Μονάδα παραγωγής βιοαερίου ανάκτησης θερμότητας

1, Η βασική εφαρμογή της ανάκτησης θερμότητας απορριμμάτων σε σετ γεννητριών βιοαερίου

Η απορριπτόμενη θερμότητα των σετ γεννητριών βιοαερίου προέρχεται κυρίως από δύο μέρη: τα καυσαέρια του κινητήρα (θερμοκρασία 350-550 μοίρες , που αντιπροσωπεύει το 60% -70% της συνολικής απορριπτόμενης θερμότητας) και το σύστημα ψύξης της επένδυσης κυλίνδρων και του λιπαντικού λαδιού (θερμοκρασία 80-120 βαθμοί 30% της συνολικής θερμότητας -40%). Μέσω του στοχευμένου σχεδιασμού του συστήματος ανακύκλωσης, αυτή η απορριπτόμενη θερμότητα μπορεί να εφαρμοστεί ευρέως σε πολλαπλά σενάρια, διαμορφώνοντας μια οικολογία κλειστού βρόχου «απορριμμένης θερμότητας παραγωγής ενέργειας»:

(1) Διασφάλιση παραγωγής βιοαερίου: προεπεξεργασία πρώτων υλών και θέρμανση ζύμωσης

Αυτή είναι η πιο ουσιαστική χρήση της ανάκτησης απορριμμάτων θερμότητας, ιδιαίτερα κατάλληλη για τη σταθερή λειτουργία-μεγάλης κλίμακας έργων βιοαερίου.

Θέρμανση δεξαμενής ζύμωσης: Η βέλτιστη θερμοκρασία για ζύμωση βιοαερίου είναι η μέση θερμοκρασία (30-38 βαθμοί) ή η υψηλή θερμοκρασία (50-55 βαθμοί). Περιβάλλοντα χαμηλής θερμοκρασίας (χειμερινές ή βόρειες περιοχές) μπορεί να οδηγήσουν σε μείωση της αποτελεσματικότητας της ζύμωσης και σε απότομη μείωση της παραγωγής αερίου. Η ανακτώμενη απορριπτόμενη θερμότητα χρησιμοποιείται για τη θέρμανση του ζωμού ζύμωσης μέσω πλακών εναλλάκτη θερμότητας ή για την παροχή σταθερής θερμοκρασίας προστασίας για τη δεξαμενή ζύμωσης μέσω ενός συστήματος κυκλοφορίας ζεστού νερού, αυξάνοντας την παραγωγή αερίου κατά 20% -30% και εξασφαλίζοντας σταθερή παροχή καυσίμου για τη χειμερινή μονάδα.

• Προεπεξεργασία πρώτων υλών: Ορισμένα έργα βιοαερίου χρησιμοποιούν άχυρο, κοπριά ζώων και άλλες πρώτες ύλες, οι οποίες πρέπει να θερμανθούν για να επιτευχθεί η αποσύνθεση, η υδρόλυση ή η αποστείρωση των πρώτων υλών. Το ζεστό νερό απόβλητης θερμότητας μπορεί να χρησιμοποιηθεί απευθείας για τη διαδικασία προεπεξεργασίας πρώτων υλών, μειώνοντας την πρόσθετη κατανάλωση ενέργειας.

(2) Βιομηχανικά και Εμπορικά Σενάρια: Άμεση Παροχή Θερμικής Ενέργειας

Το ζεστό νερό υψηλής-θερμοκρασίας (80-95 βαθμοί ) ή ο ατμός (χαμηλής πίεσης, 0,3-0,6 MPa) που παράγεται από την ανάκτηση απορριμμάτων θερμότητας μπορεί να καλύψει άμεσα τις ανάγκες θερμικής ενέργειας της βιομηχανικής παραγωγής και των εμπορικών κτιρίων:

Βιομηχανική θερμότητα: διεργασίες καθαρισμού, ξήρανσης και θέρμανσης σε βιομηχανίες όπως η επεξεργασία τροφίμων, η εκτύπωση και η βαφή υφασμάτων, τα χημικά φαρμακευτικά προϊόντα κ.λπ. Επεξεργασία κοπράνων σε εκτροφεία εκτροφής (παστερίωση) και καλλιέργεια σταθερής θερμοκρασίας σε θερμοκήπια (θέρμανση εδάφους, θέρμανση αέρα).

Εμπορική θέρμανση και θέρμανση κτιρίων: χειμερινή θέρμανση για βιομηχανικά πάρκα, κτίρια γραφείων, νοσοκομεία και σχολεία. Παροχή ζεστού νερού οικιακής χρήσης για ξενοδοχεία και εμπορικά κέντρα (για χρήση πλυσίματος και κουζίνας). Χειμερινή μόνωση για data centers (αντικατάσταση ηλεκτρικής θέρμανσης).

(3) Ενεργειακή αναβάθμιση: Παραγωγή και ψύξη απόβλητης θερμότητας

Για έργα παραγωγής ενέργειας από βιοαέριο μεγάλης κλίμακας-(εγκατεστημένη ισχύς μεγαλύτερη ή ίση με 1 MW), η ενεργειακή αναβάθμιση μπορεί να επιτευχθεί μέσω συστημάτων ανάκτησης απορριμμάτων θερμότητας υψηλών προδιαγραφών:

• Παραγωγή ενέργειας από απόβλητα θερμότητας: Χρησιμοποιώντας την τεχνολογία οργανικού κύκλου Rankine (ORC), τα καυσαέρια υψηλής{0} θερμοκρασίας χρησιμοποιούνται για τη θέρμανση οργανικών ρευστών εργασίας (όπως το R245fa), οδηγώντας μικρούς στροβιλογεννήτριες για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, αυξάνοντας το συνολικό ποσοστό χρήσης ενέργειας του συστήματος σε πάνω από 80%.

Ψύξη απορρόφησης: Με τη χρήση ψυκτικών μονάδων απορρόφησης βρωμιούχου λιθίου, η απορριπτόμενη θερμότητα μετατρέπεται σε ικανότητα ψύξης για ψύξη βιομηχανικής παραγωγής και ψύξη κλιματισμού κτιρίων, επιτυγχάνοντας πολλαπλή ενεργειακή συμπληρωματικότητα της "θερινής ψύξης, χειμερινής θέρμανσης και παροχής νερού{0} όλο το χρόνο".

Η τεχνολογία ανάκτησης απορριμμάτων θερμότητας όχι μόνο επεκτείνει τα όρια εφαρμογής της ενέργειας από βιοαέριο, αλλά επιδεικνύει επίσης πολλαπλά πλεονεκτήματα όσον αφορά την οικονομία, την προστασία του περιβάλλοντος και την τεχνολογία, καθιστώντας ένα «ισχυρό εργαλείο» για έργα παραγωγής ενέργειας από βιοαέριο:

(1) Βελτίωση του συνολικού ποσοστού χρήσης της ενέργειας και μείωση της σπατάλης ενέργειας

Τα παραδοσιακά έργα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από βιοαέριο επικεντρώνονται μόνο στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, με μεγάλη ποσότητα απορριπτόμενης θερμότητας που εκκενώνεται απευθείας και ποσοστό ενεργειακής χρήσης μικρότερο από 45%. Μέσω της ανάκτησης απορριπτόμενης θερμότητας, ο συνολικός ρυθμός χρήσης ενέργειας του συστήματος μπορεί να αυξηθεί στο 75% -90%, που ισοδυναμεί με υπερδιπλασιασμό της ενεργειακής απόδοσης ανά κυβικό μέτρο βιοαερίου. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα τη γεννήτρια βιοαερίου 1 MW, η μέση ημερήσια παραγωγή ενέργειας είναι περίπου 24000 κιλοβατώρες και η ανακτώμενη απορριπτόμενη θερμότητα μπορεί να καλύψει τη ζήτηση για 20.000 τετραγωνικά μέτρα θέρμανσης κτιρίου ή 500 τόνους ζεστού νερού οικιακής χρήσης την ημέρα, αλλάζοντας εντελώς τον τρόπο λειτουργίας «μόνο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, σπατάλη θερμότητας».

(2) Μείωση λειτουργικού κόστους και ενίσχυση της κερδοφορίας του έργου

• Μειώστε την κατανάλωση καυσίμου: Όταν η απορριπτόμενη θερμότητα χρησιμοποιείται για θέρμανση δεξαμενών ζύμωσης, μπορεί να αντικαταστήσει τους λέβητες θέρμανσης με ηλεκτρική θέρμανση και άνθρακα-με καύση/αέριο-, μειώνοντας το κόστος της βοηθητικής ενέργειας. Σύμφωνα με στοιχεία από ένα έργο βιοαερίου 1,2 MW στη βόρεια Κίνα, η θέρμανση της δεξαμενής ζύμωσης με άχρηστη θερμότητα κατά τη διάρκεια του χειμώνα μπορεί να εξοικονομήσει κατά μέσο όρο 300 κυβικά μέτρα κατανάλωσης φυσικού αερίου την ημέρα και να εξοικονομήσει περίπου 600.000 γιουάν σε ετήσιο κόστος.

• Αύξηση πηγών εσόδων: Η υπερβολική απορριπτόμενη θερμότητα μπορεί να παρέχεται εξωτερικά (όπως θέρμανση/ζεστό νερό σε γύρω επιχειρήσεις και κατοίκους), διαμορφώνοντας ένα διπλό εισόδημα «ηλεκτρισμός+θερμότητα», συντομεύοντας την περίοδο απόσβεσης της επένδυσης του έργου κατά 1-3 χρόνια. Τα έσοδα από τη θερμική ενέργεια ορισμένων έργων αντιπροσωπεύουν το 30% -40% των συνολικών εσόδων, ενισχύοντας σημαντικά την ικανότητα αντίστασης στους κινδύνους.