Ανάκτηση θερμότητας αερίου μετά από κινητήρες αερίου για την παραγωγή ζεστού νερού
Ανάκτηση θερμότητας αερίου μετά από κινητήρες αερίου για την παραγωγή ζεστού νερού
Οι κινητήρες αερίου (π.χ. φυσικό αέριο, κινητήρες βιοαερίου) παράγουν μεγάλη ποσότητα απορριμμάτων κατά τη λειτουργία - που συνήθως αντιπροσωπεύουν το 30% -50% της συνολικής εισόδου ενέργειας καυσίμου. Το μεγαλύτερο μέρος αυτής της απόβλητης θερμότητας μεταφέρεται με καυσαερίδες (θερμοκρασία συνήθως 350 βαθμούς -600 βαθμούς) και νερό ψύξης σακάκι κυλίνδρου. Η ανάκτηση θερμότητας εξάτμισης για την παραγωγή ζεστού νερού είναι ένα κόστος - αποτελεσματική ενέργεια - λύση εξοικονόμησης και ο πυρήνας του έγκειται στην αντιστοίχιση ενός κατάλληλου εναλλάκτη θερμότητας θερμότητας αερίου στα χαρακτηριστικά λειτουργίας του κινητήρα.
Το σύστημα χρησιμοποιεί έναν εναλλάκτη θερμότητας για να μεταφέρει τη λογική θερμοκρασία υψηλής θερμοκρασίας, αυξάνοντας τη θερμοκρασία του νερού στο απαιτούμενο πρότυπο "ζεστού νερού" (συνήθως 50 μοίρες -90 μοίρες, ανάλογα με τις ανάγκες εφαρμογής όπως η θέρμανση, η βιομηχανική διαδικασία ή το ζεστό νερό). Η διαδικασία ακολουθεί τρία βασικά βήματα:
Βήμα 1: Σχεδιασμός διαδρομής καυσαερίων και ροής νερού
Πλευρία καυσαερίων: Υψηλή - Η θερμοκρασία καυσαερίων (350 βαθμοί -600 βαθμούς) από την πολλαπλή εξάτμισης του κινητήρα του αερίου εισάγεται στον θάλαμο εξάτμισης του εναλλάκτη θερμότητας (συνήθως η πλευρά "κέλυφος" ή "πλευρά του σωλήνα", ανάλογα με τον τύπο εναλλάκτη). Ρέει μέσω της επιφάνειας μεταφοράς θερμότητας (π.χ. πτερυγμένα σωλήνες) και απελευθερώνει θερμότητα, με το ψυγμένο καυσαερίδες (η θερμοκρασία μειώνεται σε 120 μοίρες -200 βαθμούς, για να αποφευχθεί η διάβρωση του σημείου δρόσου) τελικά απελευθερώθηκε μέσω της καμινάδας.
Πλευρά νερού: χαμηλή - θερμοκρασία make - up νερό (π.χ. 15 μοίρες -30 μοίρες) αντλείται στον θάλαμο νερού του εναλλάκτη θερμότητας (η αντίθετη διαδρομή ροής του καυσαερίου). Απορροφά τη θερμότητα από το καυσαερίδες μέσω της επιφάνειας μεταφοράς θερμότητας και το θερμαινόμενο νερό (50 μοίρες -90 μοίρες) αποστέλλεται στη δεξαμενή αποθήκευσης ζεστού νερού ή απευθείας στον τελικό χρήστη (π.χ. συστήματα θέρμανσης, βιομηχανικά εργαστήρια).
Βήμα 2: Μηχανισμός μεταφοράς θερμότητας
Η μεταφορά θερμότητας συμβαίνει μέσω του τοιχώματος του σωλήνα του εναλλάκτη θερμότητας (ή της επιφάνειας με πτερύγια). Η διαδικασία έχει τρία στάδια:
Μεταφορά από καυσαέρια σε επιφάνεια μεταφοράς θερμότητας: Υψηλή - Η θερμοκρασία καυσαερίων ρέει πάνω από την επιφάνεια, μεταφέροντας θερμότητα στο μεταλλικό τοίχωμα μέσω αναγκαστικής μεταφοράς.
ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΣ μέσω της επιφάνειας μεταφοράς θερμότητας: Η θερμότητα διεξάγεται μέσω του μεταλλικού σωλήνα/πτερυγίου (π.χ. χάλυβα άνθρακα, ανοξείδωτος χάλυβα) στην εσωτερική πλευρά σε επαφή με το νερό.
Μεταφορά από επιφάνεια μεταφοράς θερμότητας σε νερό: χαμηλό - ροές νερού θερμοκρασίας μέσα στο σωλήνα, απορροφώντας θερμότητα από τον τοίχο μέσω αναγκαστικής μεταφοράς και αύξηση της θερμοκρασίας.
Βήμα 3: Βοηθητικό έλεγχο συστήματος
Για να εξασφαλιστεί η ασφάλεια και η αποδοτικότητα, το σύστημα είναι εξοπλισμένο με βασικά στοιχεία ελέγχου:
Παρακολούθηση θερμοκρασίας: Οι αισθητήρες παρακολουθούν θερμοκρασία εισόδου καυσαερίων/εξόδου και θερμοκρασία εξόδου ζεστού νερού. Εάν η θερμοκρασία καυσαερίων είναι πολύ χαμηλή (ο κίνδυνος διάβρωσης σημείων δρόσου) ή η θερμοκρασία του ζεστού νερού είναι πολύ υψηλός (κίνδυνος κλίμακας), το σύστημα ρυθμίζει τη ροή του νερού ή παραλείπει μέρος του καυσαερίου.
Έλεγχος ροής νερού: Μια μεταβλητή - αντλία συχνότητας ρυθμίζει τη ροή νερού με βάση το φορτίο του κινητήρα (η θερμοκρασία καυσαερίων ποικίλλει με φορτίο) για να σταθεροποιήσει τη θερμοκρασία εξόδου ζεστού νερού.
Προστασία πίεσης: Η βαλβίδα ανακούφισης πίεσης και ο μετρητής πίεσης εγκαθίστανται στην πλευρά του νερού για να αποφευχθεί η υπερπίεση που προκαλείται από την επέκταση του νερού.
Πρόληψη της διάβρωσης σημείων δροσιάς: Εάν το καυσαερίδες περιέχει όξινα συστατικά (π.χ. οι κινητήρες βιοαερίου μπορεί να παράγουν H₂s), η θερμοκρασία εξάτμισης του εναλλάκτη θερμότητας ελέγχεται πάνω από το οξύ σημείο δρόσου (συνήθως 120 μοίρες -150 βαθμούς) για να αποφευχθεί η συμπύκνωση του όξινου νερού στην επιφάνεια του μεταλλικού.
Τυπικά σενάρια εφαρμογής
Συστήματα συμπαραγωγής (CHP):
Οι κινητήρες αερίου παράγουν ηλεκτρική ενέργεια για εργοστάσια, κοινότητες ή κέντρα δεδομένων, ενώ η θερμότητα εξάτμισης ανακτάται για να παράγει ζεστό νερό για:
Βιομηχανική διαδικασία νερό (π.χ. επεξεργασία τροφίμων, βαφή κλωστοϋφαντουργίας).
Κατοικημένη/εμπορική θέρμανση (μέσω καλοριφέρ ή θέρμανση δαπέδου).
Biogas Engineering:
Οι κινητήρες βιοαερίου καίγονται βιοαέριο (από κοπριά ή οργανικά απόβλητα για τα ζώα) για τη δημιουργία ηλεκτρικής ενέργειας και η θερμότητα εξάτμισης χρησιμοποιείται για:
Θερμότητα Biogas Digesters (διατηρώντας 35 μοίρες -40 μοίρες για μεσοφιλική ζύμωση, βελτιώνοντας την απόδοση του βιοαερίου).
Παρέχετε ζεστό νερό για καθαρισμό αγροκτήματος ή κοιτώνες προσωπικού.
Μικρά κατανεμημένα ενεργειακά συστήματα:
Για τα ξενοδοχεία, τα νοσοκομεία ή τα σχολεία: η θερμότητα εξάτμισης του κινητήρα αερίου παράγει ζεστό νερό για καθημερινή χρήση (κολύμβηση, καθαρισμός) και βοηθητική θέρμανση, μειώνοντας την εξάρτηση από τη δημοτική παροχή θερμότητας.
