Magas és alacsony hőmérsékletű technológia elemzése és alkalmazása gőzgenerátorokhoz

1, Magas és alacsony hőmérsékleti paraméterek magdefiníciója és termodinamikai alapja

A gőzfejlesztők magas és alacsony hőmérsékletű felosztása nem abszolút érték, hanem termodinamikai elvek és mérnöki gyakorlat alapján kialakult iparági konszenzus. Alapvető alapja a Carnot-cikluselmélet - a hőmotor legnagyobb hatásfokát a hőforrás és a hidegforrás közötti hőmérséklet-különbség határozza meg. Minél nagyobb a hőmérséklet-különbség, annál hatékonyabb a hőenergia elektromos energiává alakítása.

(1) A magas hőmérsékletű paraméterek meghatározása és jellemzői

Az ipari területen a magas hőmérsékletű gőzfejlesztők fő gőzhőmérséklete általában 500 fok vagy magasabb, a támasztónyomás pedig többnyire 10 MPa-30 MPa tartományba esik. Egyes ultra-szuperkritikus egységek akár 600 fok vagy 25 MPa fölé is eljuthatnak. Ennek a paraméter-tartománynak az alapvető célja a hőmérséklet-különbség maximalizálása és a termikus hatásfok 40% feletti vagy akár 45% feletti elérése. A magas hőmérsékleti paraméterek megvalósítása kiváló minőségű energiaforrások (például szén és földgáz) elégetésén vagy nukleáris reakciókon alapul. A vizet kazánokon vagy reaktorokon keresztül magas hőmérsékletre és nagynyomású gőzre melegítik, majd nagy sebességgel forogva áramot termelnek.

(2) Az alacsony hőmérsékletű paraméterek meghatározása és jellemzői

Az alacsony-hőmérsékletű gőzfejlesztők fő gőzhőmérséklete általában 300 fok alatt van, és egyes hulladékhővisszanyerő rendszerek akár 80 -250 fokra is csökkenthetik, gyakran 2,5 MPa alatti nyomás mellett. Az ilyen rendszerek alapvető logikája nem a végső hatékonyságra törekszik, hanem az alacsony minőségű hőenergia (például ipari hulladékhő, napenergia, geotermikus energia) felhasználása a „hulladék kincské alakítása” érdekében. Jóllehet hőhatékonyságuk általában 10% -25% között van, az eredetileg elpazarolt hőt elektromos energiává tudják alakítani, aminek energiatakarékos-és környezetvédelmi értéke is van. Az alacsony hőmérsékleti paraméterek megvalósítása nem a nagy intenzitású energiafogyasztáson múlik, hanem speciális munkaközegekkel vagy keringtető technológiákkal alkalmazkodik az alacsony minőségű hőforrások hőmérsékleti jellemzőihez.

2, A magas és alacsony hőmérsékletű gőzfejlesztők műszaki útjainak különbségei

A hőmérsékleti paraméterek különbsége közvetlenül vezet jelentős különbségekhez a gőzfejlesztők magkomponenseiben, ciklusmódjaiban és rendszerfelépítésében, két teljesen eltérő műszaki utat képezve.

(1) Magas hőmérsékletű gőzfejlesztő: technológiai törekvés a maximális hatékonyságra

A hagyományos hő- és atomerőművek által képviselt magas hőmérsékletű gőzfejlesztők műszaki magja a "magas hőmérséklet-ellenállás és nagy nyomásállóság", és hatékony energiatermelést ér el az anyagcserével és a rendszeroptimalizálással. Az alapvető alkatrészeknél a kulcsfontosságú berendezéseknek, például a turbinák lapátjainak és a kazáncsővezetékeknek speciális anyagokat, például nikkelalapú ötvözeteket és hőálló acélt{1}} kell használniuk, hogy ellenálljanak az oxidációnak, korróziónak és kifáradásnak magas hőmérsékletű és nagy nyomású környezetben; A cirkuláció szempontjából általában a Rankine-ciklust használják, amely egy kazánon keresztül magas-hőmérsékletű és nagynyomású-gőzt állít elő. Miután a gőzturbina működik, a kipufogó gőzt egy kondenzátor vízzé hűti, majd egy betápláló szivattyú nyomás alá helyezi, és visszaküldi a kazánba, hogy zárt ciklust alkosson; A rendszertervezésben komplex hőmérséklet-szabályozó és nyomáscsökkentő berendezésekre van szükség a gőzparaméterek stabilitásának biztosítása és a hőmérséklet-ingadozások miatti berendezések károsodásának elkerülése érdekében.

3, Magas és alacsony hőmérsékletű gőzfejlesztők panorámás alkalmazási forgatókönyvei

A hőmérsékleti paraméterek jellemzői meghatározzák, hogy kétféle gőzfejlesztő alkalmazási forgatókönyve világos határokat ölel fel, amelyek két fő területet fednek le: a nagy-léptékű központi tápellátást és az elosztott hulladékhő visszanyerését.

(1) Magas hőmérsékletű gőzfejlesztő: a nagy-léptékű központi áramellátás fő ereje

A magas hőmérsékletű gőzfejlesztők nagy teljesítményükkel és hatékonyságukkal együtt a nagy-központi áramellátás alapvető választásává váltak. Az alkalmazási forgatókönyveket tekintve a nagy hőerőművek főként szénben gazdag területeken vagy terhelési központokban helyezkednek el, amelyek hőenergia-termeléssel elégítik ki a regionális ipari termelés és a lakossági élet villamosenergia-szükségletét, egy egységnyi kapacitással akár egymillió kilowattig; Az atomerőművek a nukleáris üzemanyag nagy energiasűrűségére támaszkodnak, és magas energiaigényű és környezetvédelmi követelményeket támasztó területeken helyezkednek el, így stabil alapterhelésű villamos energiát biztosítanak a régió számára, és megközelítik a nulla szén-dioxid-kibocsátást.

Ezenkívül a magas hőmérsékletű{0}}gőzfejlesztők nagy ipari, saját tulajdonú erőművekhez is alkalmasak, például nagyvállalatok az acél-, vegyiparban és más iparágakban. Saját előállítású tüzelőanyagok elégetésével- termelnek áramot, vagy a folyamat hulladékhőjét (magas-hőmérsékletű szakasz) használják fel saját termelési villamosenergia-szükségleteik kielégítésére, és csökkentik a külső árambeszerzéstől való függőséget.

4, Iparfejlesztési irányzat: Magas és alacsony hőmérsékletű utak együttműködésen alapuló fejlődése

Az energetikai átállás és a „kettős szén-dioxid” cél vezérelve a magas{0}}hőmérsékletű és az alacsony{1}}hőmérsékletű gőzfejlesztők nem helyettesíthetők egymással, de összehangolt fejlesztési tendenciát mutatnak a „magas-szintű korszerűsítés és az alacsony-végű bővítés terén”.

(1) Magas hőmérsékletű folyamat: az ultra szuperkritikus és tiszta folyamatok felé történő fejlesztés

A magas hőmérsékletű gőzfejlesztők tovább fognak fejlődni az ultra szuperkritikus és közel nulla kibocsátás felé. Egyrészt az anyagtechnológiai áttörések révén tovább növelhető a fő gőz hőmérséklete és nyomása, elősegítve a hőhatékonyság folyamatos javulását, valamint az egységnyi villamosenergia-termelésre jutó energiafogyasztás és szén-dioxid-kibocsátás csökkentését; Másrészt a szén-dioxid-leválasztási, -hasznosítási és tárolási (CCUS) technológia kombinálásával közel nulla kibocsátás érhető el a hőenergiából, ami lehetővé teszi, hogy az energiaszerkezetben továbbra is stabilizáló szerepet töltsön be az alapterhelésű villamos energia növekvő arányával.

(2) Alacsony hőmérsékletű út: a lépték felé terjeszkedő és nagy alkalmazkodóképesség

Az alacsony hőmérsékletű gőzfejlesztők kettős lehetőséget kínálnak a nagyszabású-alkalmazási és technológiai korszerűsítésre. Ami az alkalmazási skálát illeti, az ipari energia-megtakarítási politikák szigorodásával- és a hulladékhő-visszanyerés növekvő tudatosságával az ORC alacsony hőmérsékletű-termelőket egyre több iparágban fogják népszerűsíteni, és egy nagy-hulladékhőenergia-termelési piacot alkotnak; A technológiai korszerűsítés terén az új és hatékony munkaközegek kutatására és fejlesztésére, a hőcsere hatékonyságának javítására, a rendszerek intelligens vezérlésére helyezzük a hangsúlyt, csökkentve az alacsony hőmérsékletű hulladékhőenergia-termelés költségeit, javítva a különböző hőmérsékletű és léptékű hulladékhőforrásokhoz való alkalmazkodóképességet, valamint kiterjesztve az ultra-fok alacsony hőmérsékletű hulladékhő -8 (60 fokos) hulladékhő hasznosítási határát.