Aplicación de la recuperación de calor en la generación combinada de calor y energía y en el suministro triple

I. Combinación de calor y energía (CHP) y tri-generación: escenarios de aplicaciones principales de recuperación de calor

1. Calor y energía combinados (CHP): co-producción de electricidad y calor
CHP es un modo de suministro de energía altamente eficiente que genera electricidad primero y luego utiliza calor: la combustión de combustible produce vapor a alta-temperatura y alta-presión para impulsar una turbina/generador para producir electricidad de alta-calidad. El calor residual de media- y baja-temperatura después de la generación de energía (vapor de extracción, agua de las camisas de los cilindros, gases de combustión) no se condensa ni se descarga directamente, sino que se recoge a través de dispositivos de recuperación de calor para su uso en calefacción urbana, calefacción de procesos industriales y suministro de agua caliente sanitaria.

Modo de producción separada tradicional: la eficiencia de generación de energía es aproximadamente del 35% al ​​45%, con una gran cantidad de calor residual que se descarga al aire con torres de enfriamiento/gases de combustión;

Modo CHP: la recuperación de calor aumenta la eficiencia energética general entre un 70% y un 90%, casi duplicando la utilización de combustible.

2. Refrigeración, calefacción y energía combinadas (CCHP): cobertura total de electricidad, calefacción y refrigeración

CCHP agrega un componente de enfriamiento de calor residual al sistema combinado de calor y energía (CHP) existente, logrando "una máquina, tres usos": se prioriza el calor de alto-grado para la generación de energía; el calor residual-de temperatura media se utiliza para calentar o producir vapor; El calor residual-de baja temperatura impulsa los enfriadores de absorción (principalmente bromuro de litio) para enfriar.

Sin-temporada baja: proporciona calefacción en invierno, refrigeración en verano y agua caliente y electricidad durante las temporadas de transición, maximizando la utilización del calor residual y logrando una eficiencia energética general de más del 85 %.

2, Tecnología de recuperación de calor: principios, vías y equipo principal
La recuperación de calor sigue el principio de "adaptación de temperatura y utilización en cascada" y se clasifica y recupera según el grado de calor residual, igualando con precisión la demanda de energía.
1. Recuperación de calor residual a alta temperatura (por encima de 400 grados)
Fuente: Gases de combustión de turbinas de gas/motores de combustión interna, gases de escape de turbinas;
Método de reciclaje: la caldera de calor residual genera vapor, que puede usarse para generación de energía y suministro de vapor para procesos industriales;
Valor: el calor residual de alta calidad se convierte directamente en vapor/electricidad de alto valor-, lo que mejora los ingresos del sistema.
2. Recuperación de calor residual a temperatura media (100-300 grados)
Fuente: Extracción de turbinas de vapor, agua de camisas de cilindros de motores, gases de combustión a temperatura media;
Método de reciclaje: calentar el agua de la red de calefacción con un intercambiador de calor, precalentar el agua de alimentación de la caldera y accionar una máquina de refrigeración de bromuro de litio de doble efecto;
Valor: satisfacción estable de las necesidades de calefacción, agua caliente centralizada y refrigeración de tamaño medio-, reemplazando las calderas tradicionales o la refrigeración eléctrica.
3. Recuperación de calor residual a baja temperatura (por debajo de 100 grados)
Fuente: calor de condensación de los gases de combustión, disipación de calor de la torre de enfriamiento, agua de retorno de la red de calefacción;
Métodos de reciclaje: bomba de calor de absorción, intercambiador de calor de acero fluoroplástico, dispositivo de recuperación de calor residual por condensación;
Avance: Reducir la temperatura de escape de 120 grados a menos de 30 grados, recuperar el calor latente de vaporización y aumentar la capacidad de calefacción entre un 20% y un 50%.
Equipos de recuperación de calor central.
Caldera de calor residual: recupera los gases de combustión para producir vapor, adecuada para turbinas de gas/vapor;
Intercambiador de calor de gases de combustión/agua: gases de combustión de baja-temperatura, recuperación de calor residual de agua de camisas de cilindros, resistencia a la corrosión y resistencia a la acumulación de polvo;
Máquina frigorífica por absorción: alimentada por calor residual y alimentada con cero consumo energético para refrigeración;
Bomba de calor de absorción: aumentar la temperatura del calor residual-de baja calidad para convertir el calor residual en calor utilizable;
Sistema de control inteligente: previsión de carga, asignación dinámica de frío, calor y calefacción eléctrica para mantener una óptima eficiencia energética.

3. El triple valor que aporta la recuperación de calor: eficiencia energética, economía y protección del medio ambiente.
1. Salto de la eficiencia energética: del "desperdicio" al "agotamiento"
Generación de energía tradicional: se pierde alrededor del 60% del calor; Eficiencia energética integral tras recuperación de calor* *Mayor o igual al 80%* *;
Triple suministro: la refrigeración por calor residual reemplaza a la refrigeración eléctrica, reduciendo el consumo de energía de refrigeración en más del 40%;
Recuperación profunda del calor residual: recuperación total del calor residual del escape y del calor de condensación, lo que aumenta la eficiencia de utilización de la energía entre un 10% y un 15%.
2. Reducción de costos económicos: acortar la recuperación de costos y aumentar continuamente la eficiencia
Reducir los costos de combustible entre un 30% y un 50% y disminuir la capacidad instalada de calderas y unidades de refrigeración;
Suministro de energía distribuido cercano para reducir las pérdidas de la red de transmisión y distribución/calefacción;
Proyectos de construcción pública/comercial: recuperar la inversión en renovación en un plazo de 3 a 6 años, ahorrando entre decenas y millones de yuanes en costos de consumo de energía anualmente.
3. Bajas emisiones de carbono y protección del medio ambiente: lograr estándares duales de reducción de carbono y reducción de la contaminación
Con el mismo suministro de energía, las emisiones de CO ₂ se pueden reducir entre un 40% y un 60%;
Reducir la instalación de calderas descentralizadas y unidades de refrigeración eléctricas, lo que resultará en una disminución significativa de las emisiones de NO ₓ, SO ₂ y polvo;
La recuperación simultánea del calor residual de la condensación de los gases de combustión consigue el blanqueamiento y la eliminación del polvo, mejorando el aspecto ambiental.

4, escenarios de aplicación típicos y casos prácticos.
1. Polígono industrial: calor residual industrial+cogeneración
Modo: Generación de energía con turbina de gas/motor de combustión interna → Caldera de calor residual para producir vapor de proceso → Calefacción/refrigeración de calor residual a baja temperatura;
Efecto: Eficiencia energética integral* *Mayor o igual al 85%* *, sustituyendo calderas propias, ahorrando miles de toneladas de carbón estándar anualmente.
2. Grandes edificios públicos (complejos comerciales/hospitales/aeropuertos)
Caso: Chengdu Wanda Plaza y un hospital terciario adoptan un motor de combustión interna de gas + una unidad de calor residual de bromuro de litio;
Efecto: Priorizar el uso del calor residual para refrigeración/calefacción y complementar la energía cuando sea insuficiente; Ahorro anual de casi 3.000 toneladas de carbón estándar y más de 12.000 toneladas de reducción de emisiones de CO ₂.
3. Estaciones de energía regionales: suministro de energía centralizado a nivel de ciudad
Modo: Ciclo combinado de gas+recuperación profunda de calor de gases de combustión+bomba de calor de absorción;
Efecto: cubrir cientos de miles de metros cuadrados de demanda de refrigeración, calefacción y energía, con una tasa de utilización del calor residual de más del 90 %, convirtiéndose en un punto de referencia para la energía baja-en carbono en las ciudades.
4. Transformación de flexibilidad de las centrales eléctricas: desacoplamiento termoeléctrico
Tecnología: Escape de turbina de vapor/calor residual de gases de combustión + bomba de calor de gran absorción;
Valor: Mantener el suministro de calor mientras se reduce la generación de energía, mejorar la capacidad máxima de reducción entre un 10% y un 20% y romper la restricción de que "el calor determina la electricidad".

5, Tendencias tecnológicas y direcciones de desarrollo.
Utilización profunda del calor residual: generación de energía de calor residual (ORC) a baja-temperatura, recuperación de condensación de gases de combustión a temperatura ultra-baja, logrando "comer en seco y exprimir";
Integración complementaria de múltiples energías: recuperación de calor + fotovoltaica/almacenamiento de energía/acoplamiento de biomasa, construcción de un sistema energético integral sin emisiones de carbono;
Regulación inteligente: gemelo digital, previsión de carga, funcionamiento optimizado por IA, manteniendo la máxima eficiencia energética en todas las condiciones de funcionamiento;
Miniaturización de equipos: Microturbinas, recuperadores de calor modulares, adecuados para edificios pequeños y medianos-y escenarios distribuidos.