, căldura reziduală este valorificată, reducând cantitatea de combustibil suplimentar necesară pentru a satisface cerințele de căldură și energie.
4.2 Economii de costuri
Eficiența energetică mai mare se traduce prin economii de costuri. Deoarece este necesar mai puțin combustibil pentru a genera aceeași cantitate de căldură și energie, costurile de operare ale sistemului CHP sunt reduse. În plus, în unele regiuni, pot exista stimulente sau subvenții pentru utilizarea sistemelor de cogenerare eficiente din punct de vedere energetic, reducând și mai mult povara financiară a utilizatorului.
4.3 Beneficii pentru mediu
Sistemele de cogenerare cu recuperare de căldură pot reduce semnificativ emisiile de gaze cu efect de seră. Folosind mai puțin combustibil pentru a genera aceeași cantitate de energie, se reduce cantitatea de dioxid de carbon și alți poluanți eliberați în atmosferă. Acest lucru face ca sistemele de cogenerare să fie o opțiune ecologică pentru satisfacerea nevoilor de energie.
5. Aplicații ale recuperării căldurii în diferite industrii
Recuperarea căldurii în sistemele de cogenerare poate fi aplicată în diverse industrii.
5.1 Fabricarea
În industria de producție, sistemele de cogenerare cu recuperare de căldură pot furniza atât energie electrică, cât și căldură pentru procesele de fabricație. De exemplu, în industria textilă, aburul generat din recuperarea căldurii gazelor de eșapament poate fi utilizat pentru procesele de vopsire și finisare. În industria chimică, căldura poate fi folosită pentru procese de distilare și reacție. Unele dintre substanțele chimice utilizate în industria chimică, cum ar fiBIBP | CAS 25155 - 25 - 3 | Bis(tert-butildioxiizopropil)benzen,DTAP | CAS 10508 - 09 - 5 | Peroxid de di-tert-amil, șiPeroxid de dibenzoil, necesită condiții de temperatură specifice în timpul producției lor, iar căldura recuperată poate fi folosită pentru a menține aceste condiții.
5.2 Clădiri comerciale
Clădirile comerciale, cum ar fi birouri, hoteluri și spitale, pot beneficia de sistemele de cogenerare cu recuperare de căldură. Căldura recuperată poate fi folosită pentru încălzirea spațiilor, încălzirea apei și aer condiționat. De exemplu, într-un hotel, apa caldă produsă din recuperarea căldurii poate fi folosită pentru camerele de oaspeți, în timp ce apa răcită de la chillerele cu absorbție poate fi folosită pentru climatizarea zonelor publice.
5.3 Sisteme energetice raionale
Sistemele de energie districtuală pot integra sisteme CHP cu recuperarea căldurii pentru a oferi o sursă de căldură și energie fiabilă și eficientă pentru mai multe clădiri dintr-un district. Căldura recuperată din sistemul de cogenerare poate fi distribuită printr-o rețea de termoficare, în timp ce energia electrică poate fi utilizată local sau alimentată în rețea.
Concluzie
În calitate de furnizor de cogenerare, înțeleg importanța recuperării căldurii în maximizarea eficienței și performanței sistemelor de cogenerare. Diferitele metode de recuperare a căldurii, inclusiv recuperarea căldurii gazelor de eșapament, recuperarea căldurii apei de răcire și recuperarea căldurii uleiului de lubrifiere, oferă beneficii semnificative în ceea ce privește eficiența energetică, economiile de costuri și protecția mediului.
Dacă sunteți interesat să implementați un sistem CHP cu recuperare eficientă a căldurii în instalația dumneavoastră, fie că este o clădire comercială, o fabrică industrială sau un sistem energetic de district, vă încurajez să ne contactați pentru o consultație detaliată. Vă putem oferi soluții personalizate bazate pe cerințele dumneavoastră specifice de căldură și putere. Să lucrăm împreună pentru a obține un viitor energetic mai durabil și mai eficient din punct de vedere al costurilor.
Referințe
- Cullinane, K. și Shah, N. (2012). Proiectarea optimă a sistemelor de trigenerare pentru șantiere industriale. Energie aplicată, 98, 266 - 277.
- Lund, H. (2006). Cogenerare și energie termică (CHP): O revizuire a aspectelor de mediu, de performanță și economice. Energie, 31(14), 2873 - 2890.
- Mancarella, P. (2014). Căldură și energie combinată: o revizuire a tehnologiilor, a funcționării și a optimizării. Evaluări privind energia regenerabilă și durabilă, 39, 53 - 72.