Recuperación de calor de la unidad generadora de biogás

1, la aplicación principal de la recuperación de calor residual en grupos electrógenos de biogás.

El calor residual de los grupos electrógenos de biogás proviene principalmente de dos partes: el escape del motor (temperatura de 350{7}}550 grados, que representa del 60 % al 70 % del calor residual total), y la camisa del cilindro del motor y el sistema de enfriamiento del aceite lubricante (temperatura de 80 a 120 grados, que representa del 30 % al 40 % del calor residual total). A través del diseño específico del sistema de reciclaje, este calor residual se puede aplicar ampliamente en múltiples escenarios, formando una ecología de circuito cerrado de "utilización del calor residual de la generación de energía":

(1) Garantizar la producción de biogás: pretratamiento de la materia prima y calentamiento de la fermentación

Este es el uso más esencial de la recuperación de calor residual, especialmente adecuado para el funcionamiento estable de proyectos de biogás a gran-escala.

Calentamiento del tanque de fermentación: la temperatura óptima para la fermentación del biogás es la temperatura media (30-38 grados) o la temperatura alta (50-55 grados). Los ambientes con bajas temperaturas (invierno o regiones del norte) pueden provocar una disminución de la eficiencia de la fermentación y una fuerte reducción de la producción de gas. El calor residual recuperado se utiliza para calentar el caldo de fermentación a través de intercambiadores de calor de placas o para proporcionar protección de temperatura constante para el tanque de fermentación a través de un sistema de circulación de agua caliente, lo que aumenta la producción de gas entre un 20 % y un 30 % y garantiza un suministro estable de combustible para la unidad de invierno.

• Pretratamiento de materias primas: algunos proyectos de biogás utilizan paja, estiércol de ganado y otras materias primas, que deben calentarse para lograr la descomposición, hidrólisis o esterilización de las materias primas. El agua caliente residual se puede utilizar directamente para el proceso de pretratamiento de la materia prima, reduciendo el consumo de energía adicional.

(2) Escenarios Industriales y Comerciales: Suministro Directo de Energía Térmica

El agua caliente-a alta temperatura (80-95 grados) o el vapor (baja presión, 0,3-0,6 MPa) generado por la recuperación de calor residual puede satisfacer directamente las necesidades de energía térmica de la producción industrial y los edificios comerciales:

Calor industrial: procesos de limpieza, secado y calentamiento en industrias como la de procesamiento de alimentos, estampación y teñido de textiles, química farmacéutica, etc.; Tratamiento de heces en granjas de cría (pasteurización) y cultivo a temperatura constante en invernaderos (calentamiento del suelo, calentamiento del aire).

Calefacción comercial y de edificios: calefacción invernal para parques industriales, edificios de oficinas, hospitales y escuelas; Suministro de agua caliente sanitaria para hoteles y centros comerciales (para lavado y cocina); Aislamiento invernal para centros de datos (en sustitución de la calefacción eléctrica).

(3) Mejora energética: generación de energía mediante calor residual y refrigeración

Para proyectos de generación de energía a biogás a gran-escala (capacidad instalada mayor o igual a 1 MW), la mejora energética se puede lograr a través de sistemas-de recuperación de calor residual de alta gama:

• Generación de energía mediante calor residual: mediante la tecnología del ciclo orgánico de Rankine (ORC), se utilizan gases de escape de alta-temperatura para calentar fluidos de trabajo orgánicos (como el R245fa), lo que impulsa pequeños generadores de turbinas para generar electricidad, lo que aumenta la tasa general de utilización de energía del sistema a más del 80 %.

Refrigeración por absorción: mediante el uso de unidades de refrigeración por absorción de bromuro de litio, el calor residual se convierte en capacidad de refrigeración para la refrigeración de la producción industrial y la refrigeración del aire acondicionado de los edificios, logrando una complementariedad energética múltiple de "refrigeración en verano, calefacción en invierno y suministro de agua durante todo el año".

La tecnología de recuperación de calor residual no sólo amplía los límites de aplicación de la energía del biogás, sino que también demuestra múltiples ventajas en términos de economía, protección ambiental y tecnología, convirtiéndose en una "herramienta poderosa" para proyectos de generación de energía con biogás:

(1) Mejorar la tasa de utilización integral de la energía y reducir el desperdicio de energía.

Los proyectos tradicionales de generación de energía con biogás solo se centran en la producción de electricidad, con una gran cantidad de calor residual descargado directamente y una tasa de utilización de energía inferior al 45%. A través de la recuperación del calor residual, la tasa de utilización integral de energía del sistema se puede aumentar al 75% -90%, lo que equivale a más del doble de la producción de energía efectiva por metro cúbico de biogás. Tomando como ejemplo el grupo electrógeno de biogás de 1 MW, la generación de energía diaria promedio es de aproximadamente 24.000 kilovatios hora, y el calor residual recuperado puede satisfacer la demanda de 20.000 metros cuadrados de calefacción de edificios o 500 toneladas de agua caliente sanitaria por día, cambiando por completo el modo único de "generar sólo electricidad, desperdiciar calor".

(2) Reducir los costos operativos y mejorar la rentabilidad del proyecto.

• Reducir el consumo de combustible: cuando el calor residual se utiliza para calentar tanques de fermentación, puede reemplazar la calefacción eléctrica y las calderas de carbón-/gas-, lo que reduce los costos de energía auxiliar. Según datos de un proyecto de biogás de 1,2 MW en el norte de China, calentar el tanque de fermentación con calor residual durante el invierno puede ahorrar un promedio de 300 metros cúbicos de consumo de gas natural por día y aproximadamente 600.000 yuanes en costos anuales.

• Aumentar las fuentes de ingresos: el exceso de calor residual se puede suministrar externamente (como calefacción/agua caliente a las empresas y residentes de los alrededores), formando un ingreso dual de "electricidad+calor", acortando el período de recuperación de la inversión del proyecto entre 1 y 3 años. Los ingresos por energía térmica de algunos proyectos representan entre el 30% y el 40% de los ingresos totales, lo que mejora significativamente la capacidad de resistir riesgos.