Регенеративный термический окислитель (РТО) является примером установки рекуперации отходящего тепла, в которой используется регенеративный процесс.
Блок рекуперации отработанного тепла ( WHRU ) — это теплообменник рекуперации энергии , который переносит тепло от выходов процесса при высокой температуре в другую часть процесса для какой-либо цели, обычно для повышения эффективности. WHRU — это инструмент, используемый в когенерации . Отработанное тепло может извлекаться из таких источников, как горячие дымовые газы дизель-генератора, пар из градирен или даже сточные воды из процессов охлаждения, например, при охлаждении стали .
Отработанное тепло, находящееся в отработанном газе различных процессов или даже в отработанном потоке блока кондиционирования, может быть использовано для предварительного нагрева входящего газа. Это один из основных методов рекуперации отработанного тепла. Многие сталелитейные заводы используют этот процесс как экономичный метод увеличения производительности завода при более низком потреблении топлива. Существует много различных коммерческих установок рекуперации для передачи энергии из горячего пространства среды в более низкое: [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, подогревающих газ перед его поступлением в процесс. Тепловое колесо является примером, которое работает по тому же принципу, что и солнечный кондиционер .
Регенераторы : Это промышленный агрегат, который повторно использует тот же поток после обработки. При этом типе рекуперации тепла тепло регенерируется и повторно используется в процессе.
Теплообменник с тепловыми трубками : Тепловые трубки являются одними из лучших теплопроводников. Они обладают способностью передавать тепло в сто раз больше, чем медь. Тепловые трубки в основном известны в технологии возобновляемой энергии, поскольку используются в вакуумных трубчатых коллекторах . Тепловая трубка в основном используется в отоплении пространства, процесса или воздуха, в отработанном тепле от процесса передается в окружающую среду благодаря своему механизму передачи .
Тепловое колесо или роторный теплообменник: состоит из круглой сотовой матрицы из теплопоглощающего материала, которая медленно вращается в потоках приточного и вытяжного воздуха системы обработки воздуха.
Экономайзер : в случае технологических котлов отработанное тепло в отходящих газах передается через рекуператор, который транспортирует впускную жидкость для котла и, таким образом, снижает потребление тепловой энергии впускной жидкости.
Тепловые насосы : использование органической жидкости, которая кипит при низкой температуре, означает, что энергию можно регенерировать из отработанных жидкостей.
Круговой змеевик : состоит из двух или более многорядных ребристых трубчатых змеевиков, соединенных друг с другом насосным трубопроводным контуром.
Фильтры твердых частиц (DPF) улавливают выбросы, поддерживая более высокую температуру рядом с нейтрализатором и выхлопными трубами, что позволяет сократить количество выбросов отработавших газов.
Котел-утилизатор (КУУ) отличается от котла-утилизатора ( КУГ ) тем, что нагреваемая среда не меняет фазу.
Тепловые электростанции
Согласно отчету, подготовленному Energetics Incorporated для DOE в ноябре 2004 года под названием «Технологическая дорожная карта» [2], и нескольким другим отчетам Европейской комиссии , большая часть энергии, произведенной из традиционных и возобновляемых источников, теряется в атмосфере из-за потерь на месте (неэффективность оборудования и потери из-за отработанного тепла) и за его пределами (потери в кабелях и трансформаторах), что в сумме составляет около 66% потери стоимости электроэнергии. [3] Отработанное тепло различной степени может быть обнаружено в конечных продуктах определенного процесса или в качестве побочного продукта в промышленности, такого как шлак на сталелитейных заводах. Установки или устройства, которые могут рекуперировать отработанное тепло и преобразовывать его в электричество, называются WHRU или блоками преобразования тепла в электроэнергию :
В органическом цикле Ренкина (ORC) в качестве рабочей жидкости используется органическая жидкость . Температура кипения жидкости ниже, чем у воды, что позволяет ей кипеть при низкой температуре, образуя перегретый газ, который может приводить в движение лопатки турбины и, таким образом, генератор.
Сплавы с эффектом памяти формы также могут использоваться для рекуперации низкотемпературного отработанного тепла и преобразования его в механическое воздействие или электричество. [4]
Приложения
Традиционно отработанное тепло с низкими температурами (0–120 °C или, как правило, ниже 100 °C) не использовалось для выработки электроэнергии, несмотря на усилия компаний, занимающихся ОЦР, [ необходима ссылка ] в основном из-за того, что КПД Карно довольно низок (макс. 18% для нагрева до 90 °C и охлаждения до 20 °C, за вычетом потерь, что обычно составляет 5–7% чистой электроэнергии).
Отходящее тепло средней (100–650 °C) и высокой (>650 °C) температуры может быть использовано для выработки электроэнергии или выполнения механической работы посредством различных процессов улавливания.
Система рекуперации отработанного тепла может также использоваться для удовлетворения потребностей в охлаждении прицепа (например). Конфигурация проста, поскольку требуются только котел-утилизатор отработанного тепла и абсорбционный охладитель . Кроме того, необходимо обрабатывать только низкие давления и температуры.
Преимущества
Процесс восстановления повысит эффективность процесса и, таким образом, снизит затраты на топливо и потребление энергии, необходимые для этого процесса. [5]
Уменьшенные размеры оборудования: По мере снижения расхода топлива уменьшается контрольное и защитное оборудование для обработки топлива. Кроме того, фильтрующее оборудование для газа больше не требуется в больших размерах.
Сокращение потребления вспомогательной энергии: Уменьшение размеров оборудования означает дополнительное снижение потребления энергии, подаваемой на такие системы, как насосы, фильтры, вентиляторы и т. д.
Недостатки
Капитальные затраты на внедрение системы рекуперации отработанного тепла могут перевесить выгоду, полученную от рекуперации тепла. Необходимо установить стоимость компенсации тепла.
Часто отходящее тепло имеет низкое качество (температуру). Может быть сложно эффективно использовать количество тепла низкого качества, содержащегося в отходящем тепле.
Теплообменники, как правило, имеют большие размеры для рекуперации значительных объемов, что увеличивает капитальные затраты.
Техническое обслуживание оборудования: Дополнительное оборудование требует дополнительных затрат на техническое обслуживание.
Единицы добавляют размер и массу к общему силовому агрегату. Особенно это касается мобильных силовых агрегатов транспортных средств.
Примеры
Двигатель -утилизатор циклонного типа предназначен для выработки электроэнергии из восстановленной энергии отработанного тепла с использованием парового цикла. [6]
International Wastewater Heat Exchange Systems — еще одна компания, занимающаяся системами рекуперации отработанного тепла. Сосредоточенные на многоквартирных жилых домах, общественных зданиях, промышленных приложениях и районных энергосистемах, их системы используют энергию сточных вод для производства горячей воды для бытовых нужд, отопления и охлаждения помещений зданий. [7]
В 2014 году гоночная серия «Формула-1» представила установки по утилизации отработанного тепла под названием MGU-H .
^ "NREL: Распределенные технологии тепловой энергии - О проекте". www.nrel.gov . Архивировано из оригинала 2005-11-27.
^ "Эксергин®".
^ «Использование тепла промышленных отходов может сократить спрос на ископаемое топливо». ScienceDaily . Получено 2024-03-17 .
^ "Cyclone Power Technologies Website". Архивировано из оригинала 2012-01-19 . Получено 2011-11-17 .
^ "Расход электроэнергии: города стремятся вывести тепловую энергию из канализации". news.nationalgeographic.com. 11 декабря 2012 г. Архивировано из оригинала 12 декабря 2012 г. Получено 21 июля 2014 г.
