Μελέτη περίπτωσης: Ανάκτηση αποβλήτων θερμότητας από εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας από βιοαέριο για μόνωση αναερόβιου χωνευτή

 

I. Επισκόπηση έργου

Αυτό το έργο βρίσκεται σε ένα βιομηχανικό πάρκο-μεγάλης κλίμακας κτηνοτροφίας και πουλερικών στη Βαυαρία της Γερμανίας. Είναι εξοπλισμένο με-σταθμό παραγωγής ενέργειας από βιοαέριο μεσαίου μεγέθους και ένα σύστημα επεξεργασίας αναερόβιας ζύμωσης, του οποίου η κύρια λειτουργία είναι η επεξεργασία κοπριάς ζώων και πουλερικών και τα λύματα αναπαραγωγής που παράγονται από-μεγάλες φάρμες στο πάρκο. Το βιοαέριο παράγεται μέσω αναερόβιας ζύμωσης για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, με ταυτόχρονη αξιοποίηση των πόρων των αποβλήτων και περιβαλλοντικά συμβατή απόρριψη. Η συνολική κλίμακα επεξεργασίας του έργου είναι 120 τόνοι κοπριάς ζώων και πουλερικών και 300 κυβικά μέτρα λυμάτων αναπαραγωγής την ημέρα, εξοπλισμένα με 2 σετ γεννητριών βιοαερίου 100 kW και 8 βιονικούς εντερικούς αναερόβιους χωνευτές όγκου 2000 κυβικών μέτρων το καθένα. Οι πρώτες ύλες ζύμωσης εισέρχονται στους αναερόβιους χωνευτές μετά την προεπεξεργασία και το βιοαέριο παράγεται μέσω του μικροβιακού μεταβολισμού σε κατάλληλη θερμοκρασία. Μετά την επεξεργασία καθαρισμού, το βιοαέριο αποστέλλεται στις γεννήτριες για παραγωγή ενέργειας. Όλη η απορριπτόμενη θερμότητα που παράγεται κατά τη διαδικασία παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας ανακτάται και χρησιμοποιείται για μόνωση σταθερής θερμοκρασίας των αναερόβιων χωνευτών, σχηματίζοντας ένα σύστημα ενεργειακής χρήσης κλειστού{15}}βρόχου "αναερόβιας ζύμωσης για παραγωγή βιοαερίου - παραγωγής ενέργειας από βιοαέριο - ανάκτηση απόβλητης θερμότητας για μόνωση - βελτίωση της απόδοσης της ζύμωσης".

Πριν από την υλοποίηση του έργου, η χειμερινή μόνωση των αναερόβιων χωνευτών υιοθέτησε κυρίως τη μέθοδο της ηλεκτρικής θέρμανσης υποβοηθούμενη από θέρμανση ατμολέβητα, η οποία είχε τα προβλήματα της υψηλής κατανάλωσης ενέργειας, της ασταθούς μόνωσης, του υψηλού κόστους λειτουργίας και της σοβαρής σπατάλης ενέργειας. Ειδικά στο κρύο και υγρό περιβάλλον του χειμώνα στη Βαυαρία, η θερμοκρασία μέσα στους αναερόβιους χωνευτές ήταν δύσκολο να διατηρηθεί σταθερά στο κατάλληλο εύρος για μεσόφιλη ζύμωση, με αποτέλεσμα μεγάλες διακυμάνσεις στην παραγωγή βιοαερίου και επηρεάζοντας την απόδοση παραγωγής ενέργειας. Για να λυθούν τα παραπάνω σημεία πόνου, το έργο εισήγαγε την τεχνολογία ανάκτησης απορριμμάτων θερμότητας παραγωγής ενέργειας από βιοαέριο και την ειδικά επιλεγμένη Changzhou Vrcooler Refrigeration Co., Ltd. (VRCOOLER) - κορυφαίο κατασκευαστή βιομηχανικού εξοπλισμού ανταλλαγής θερμότητας - για το σχεδιασμό και την παραγωγή των μονάδων ανάκτησης απορριμμάτων θερμότητας πυρήνα. Αυτές οι μονάδες ανάκτησης απορριπτόμενης θερμότητας υιοθετούν δομή πτερυγίου σωλήνα, η οποία μπορεί να επεκτείνει αποτελεσματικά την περιοχή ανταλλαγής θερμότητας και να βελτιώσει την απόδοση ανάκτησης θερμότητας, διασφαλίζοντας την αποτελεσματική ανάκτηση της θερμότητας απόβλητων καυσαερίων και της απορριμματικής θερμότητας νερού κυλίνδρου που παράγεται κατά τη λειτουργία των σετ γεννήτριας για τη μόνωση αναερόβιων χωνευτών.

II. Βασική Τεχνολογία και Σχεδιασμός Διαδικασιών

(I) Βασική Τεχνική Αρχή

Όταν το σετ γεννήτριας βιοαερίου είναι σε λειτουργία, μόνο το 35%-42% της ενέργειας που παράγεται από την καύση του καυσίμου μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια και το υπόλοιπο 58%-65% της ενέργειας διαχέεται με τη μορφή θερμότητας απόβλητων καυσαερίων (θερμοκρασία έως 600 βαθμούς ) και θερμοκρασία χιτώνιο κυλίνδρου περίπου 9 βαθμοί απορριμμάτων. Οι άμεσες εκπομπές όχι μόνο προκαλούν σπατάλη ενέργειας αλλά αυξάνουν και τη θερμική ρύπανση του περιβάλλοντος. Κατά τη διαδικασία της αναερόβιας ζύμωσης, η μικροβιακή δραστηριότητα είναι ευαίσθητη στη θερμοκρασία. Σε μεσόφιλη ζύμωση (35-40 μοίρες), η δραστηριότητα μεθανογόνου είναι η βέλτιστη και η παραγωγή βιοαερίου και η απόδοση ζύμωσης είναι η υψηλότερη. Ωστόσο, η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι χαμηλή το χειμώνα και οι αναερόβιοι χωνευτές διαχέουν τη θερμότητα γρήγορα, απαιτώντας συνεχή παροχή θερμότητας για να διατηρηθεί μια σταθερή θερμοκρασία μέσα στους χωνευτές. Μέσω του συστήματος ανάκτησης απορριπτόμενης θερμότητας, αυτό το έργο ανακτά και ανταλλάσσει την απορριπτόμενη θερμότητα που διαχέεται κατά την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, στη συνέχεια τη μεταφέρει στους αναερόβιους χωνευτές για να παρέχει μια σταθερή πηγή θερμότητας, αντικαθιστώντας τις παραδοσιακές μεθόδους ηλεκτρικής θέρμανσης και θέρμανσης με λέβητα ατμού και επιτυγχάνοντας τους στόχους της «ανακύκλωσης ενέργειας, μείωσης κόστους και προστασίας της απόδοσης και αύξησης της ενεργειακής απόδοσης».

(II)Σύνθεση Συστήματος Διαδικασιών

Το σύστημα ανάκτησης απορριμμάτων θερμότητας και αναερόβιας μόνωσης χωνευτή αυτού του έργου αποτελείται κυρίως από 4 μέρη, τα οποία λειτουργούν συνεργικά για να εξασφαλίσουν αποτελεσματική ανάκτηση απορριμμάτων θερμότητας, σταθερή μεταφορά και ακριβή έλεγχο θερμοκρασίας των αναερόβιων χωνευτών, ως εξής:

Σύστημα Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας Βιοαερίου: Υιοθετούνται δύο σετ γεννητριών αερίου 100 kW, που χρησιμοποιούν ως καύσιμο βιοαέριο που παράγεται από αναερόβιους χωνευτές. Μετά από επεξεργασίες καθαρισμού όπως αποθείωση και αφυδάτωση, το βιοαέριο αποστέλλεται στις γεννήτριες για καύση και παραγωγή ενέργειας. Κάθε μονάδα καταναλώνει 48 κυβικά μέτρα βιοαερίου την ώρα, με απόδοση παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας 42%, και παράγει μεγάλη ποσότητα απορριπτόμενης θερμότητας (η μέγιστη απορριπτόμενη θερμότητα μιας μονάδας είναι 286 kW), παρέχοντας μια σταθερή πηγή για ανάκτηση απορριπτόμενης θερμότητας. Οι γεννήτριες είναι εξοπλισμένες με συσκευές αποθείωσης βιοαερίου, οι οποίες μπορούν να αφαιρέσουν αποτελεσματικά το υδρόθειο στο βιοαέριο, να αποφύγουν τη διάβρωση του εξοπλισμού και να εξασφαλίσουν μακροπρόθεσμη-σταθερή λειτουργία του συστήματος.

Σύστημα Ανάκτησης Απόβλητης Θερμότητας: Ο βασικός εξοπλισμός περιλαμβάνει εναλλάκτη θερμότητας καυσαερίων, εναλλάκτη θερμότητας νερού με κύλινδρο και αντλία κυκλοφορίας, τα οποία σχεδιάζονται και κατασκευάζονται από τη VRCOOLER (Changzhou Vrcooler Refrigeration Co., Ltd.), μια επαγγελματική επιχείρηση με πλούσια εμπειρία στον τομέα Έρευνας και Ανάπτυξης και παραγωγής εξοπλισμού ανταλλαγής θερμότητας, με διεθνές σύστημα πιστοποίησης ISO 9001. Το σύστημα υιοθετεί ένα σχέδιο "διπλού-βρόχου ανταλλαγής θερμότητας" και τα βασικά στοιχεία ανταλλαγής θερμότητας των ανακτητών θερμότητας απορριμμάτων είναι δομές σωλήνων με πτερύγια - οι σωλήνες με πτερύγια είναι κατασκευασμένοι με ελικοειδές τύλιγμα λωρίδων πτερυγίων γύρω από την περιφέρεια του σωλήνα, με κυματοειδές πτερύγια στο εξωτερικό τοίχωμα για να αυξηθεί σημαντικά η απόδοση μεταφοράς θερμότητας. Από τη μία πλευρά, η θερμότητα απορριμμάτων καυσαερίων υψηλής θερμοκρασίας που απορρίπτεται από τα σετ γεννήτριας ανακτάται μέσω του εναλλάκτη θερμότητας καυσαερίων με πτερύγια VRCOOLER, θερμαίνοντας το μέσο κυκλοφορίας (ένα μείγμα αντιψυκτικού και νερού) στους 58 βαθμούς περίπου. Από την άλλη πλευρά, η απορριπτόμενη θερμότητα νερού του κυλίνδρου των σετ γεννήτριας ανακτάται μέσω του εναλλάκτη θερμότητας κυλίνδρου κυλίνδρου με πτερύγια VRCOOLER, αυξάνοντας περαιτέρω τη θερμοκρασία του κυκλοφορούντος μέσου σε πάνω από 65 βαθμούς, διασφαλίζοντας ότι η θερμοκρασία της πηγής θερμότητας καλύπτει τις ανάγκες μόνωσης των αναερόβιων χωνευτών. Το σύστημα ανάκτησης απορριπτόμενης θερμότητας VRCOOLER είναι εξοπλισμένο με μια έξυπνη συσκευή ελέγχου θερμοκρασίας, η οποία μπορεί να προσαρμόσει αυτόματα την απόδοση ανταλλαγής θερμότητας ανάλογα με τη θερμοκρασία των καυσαερίων και τη θερμοκρασία του μέσου κυκλοφορίας, μειώνοντας την απώλεια θερμότητας απόβλητης. Οι δοκιμές δείχνουν ότι η απόδοση ανάκτησης απορριπτόμενης θερμότητας του συστήματος είναι μεγαλύτερη από 85%, γεγονός που μπορεί να ανακτήσει πλήρως τους πόρους απορριπτόμενης θερμότητας που παράγονται κατά την παραγωγή ενέργειας, χάρη στην εξαιρετική απόδοση μεταφοράς θερμότητας της δομής του σωλήνα με πτερύγια και στον επαγγελματικό σχεδιασμό του VRCOOLER.

Σύστημα μόνωσης αναερόβιου Digester: Και οι 8 αναερόβιοι χωνευτές υιοθετούν ένα δομικό σχέδιο «εσωτερικής θέρμανσης πηνίου + εξωτερικής μονωτικής στρώσης». Γύρω από το εσωτερικό τοίχωμα των χωνευτών τοποθετούνται πηνία ανθεκτικά σε Στο εξωτερικό τοίχωμα των χωνευτηρίων τοποθετείται μια μονωτική στρώση αφρώδους τσιμέντου πάχους 15 cm. Το αφρώδες τσιμέντο έχει καλή θερμομονωτική απόδοση, η οποία μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά την απώλεια θερμότητας στο εσωτερικό των χωνευτών. Σύμφωνα με υπολογισμούς αριθμητικής προσομοίωσης, σύμφωνα με αυτό το σχήμα μόνωσης, η συνολική απώλεια θερμότητας των αναερόβιων χωνευτών μπορεί να ελεγχθεί εντός 428,24 MJ·d-1, εξασφαλίζοντας σταθερό αποτέλεσμα μόνωσης. Ταυτόχρονα, οι αναερόβιοι χωνευτές υιοθετούν μια βιονική εντερική δομή, η οποία δεν απαιτεί μηχανικές συσκευές ανάδευσης, έχει απλή δομή και χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και μπορεί να πραγματοποιήσει δυναμικό διαχωρισμό κάθε σταδίου ζύμωσης και να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα της ζύμωσης.

Έξυπνο σύστημα ελέγχου: Υιοθετείται ένα έξυπνο σύστημα ελέγχου PLC για την παρακολούθηση-περισσότερων από 200 δεικτών σε πραγματικό χρόνο, όπως η θερμοκρασία του υγρού ζύμωσης στους αναερόβιους χωνευτές, η θερμοκρασία του κυκλοφορούντος μέσου, η θερμοκρασία των καυσαερίων και οι παράμετροι λειτουργίας των σετ γεννήτριας. Η ταχύτητα της αντλίας κυκλοφορίας και η απόδοση ανταλλαγής απορριμμάτων θερμότητας προσαρμόζονται αυτόματα μέσω προκαθορισμένων προγραμμάτων για να διασφαλιστεί ότι η θερμοκρασία μέσα στους αναερόβιους χωνευτές διατηρείται σταθερά στο βέλτιστο εύρος ζύμωσης των 35±0,5 μοιρών. Όταν η θερμοκρασία στο εσωτερικό των χωνευτών είναι χαμηλότερη από την προκαθορισμένη τιμή, το σύστημα αυξάνει αυτόματα τον όγκο παροχής απορριπτόμενης θερμότητας. όταν η θερμοκρασία είναι υψηλότερη από την προκαθορισμένη τιμή, μειώνει αυτόματα τον όγκο παροχής απορριπτόμενης θερμότητας. Ταυτόχρονα, η περίσσεια απορριπτόμενης θερμότητας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για θέρμανση στο στάδιο προεπεξεργασίας των πρώτων υλών ζύμωσης, πραγματοποιώντας καταρράκτη αξιοποίηση απορριμμάτων θερμότητας και βελτιώνοντας την αποδοτικότητα χρήσης ενέργειας.

(III) Βελτιστοποίηση διαδικασίας κλειδιού

1. Βελτιστοποίηση ανταλλαγής θερμότητας αποβλήτων: Μέσω της αριθμητικής προσομοίωσης υπολογιστικής δυναμικής ρευστών (Fluent), το πεδίο θερμοκρασίας μέσα στον αναερόβιο χωνευτήρα προσομοιώνεται και αναλύεται και η πυκνότητα της διάταξης του πηνίου και η διαδρομή ανταλλαγής θερμότητας βελτιστοποιούνται για να διασφαλιστεί η ομοιόμορφη κατανομή θερμοκρασίας μέσα στους χωνευτές, αποφεύγοντας την υπερβολική ή ανεπαρκή επίδραση της τοπικής θερμοκρασίας μικροβιακής δραστηριότητας. Ταυτόχρονα, προσδιορίζεται ότι το αποτέλεσμα μόνωσης είναι βέλτιστο όταν η θερμοκρασία παροχής ζεστού αέρα είναι 35 μοίρες.

2. Επιλογή μονωτικού υλικού: Μετά από σύγκριση της απόδοσης διαφόρων μονωτικών υλικών, επιλέγεται αφρώδες τσιμέντο ως υλικό για την εξωτερική μονωτική στρώση των αναερόβιων χωνευτών. Αυτό το υλικό έχει τα πλεονεκτήματα της καλής μόνωσης, του χαμηλού κόστους, της αντοχής στη διάβρωση, της προστασίας του περιβάλλοντος και της μη τοξικότητας. Σε σύγκριση με τα παραδοσιακά μονωτικά υλικά πολυουρεθάνης, μπορεί να μειώσει το κόστος μόνωσης κατά περισσότερο από 15% και να μειώσει τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις.

3. Βελτιστοποίηση συστήματος κυκλοφορίας: Υιοθετείται ένα σύστημα κυκλοφορίας κλειστού-βρόχου και το μέσο κυκλοφορίας μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί για τη μείωση της κατανάλωσης υδάτινων πόρων. Ταυτόχρονα, φίλτρα και συσκευές αφαλάτωσης εγκαθίστανται στον αγωγό κυκλοφορίας για να αποφευχθεί η απόφραξη και η απολέπιση του αγωγού, να παραταθεί η διάρκεια ζωής του εξοπλισμού και να μειωθεί το κόστος λειτουργίας και συντήρησης.

 

III. Διαδικασία Υλοποίησης Έργου

(Ι) Προπαρασκευαστικό Στάδιο (1-2 μήνες)

Οργανώθηκε μια τεχνική ομάδα για τη διεξαγωγή-επιτόπιας έρευνας του έργου. Σε συνδυασμό με την κλίμακα των αναερόβιων χωνευτών, τις παραμέτρους των σετ γεννητριών και τις τοπικές κλιματικές συνθήκες στη Βαυαρία, το σχέδιο σχεδίασης του συστήματος ανάκτησης απορριπτόμενης θερμότητας βελτιστοποιήθηκε σε συνεργασία με την τεχνική ομάδα της VRCOOLER και προσδιορίστηκε το μοντέλο των εναλλάκτης θερμότητας με πτερύγια σωλήνων VRCOOLER, το σχέδιο διάταξης πηνίου, το σύστημα ελέγχου υλικού και οι παραμέτρους παραμέτρων. Αγοράστηκε βασικός εξοπλισμός, όπως εναλλάκτες θερμότητας καυσαερίων με πτερύγια VRCOOLER, εναλλάκτες θερμότητας νερού με τζάκετ κυλίνδρου VRCOOLER, αντλίες κυκλοφορίας, μονωτικά υλικά από αφρώδες τσιμέντο και έξυπνα όργανα ελέγχου θερμοκρασίας για να διασφαλιστεί ότι η ποιότητα του εξοπλισμού ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις μηχανικής - VRCOOLER's highquality{heat exchangers andluminum σωλήνες και πτερύγια, με καλή αντίσταση στη διάβρωση και υψηλή{4}}αντοχή στη θερμοκρασία, προσαρμογή στο σκληρό περιβάλλον εργασίας των καυσαερίων υψηλής-θερμοκρασίας και του νερού με μανδύα κυλίνδρου. Παρασχέθηκε τεχνική εκπαίδευση στο κατασκευαστικό προσωπικό για την αποσαφήνιση της διαδικασίας κατασκευής, των προδιαγραφών ασφαλείας και των προτύπων ποιότητας, εστιάζοντας στην εκπαίδευση των δεξιοτήτων εγκατάστασης του συστήματος ανάκτησης απορριμμάτων θερμότητας σωλήνων με πτερύγια VRCOOLER και στην κατασκευή μόνωσης των αναερόβιων χωνευτών.

(II) Στάδιο εγκατάστασης και κατασκευής εξοπλισμού (3-4 μήνες)

1. Εγκατάσταση συστήματος ανάκτησης αποβλήτων θερμότητας: Πρώτον, ο εναλλάκτης θερμότητας καυσαερίων με πτερύγιο σωλήνα VRCOOLER και ο εναλλάκτης θερμότητας νερού με χιτώνιο σωλήνα με πτερύγια VRCOOLER εγκαταστάθηκαν σταθερά σύμφωνα με τις προδιαγραφές του κατασκευαστή και τις απαιτήσεις σχεδιασμού-του ιστότοπου. Ο αγωγός καυσαερίων και ο αγωγός νερού με χιτώνιο κυλίνδρου μεταξύ των εναλλάκτη θερμότητας και του σετ γεννήτριας συνδέθηκαν και η επεξεργασία στεγανοποίησης του αγωγού έγινε για να αποτραπεί η διαρροή θερμότητας απόβλητου - οι εναλλάκτες θερμότητας σωλήνα με πτερύγια VRCOOLER είναι εξοπλισμένοι με αντιδιαβρωτικά-επικαλυμμένα πηνία οξέων, τα οποία μπορούν αποτελεσματικά να αντιστέκονται στη διάβρωση των αερίων εξασφαλίζοντας μακροπρόθεσμη-σταθερή λειτουργία. Στη συνέχεια εγκαταστάθηκε η αντλία κυκλοφορίας και ο αγωγός κυκλοφορίας, το έξυπνο όργανο ελέγχου θερμοκρασίας συνδέθηκε στο σύστημα ελέγχου PLC και η θέση σε λειτουργία του εξοπλισμού ολοκληρώθηκε σε συνεργασία με την τεχνική ομάδα μετά την πώληση του VRCOOLER για να διασφαλιστεί η κανονική λειτουργία του συστήματος ανάκτησης απορριμμάτων θερμότητας και να δοθεί πλήρης σημασία στα πλεονεκτήματα μεταφοράς θερμότητας της δομής πτερυγίου σωλήνα.

2. Κατασκευή μόνωσης των αναερόβιων χωνευτών: Αρχικά, το εξωτερικό τοίχωμα των αναερόβιων χωνευτηρίων καθαρίστηκε και αποξηρανθεί, στη συνέχεια τοποθετήθηκε το στρώμα μόνωσης από αφρώδες τσιμέντο για να διασφαλιστεί ότι το μονωτικό στρώμα ήταν ομοιόμορφο σε πάχος, χωρίς ζημιές και κοιλότητες. Στο εσωτερικό τοίχωμα των χωνευτηρίων τοποθετήθηκαν πηνία ανθεκτικά σε Εγκαταστάθηκαν αισθητήρες θερμοκρασίας στο εσωτερικό των χωνευτών και συνδέθηκαν με το έξυπνο σύστημα ελέγχου για την πραγματοποίηση παρακολούθησης θερμοκρασίας σε πραγματικό χρόνο.

3. Θέση σε λειτουργία Σύνδεσης Συστήματος: Μετά την ολοκλήρωση της εγκατάστασης όλου του εξοπλισμού, πραγματοποιήθηκε η έναρξη λειτουργίας της σύνδεσης συστήματος για την προσομοίωση της όλης διαδικασίας λειτουργίας του σετ γεννήτριας, ανάκτησης απορριμμάτων θερμότητας και μόνωσης αναερόβιου χωνευτήρα, παραμέτρους εντοπισμού σφαλμάτων όπως ακρίβεια ελέγχου θερμοκρασίας, ταχύτητα κυκλοφοριακής αντλίας και απόδοση εναλλαγής θερμότητας, επίλυση προβλημάτων όπως διαρροή αγωγών και λειτουργία όλων των συστημάτων. συνεργικά και πληρούν τις απαιτήσεις σχεδιασμού.

(III) Δοκιμαστικό Στάδιο Λειτουργίας και Αποδοχής (1 μήνας)

Αφού πιστοποιήθηκε η θέση σε λειτουργία της σύνδεσης του συστήματος, εισήλθε στο στάδιο της δοκιμαστικής λειτουργίας. Κατά τη δοκιμαστική λειτουργία, δείκτες όπως η σταθερότητα θερμοκρασίας μέσα στους αναερόβιους χωνευτές, η απόδοση ανάκτησης απορριπτόμενης θερμότητας και η κατάσταση λειτουργίας των σετ γεννητριών παρακολουθήθηκαν σε πραγματικό-χρόνο, καταγράφηκαν σχετικά δεδομένα και βελτιστοποιήθηκαν και προσαρμόστηκαν οι παράμετροι του συστήματος ελέγχου. Μετά τη δοκιμαστική λειτουργία, οργανώθηκε μια επαγγελματική ομάδα για την αποδοχή του έργου, με επίκεντρο τον έλεγχο της απόδοσης ανάκτησης απορριπτόμενης θερμότητας, τη μονωτική επίδραση των αναερόβιων χωνευτών και τη σταθερότητα της λειτουργίας του εξοπλισμού. Μετά την έγκριση της αποδοχής, το έργο τέθηκε επίσημα σε λειτουργία.

IV. Ανάλυση αποτελεσμάτων και οφελών λειτουργίας έργου

(I) Εφέ λειτουργίας

Μετά την επίσημη έναρξη λειτουργίας του έργου, πραγματοποιήθηκε αποτελεσματική ανάκτηση της απορριπτόμενης θερμότητας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από βιοαέριο και μόνωση σταθερής θερμοκρασίας των αναερόβιων χωνευτών, με αξιοσημείωτα αποτελέσματα λειτουργίας, που αντικατοπτρίζονται συγκεκριμένα στις ακόλουθες πτυχές:

Σταθερός έλεγχος θερμοκρασίας: Μέσω της συνεργιστικής επίδρασης του ευφυούς συστήματος ελέγχου και του συστήματος ανάκτησης απορριπτόμενης θερμότητας, η θερμοκρασία στο εσωτερικό των αναερόβιων χωνευτών διατηρείται σταθερά στο βέλτιστο εύρος ζύμωσης των 35±0,5 βαθμών. Ακόμη και όταν η θερμοκρασία περιβάλλοντος πέσει κάτω από 0 βαθμούς το χειμώνα, η διακύμανση της θερμοκρασίας στο εσωτερικό των χωνευτηρίων δεν υπερβαίνει τον ±1 βαθμό, γεγονός που λύνει πλήρως το πρόβλημα της ασταθούς θερμοκρασίας στην παραδοσιακή μέθοδο μόνωσης και παρέχει ένα κατάλληλο περιβάλλον ανάπτυξης για τα μεθανογόνα.

Βελτιωμένη αποτελεσματικότητα ζύμωσης: Το σταθερό περιβάλλον σταθερής θερμοκρασίας βελτιώνει σημαντικά την αποτελεσματικότητα της αναερόβιας ζύμωσης και τα πλεονεκτήματα των βιονικών εντερικών αναερόβιων χωνευτών εξασκούνται πλήρως. Ο κύκλος ζύμωσης μειώνεται από 28 ημέρες σε 21 ημέρες, η παραγωγή βιοαερίου αυξάνεται περισσότερο από 25%, η ημερήσια παραγωγή βιοαερίου αυξάνεται από 1200 κυβικά μέτρα σε 1500 κυβικά μέτρα και η καθαρότητα βιοαερίου (περιεκτικότητα σε μεθάνιο) διατηρείται σταθερά στο 60%-65%, παρέχοντας επαρκή καύσιμο για παραγωγή ενέργειας.

Αποτελεσματική Ανάκτηση Απόβλητης Θερμότητας: Η απόδοση ανάκτησης απορριπτόμενης θερμότητας του συστήματος είναι μεγαλύτερη από 85%, και η ημερήσια απορριπτόμενη θερμότητα που ανακτάται από 2 σετ γεννητριών μπορεί να καλύψει τις ανάγκες πλήρους μόνωσης 8 αναερόβιων χωνευτών, αντικαθιστώντας πλήρως τις παραδοσιακές μεθόδους ηλεκτρικής θέρμανσης και θέρμανσης με λέβητα ατμού, αξιοποιώντας τους πόρους της σπατάλης θερμότητας και μειώνοντας τη σπατάλη ενέργειας.

Σταθερή λειτουργία συστήματος: Ολόκληρο το σύστημα έχει υψηλό βαθμό αυτοματισμού και το έξυπνο σύστημα ελέγχου μπορεί να πραγματοποιήσει λειτουργία χωρίς επίβλεψη, μειώνοντας σημαντικά το φόρτο εργασίας λειτουργίας και συντήρησης. Από τη δοκιμαστική λειτουργία, το ποσοστό αστοχίας του εξοπλισμού είναι μικρότερο από 3%, η σταθερότητα του συστήματος είναι καλή και το κόστος λειτουργίας και συντήρησης έχει ουσιαστικά μειωθεί.

(II) Ανάλυση οφέλους

1. Οικονομικά Οφέλη

Μετά την υλοποίηση του έργου, τα οικονομικά οφέλη είναι σημαντικά και αντικατοπτρίζονται κυρίως σε τρεις πτυχές: πρώτον, εξοικονόμηση κόστους θέρμανσης. Η αντικατάσταση της παραδοσιακής ηλεκτρικής θέρμανσης και θέρμανσης με λέβητα ατμού μπορεί να εξοικονομήσει περίπου 1200 ευρώ σε κόστος ηλεκτρικής ενέργειας και καυσίμων ημερησίως και περισσότερα από 430.000 ευρώ σε ετήσια έξοδα λειτουργίας. δεύτερον, αύξηση του εισοδήματος από την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η παραγωγή βιοαερίου αυξάνεται κατά 25%, παράγοντας περίπου 900 kWh περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια την ημέρα. Σύμφωνα με την τοπική τιμή ηλεκτρικής ενέργειας στο δίκτυο 0,65 ευρώ/kWh, το ετήσιο πρόσθετο εισόδημα από την παραγωγή ενέργειας είναι περίπου 210.000 ευρώ. τρίτον, μείωση του κόστους λειτουργίας και συντήρησης. Το σύστημα λειτουργεί αυτόματα, μειώνοντας 2 άτομα προσωπικό λειτουργίας και συντήρησης, εξοικονομώντας περίπου 120.000 ευρώ σε ετήσιο εργατικό κόστος. Ο συνολικός υπολογισμός δείχνει ότι το έργο προσθέτει περίπου 760.000 ευρώ σε ετήσια οικονομικά οφέλη, με περίοδο απόσβεσης της επένδυσης μόλις 2,5 χρόνια. Ταυτόχρονα, το ετήσιο εισόδημα από πωλήσεις ηλεκτρικής ενέργειας μπορεί να φτάσει τα 20.281 Ευρώ και το ετήσιο κόστος μόλις τα 4.047 Ευρώ, παρουσιάζοντας εμφανή οικονομικά πλεονεκτήματα.

2. Περιβαλλοντικά Οφέλη

Πρώτον, μείωση της κατανάλωσης ενέργειας. Η ανάκτηση και η χρήση της απορριπτόμενης θερμότητας από την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από βιοαέριο μπορεί να εξοικονομήσει περίπου 120 τόνους τυπικού άνθρακα ετησίως, μειώνοντας την ατμοσφαιρική ρύπανση που προκαλείται από την καύση άνθρακα. δεύτερον, μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου. Η αντικατάσταση των παραδοσιακών μεθόδων θέρμανσης με ανάκτηση απορριπτόμενης θερμότητας μπορεί να μειώσει τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα κατά περίπου 8.000 τόνους ετησίως, συμβάλλοντας στην επίτευξη του στόχου του «διπλού άνθρακα». τρίτον, η αξιοποίηση των πόρων των αποβλήτων. Η μετατροπή κοπριάς ζώων και πουλερικών και τα λύματα αναπαραγωγής σε βιοαέριο και οργανικό λίπασμα μειώνουν τις εκπομπές αποβλήτων, βελτιώνουν την ποιότητα του περιβάλλοντος περιβάλλοντος και πραγματοποιούν "μετατρέποντας τα απόβλητα σε θησαυρό".

3. Κοινωνικές παροχές

Πρώτον, επιλύει το πρόβλημα της επεξεργασίας αποβλήτων εκτροφής ζώων και πουλερικών, αποφεύγει τη ρύπανση του εδάφους, του νερού και του αέρα από κοπριά και λύματα και βελτιώνει το τοπικό οικολογικό περιβάλλον. Δεύτερον, παρέχει καθαρή ηλεκτρική ενέργεια, συμπληρώνει την τοπική παροχή ρεύματος και μειώνει την περιφερειακή έλλειψη ενέργειας. Τρίτον, προωθεί την ανάπτυξη της βιομηχανίας αξιοποίησης των πόρων γεωργικών αποβλήτων, παρέχει μια περίπτωση αναφοράς για ανάκτηση απορριμμάτων θερμότητας και χρήση παρόμοιων σταθμών ηλεκτροπαραγωγής βιοαερίου, ωθεί την ανάπτυξη νέων ενεργειακών έργων στις γύρω περιοχές και προωθεί την πράσινη και βιώσιμη ανάπτυξη της γεωργίας.

 

V. Περίληψη έργου και προοπτικές

(Ι) Περίληψη έργου

Με την εισαγωγή της τεχνολογίας ανάκτησης απορριμμάτων θερμότητας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από βιοαέριο, αυτό το έργο ανακτά την απορριπτόμενη θερμότητα που διαχέεται κατά τη λειτουργία των σετ γεννητριών για τη μόνωση αναερόβιων χωνευτών, σχηματίζοντας ένα σύστημα κλειστού-βρόχου ενεργειακής χρήσης "αναερόβιας ζύμωσης - παραγωγής ενέργειας βιοαερίου {{3} σταθερά {{3} ανάκτηση απόβλητης θερμότητας". Επιλύει πλήρως τα σημεία πόνου της υψηλής κατανάλωσης ενέργειας, της ασταθούς θερμοκρασίας και του υψηλού κόστους λειτουργίας της παραδοσιακής αναερόβιας μόνωσης χωνευτή. Μετά την υλοποίηση του έργου, όχι μόνο βελτιώνει την απόδοση της αναερόβιας ζύμωσης και την παραγωγή βιοαερίου, αξιοποιεί τους πόρους της απορριπτόμενης θερμότητας, αλλά επιτυγχάνει επίσης σημαντικά οικονομικά, περιβαλλοντικά και κοινωνικά οφέλη. Επαληθεύει τη σκοπιμότητα και την ανωτερότητα της χρήσης απορριπτόμενης θερμότητας παραγωγής ενέργειας από βιοαέριο για μόνωση αναερόβιου χωνευτήρα και παρέχει ένα πρακτικό και εφικτό σχέδιο για τον μετασχηματισμό-εξοικονόμησης ενέργειας μεσαίων- σταθμών παραγωγής ενέργειας από βιοαέριο.

Το κλειδί για την επιτυχή υλοποίηση του έργου έγκειται στον συνδυασμό των δομικών χαρακτηριστικών των βιονικών εντερικών αναερόβιων χωνευτών, στη βελτιστοποίηση της ανταλλαγής θερμότητας και των παραμέτρων μόνωσης μέσω αριθμητικής προσομοίωσης, στην επιλογή κατάλληλων υλικών μόνωσης και στον εξοπλισμό ανάκτησης θερμότητας αποβλήτων με πτερύγια VRCOOLER - την περιοχή ανταλλαγής θερμότητας με πτερύγια απλοί σωλήνες, βελτιώνοντας σημαντικά την απόδοση ανάκτησης θερμότητας. Με τις επαγγελματικές δυνατότητες σχεδίασης και κατασκευής του VRCOOLER και η αντιστοίχιση με το έξυπνο σύστημα ελέγχου, επιτυγχάνεται ακριβής έλεγχος θερμοκρασίας και αποτελεσματική αξιοποίηση της απορριπτόμενης θερμότητας, αποφεύγοντας τον αντίκτυπο της σπατάλης θερμότητας και τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας στην απόδοση της ζύμωσης.

(II) Προοπτικές για το μέλλον

Στο μέλλον, με βάση την εμπειρία υλοποίησης αυτού του έργου, θα βελτιστοποιήσουμε περαιτέρω το σύστημα ανάκτησης απορριπτόμενης θερμότητας, θα βελτιώσουμε την απόδοση ανάκτησης απορριπτόμενης θερμότητας, θα εξερευνήσουμε τη λειτουργία διαδοχικής χρήσης απορριμμάτων θερμότητας και θα χρησιμοποιήσουμε την περίσσεια απορριπτόμενη θερμότητα για θέρμανση στο πάρκο αναπαραγωγής και προεπεξεργασία πρώτων υλών ζύμωσης για περαιτέρω βελτίωση της αποδοτικότητας χρήσης ενέργειας. Ταυτόχρονα, εισαγάγετε την ψηφιακή διπλή τεχνολογία για τη δημιουργία ενός ψηφιακού διπλού μοντέλου του συστήματος αναερόβιας ζύμωσης και ανάκτησης απορριπτόμενης θερμότητας, πραγματοποιήστε παρακολούθηση σε πραγματικό-χρόνο, έγκαιρη προειδοποίηση σφαλμάτων και βελτιστοποίηση παραμέτρων της κατάστασης λειτουργίας του συστήματος και βελτίωση του επιπέδου νοημοσύνης του συστήματος. Επιπλέον, προωθήστε το τεχνικό σχέδιο αυτού του έργου σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής βιοαερίου σε άλλους τομείς, όπως η εκτροφή ζώων και πουλερικών και η επεξεργασία απορριμμάτων τροφίμων, βοηθήστε περισσότερα νέα ενεργειακά έργα να επιτύχουν εξοικονόμηση ενέργειας και μείωση του άνθρακα και προωθήστε την ανάπτυξη υψηλής ποιότητας-της βιομηχανίας πράσινης ενέργειας.