Recuperación de calor del generador de gas: tecnología de utilización en cascada y valor de ahorro de energía

1, Principios básicos de la recuperación de calor y características de los recursos de calor residual.

El calor residual de los generadores de gas proviene principalmente de dos portadores, y sus características de temperatura y distribución de energía determinan la lógica de diseño de la tecnología de recuperación:

Calor residual de gases de combustión a alta temperatura: representa aproximadamente el 30% del calor residual total, la temperatura de escape puede alcanzar 450-600 grados, y el pico instantáneo puede incluso exceder los 600 grados. Pertenece a recursos de calor residual de calidad media a alta y contiene un enorme potencial de recuperación. Además de nitrógeno y dióxido de carbono, los gases de combustión también contienen una pequeña cantidad de componentes corrosivos como sulfuro de hidrógeno y monóxido de carbono, que requieren la resistencia a la corrosión de los equipos de intercambio de calor.

Calor residual de agua/aceite de motor de camisa de cilindro: representa aproximadamente el 25 % del calor residual total, la temperatura suele estar entre 80 y 120 grados, pertenece al calor residual de temperatura media y baja, con calor estable y baja corrosividad, adecuado para recuperación y utilización directa.

El principio básico de la recuperación de calor es la transferencia de energía basada en la transferencia de calor. A través de equipos especializados de intercambio de calor, el calor del portador de calor residual se transfiere a fluidos fríos, como agua fría y aire, y se convierte en fuentes de energía utilizables, como agua caliente y vapor. Entre ellos, la "utilización en cascada" es el principio clave para mejorar la eficiencia de recuperación. - el calor residual de alta-temperatura se prioriza para necesidades de alto-nivel, como la generación de energía y la producción de vapor, mientras que el calor residual de media y baja-temperatura se utiliza para escenarios de bajo-energía, como calefacción y agua caliente sanitaria, logrando el máximo valor energético.

2, escenarios de aplicación típicos y casos prácticos.

Los escenarios de aplicación de la recuperación de calor de los generadores de gas giran en torno a la "reutilización del calor residual" y abarcan múltiples campos, como la producción industrial y los servicios de vida:

(1) Dirección de la aplicación principal

Suministro de energía industrial: el vapor saturado de 0,8 MPa generado se puede utilizar para precalentar materias primas químicas, esterilizar el procesamiento de alimentos o accionar máquinas de refrigeración por absorción para satisfacer las necesidades de refrigeración industrial; Se puede utilizar agua caliente a temperatura media para precalentar el agua de alimentación de la caldera, reduciendo el consumo de energía del equipo principal.

• Garantía de vida útil y calefacción: el agua caliente calentada por el calor residual del agua de la camisa del cilindro se puede suministrar directamente a los empleados para bañarse, hornear ropa y preparar agua potable; En invierno, el calor residual se convierte en fuentes de calefacción a través de estaciones de intercambio de calor, cubriendo las necesidades de calefacción del área de la fábrica y de las comunidades circundantes.

Mejora de la eficiencia de la generación de energía secundaria: el vapor generado por el calor residual a alta-temperatura puede impulsar pequeñas turbinas de vapor de contrapresión o turbinas SCO ₂ para la generación de energía secundaria, formando un modo de ciclo combinado de "generación de energía a gas + regeneración de calor residual", lo que mejora aún más la eficiencia en la utilización de la energía.

 

3, Análisis de Beneficios Económicos y Ambientales

(1) Beneficios económicos

Ahorro de energía y reducción de costos: al reemplazar las calderas de carbón-y de gas-para el suministro de energía, una sola unidad de 500 kW puede ahorrar 52,059 kg de carbón estándar por hora, y se pueden ahorrar 416 toneladas de carbón estándar después de 8000 horas de funcionamiento al año. Calculado a un precio estándar del carbón de 700 yuanes por tonelada, el ahorro anual en costos de combustible es de casi 300.000 yuanes.

Rápido retorno de la inversión: aunque la inversión inicial del sistema de recuperación de calor es un 35 % mayor que la de las soluciones tradicionales, con beneficios de ahorro de energía-y subsidios para el comercio de carbono, el período de recuperación de la inversión de la mayoría de los proyectos se puede controlar en 1,5-2 años, y los beneficios operativos a largo plazo son significativos.

Ingresos con valor agregado: el exceso de vapor o electricidad se puede vender al mundo exterior, formando nuevos puntos de crecimiento de ganancias, especialmente adecuados para áreas concentradas en la demanda de energía, como minas de carbón y parques químicos.

(2) Beneficios ambientales

• Reducir las emisiones contaminantes: reemplazar las calderas-de carbón puede reducir significativamente las emisiones de SO ₂, NO ₓ y partículas. Una sola unidad de 500 kW puede reducir SO ₓ 4,8 toneladas y NO ₓ 2,1 toneladas al año, ayudando a las empresas a alcanzar sus objetivos de "doble carbono".

Reducir la contaminación térmica: reducir la temperatura de los gases de combustión a alta-temperatura de 600 grados a menos de 180 grados, reducir el impacto térmico de la descarga directa de calor residual en el entorno circundante y mejorar el entorno ecológico regional.

Reciclaje de recursos: Lograr la recuperación total de energía del gas mediante la "generación de energía + utilización del calor residual", mejorar la tasa de utilización de energía limpia, reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y alinearse con la dirección de la política nacional de ajuste de la estructura energética.

4, tendencias de desarrollo tecnológico.

En el futuro, la tecnología de recuperación de calor de los generadores de gas evolucionará hacia "alta eficiencia, inteligencia y diversificación":

• 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 grados), ampliando aún más el límite del reciclaje.

Operación y mantenimiento inteligentes: incorporación de sensores de fibra óptica en el tubo de calor para monitorear el estado del fluido de trabajo y la pérdida del equipo en tiempo real, logrando un mantenimiento predictivo; Combinando algoritmos de IA para optimizar la red de intercambio de calor y hacer coincidir dinámicamente el suministro de calor residual con la demanda de energía.

Acoplamiento de múltiples energías: combinación con fuentes de energía renovables como la energía solar y geotérmica, integración de módulos de almacenamiento térmico para estabilizar las fluctuaciones de carga y construcción de un sistema energético integral de sinergia de "energía renovable de calor residual de gas" para mejorar la estabilidad del suministro de energía.