Kokkuvõte: Jäätmepõletustehaste igapäevases töös tekib suur hulk suitsugaase ja suitsugaasis sisalduv madalatemperatuuriline heitsoojus on elektritootmise väärtus. Käesolevas töös analüüsitakse, kuidas täiustada suitsugaaside madalatemperatuurilise heitsoojusenergia tootmise tehnoloogiat jäätmepõletustehastes, uuritakse erinevate töövedelike omadusi ning analüüsitakse, kuidas kohandada parameetreid, et parandada elektritootmise üldist efektiivsust.
Märksõnad: jäätmepõletustehas; suitsugaaside heitsoojus madalal temperatuuril; elektritootmine
Sissejuhatus: Jäätmete põletamine on praegu peamine jäätmekäitlusviis. Põletusprotsessis tekkivat soojust saab kasutada elektritootmises energia taaskasutamiseks, heitkoguste vähendamiseks ja keskkonnakaitsenõuete täitmiseks. muutuda tõhusaks viisiks heitsoojusressursside taaskasutamiseks. Praegu on suitsugaaside temperatuur jäätmepõletustehase korstna sissepääsu juures umbes 150 kraadi, mis põhjustab suhteliselt suure heitsoojuse kadu. Orgaanilise Rankine tsükli kasutamine madala keemistemperatuuriga orgaanilise töövedeliku energia tootmiseks võib tõhusalt taastada madala temperatuuriga heitsoojust ja sellel on madala kvaliteediga soojusenergia kasutamisel suured eelised. ning võib vähendada süsinikdioksiidi ja lämmastikoksiidi heitkoguseid.
1 Ülevaade jäätmepõletusjäätmete soojusenergia tootmisest
Põletamine on üks peamisi prügi kõrvaldamise meetodeid. Prügis olevad jäätmed põletatakse süsihappegaasiks ja veeks ning eralduv heitsoojus saab kasutada elektri tootmiseks. Võrreldes prügilasse ladestamise ja kompostimisega nõuab põletamine vähem ruumi, mistõttu on põletamisest saanud prügi kõrvaldamise põhivool. Kuna põletusmeetodil tekib suur hulk jääksoojust, on jääksoojuse kasutamine elektri tootmiseks muutunud ka jäätmepõletuse üheks arengusuunaks. Heitsoojus kuulub sekundaarenergia hulka, viitab peamiselt tootmisprotsessis vabanevale saadaolevale soojusenergiale. Üle 500 kraadi) võib ära kasutada heitsoojust. Jäätmepõletustehase korstna sissepääsu juures olev umbes 150-kraadine heitsoojus on madalatemperatuuriline heitsoojus, mida saab kasutada elektri tootmiseks Rankine tsüklisse sisenemiseks.
2 Jäätmete põletamine madalal temperatuuril heitsoojusenergia tootmise protsess
2.1 Jäätmepõletuse protsessi voog madala temperatuuriga heitsoojusenergia tootmise protsess
Jäätmepõletuse madala temperatuuriga heitsoojusenergia tootmissüsteem sisaldab jäätmevastuvõtusüsteemi, jäätmepõletussüsteemi, soojusenergia utiliseerimissüsteemi, suitsugaaside puhastussüsteemi ning ahju tuha ja räbu puhastussüsteemi. Jäätmepõletuselektrijaamas kaalutakse need pärast jäätmete jaama jõudmist silla abil ja saadetakse mahalaadimissaali; jäätmete kütteväärtuse tõstmiseks kääritatakse prügikastis olevaid jäätmeid 5-7 päeva ning jäätmed tõstetakse üles ja ladestatakse jäätmepõletustehase moodustamiseks. Nõrgvesi kogutakse spetsiaalsesse nõrgveebasseini ning käärinud nõrgvesi püütakse prügipunkrisse. Jäätmete põletamine toimub spetsiaalses põletusahjus ning jäätmed põletatakse täielikult läbi kuivatussektsiooni resti, põletussektsiooni resti ja põletussektsiooni resti. rohkem kui 2 sekundit.
Keskmise ja kõrge temperatuuriga heitsoojuse kasutamisel sisenevad jäätmete põletamisel tekkivad suitsugaasid heitsoojuskatlasse, kannavad soojust läbi katla küttepinna ja soojendavad seejärel katla töövedelikku ning töövedeliku aurustumine juhib soojust heitsoojuskatlasse. auruturbiin elektrienergia tootmiseks. Suitsugaaside puhastustöödel juhitakse heitsoojuskatlast väljuvad suitsugaasid poolkuiva hapetusreaktsioonitorni pöördpihustisse ning suitsugaasis olevad happelised ained absorbeeritakse leeliselises vedelikus; järgnev suitsugaas läbib aktiivsöe sissepritsesüsteemi, riidest kotti Pärast tolmukollektori sisenemist väljalaskekorstnasse jälgib korstnal olev on-line monitooringu süsteem tühjendusprotsessi.
2.2 Suitsugaaside heitsoojuse ärakasutamise ORC süsteem
Pärast heitsoojuskatlast väljutatud suitsugaaside puhastamist hapestamise, tolmu eemaldamise jne abil on suitsugaaside temperatuur umbes 150 kraadi ja madala temperatuuriga heitsoojust saab veel edasi kasutada. Suitsugaaside madalatemperatuurilise heitsoojuse kasutamise ORC süsteemis kasutatakse Rankine tsükli läbiviimiseks orgaanilist töövedelikku. Süsteemi konfiguratsioon on näidatud joonisel 1. Orgaaniline töövedelik neelab soojust konstantsel rõhul aurustis ja seejärel teostab adiabaatilist tööd ekspanderis. Soojus vabaneb kondensaatoris konstantsel rõhul ja lõpuks viiakse töövedeliku pumbas läbi adiabaatiline kokkusurumine, misjärel naaseb algse toitetsükli protsessi. Orgaanilise töövedeliku kasutamine võimaldab paremini ära kasutada madala temperatuuriga heitsoojust, parandada süsteemi energiakasutuse efektiivsust ja vähendada süsinikdioksiidi heitkoguseid. Väljunud auru saab kondenseerida vedelikuks, et saavutada energia taaskasutamise eesmärk.
3 Töökeskkonna valik jäätmete põletamiseks madala temperatuuriga suitsugaaside heitsoojusenergia tootmiseks
3.1 Töökeskkonna valiku põhiprintsiibid
Töövedeliku valik ORC elektritootmissüsteemi jaoks on väga oluline ning valikuprotsessis tuleks täielikult arvesse võtta töövedeliku ökonoomsust, ohutust ja tehnilisust. Töövedelikul peab olema madalam kriitiline temperatuur ja rõhk, madalam auru ülekuumenemise vajadus ja madalam viskoossus ning väiksem mahusuhe. hea ühilduvus.
Töövedelik peab lisaks jõudlusnõuetele vastama ka keskkonnakaitse nõuetele ning vajalik on kontrollida töövedeliku toksilisust ja vastata keemilise stabiilsuse nõuetele.
3.2 Suitsugaaside heitsoojuse ärakasutamise ORC süsteem
Töövedeliku valikul on kõige olulisemad töövedeliku termodünaamilised omadused, mis määravad seadme suuruse, stabiilsuse ja keskkonnakaitse taseme. See on väga ökonoomne. Selles artiklis võrreldakse tavaliselt kasutatavaid töövedelikke R245fa, R600a ja R601a. Joonisel 1 ja joonisel 2 on Ts diagrammid, mis vastavad vastavalt süsteemi konfiguratsioonile ja tsüklile. Orgaaniline töövedelik neelab soojust konstantsel rõhul aurustis (4-1 protsess) ja paisub seejärel adiabaatiliselt ekspanderis, et teha tööd (1-2 protsess), mis paneb generaatori elektrit tootma, ammendatud aur vabastab kondensaatoris konstantsel rõhul soojust (2-3 protsess) ja lõpuks teostab töövedeliku pumbas adiabaatilise kokkusurumise (4-1 protsess) ning naaseb seejärel aurustisse, et lõpetada orgaaniline Rankine'i tsükkel. .
Joonis 1 ORC heitsoojusenergia tootmine
Joonis 2 ORC tsükkel Ts
Protsess 1-2 on adiabaatiline tööprotsess ja töö arvutusvalem on järgmine:
2-3 Pideva rõhuga eksotermiline protsess, eksotermiline on:
Protsess 3-4 on adiabaatiline tihendusprotsess:
4-1 protsess on konstantse rõhuga endotermiline protsess ja endotermiline on:
Süsteemi tsüklisoojusefektiivsus on
3.3 Arvutustulemuste analüüs
ORC-süsteemi puhas väljundvõimsus esmalt suureneb ja seejärel väheneb koos aurustumistemperatuuri tõusuga. Nagu on näidatud joonisel 3, on aurustumistemperatuuri vahemikus kolme töövedeliku maksimaalne kasulik väljundvõimsus 385 kW, 365 kW ja 350 kW ning kolm töövedelikku saavutavad maksimumi. Temperatuurid netoväljundvõimsusel on 100 kraadi, 95 kraadi ja 90 kraadi. Vastavalt töövedeliku parameetriandmetele, mida madalam on töövedeliku kriitiline temperatuur, seda suurem on süsteemi netoväljundvõimsus ja seda kõrgem on vajalik aurustumistemperatuur. Seetõttu tuleks süsteemi suurema väljundvõimsuse saamiseks valida väiksema kriitilise temperatuuriga töökeskkond.
Joonis 3 Elektritootmise ja aurustumistemperatuuri vaheline seos
Vastavalt joonisel 4 toodud tulemustele suureneb süsteemi soojuslik kasutegur koos aurutamistemperatuuri tõusuga. Kui aurustumistemperatuur on sama, väheneb süsteemi soojustõhusus järk-järgult koos töövedeliku kriitilise temperatuuri tõusuga.
Joonis 4 Elektritootmise efektiivsuse muutus aurustumistemperatuuriga
ORC süsteemi heitgaasi temperatuuri ja aurustumistemperatuuri vaheline seos on näidatud joonisel 5. Süsteemi heitgaaside temperatuur tõuseb koos aurustumistemperatuuri tõusuga. Sama aurustumistemperatuuri korral on töövedeliku kriitiline temperatuur madalam. Süsteemi heitgaaside temperatuur on madalam.
Joonis 5 Suitsugaaside temperatuuri kõikumine aurustumistemperatuuriga
Pärast ülaltoodud analüüsi peaks ORC-süsteemi aurustumistemperatuur olema 70-11 kraadi juures ja süsteemi netoväljundtööl on maksimaalne väärtus. Töövedeliku võimaliku keskkonnamõju põhjaliku analüüsi põhjal on tõhusam kasutada töövedelikku R600a, vastavalt 100-kraadise aurustumistemperatuurile saab ORC-süsteem saada 385 kW elektrienergiat, mis võib säästa 950 tonni energiat. standardset kivisütt ja 2250 tonni süsihappegaasi aastaringselt, samuti vähendada lämmastikoksiidide emissiooni, millel on väga hea energiasäästu ja heitmete vähendamise efekt.
Järeldus: Jäätmepõletuse madala temperatuuriga heitsoojusenergia tootmise süsteemi projekteerimisel peaks projekteerija mõistma erinevate töövedelike omadusi ja valima töövedeliku õigesti vastavalt süsteemi nõuetele; töövedeliku aurustumistemperatuuril on oluline mõju elektritootmise võimsusele, elektritootmise efektiivsusele ja suitsugaaside temperatuurile. Märkimisväärne mõju, tuleks töökeskkonna valimisel põhjalikult kaaluda.
