Resum: En el funcionament diari de les plantes d'incineració de residus, es generarà una gran quantitat de gasos de combustió i la calor residual a baixa temperatura dels gasos de combustió té el valor de generació d'energia. Aquest treball analitza com millorar la tecnologia de generació d'energia de calor residual a baixa temperatura dels gasos de combustió a les plantes d'incineració de residus, estudia les característiques dels diferents fluids de treball i analitza com ajustar els paràmetres per millorar l'eficiència global de la generació d'energia.
Paraules clau: planta d'incineració de residus; calor residual a baixa temperatura dels gasos de combustió; generació d'energia
Introducció: La incineració de residus és el principal mètode de tractament de residus actualment. La calor generada en el procés d'incineració es pot utilitzar en la generació d'energia per realitzar el reciclatge d'energia, reduir les emissions i complir els requisits de protecció del medi ambient. convertir-se en una forma eficaç de recuperar els recursos de calor residual. Actualment, la temperatura dels gasos de combustió a l'entrada de la xemeneia de la planta d'incineració de residus és d'uns 150 graus, cosa que provocarà una pèrdua relativament gran de calor residual. L'ús del cicle Rankine orgànic per a la generació d'energia de fluids de treball orgànics de baix ebullició pot recuperar eficaçment la calor residual a baixa temperatura i té grans avantatges en la utilització d'energia tèrmica de baix grau. , i pot reduir les emissions de diòxid de carboni i òxid de nitrogen.
1 Visió general de la incineració de residus generació d'energia de calor residual
La incineració és un dels principals mètodes d'eliminació d'escombraries. Els residus de les escombraries s'incineraran en diòxid de carboni i aigua, i la calor residual alliberada es pot utilitzar per a la generació d'energia. En comparació amb l'abocador i el compostatge, la incineració requereix menys espai, de manera que la incineració s'ha convertit en el corrent principal de l'eliminació d'escombraries. Com que el mètode d'incineració generarà una gran quantitat de calor residual, l'ús de la calor residual per generar electricitat també s'ha convertit en una de les direccions de desenvolupament de la incineració de residus. La calor residual pertany a l'energia secundària, principalment es refereix a l'energia calorífica disponible alliberada en el procés de producció. Per sobre de 500 graus) pot utilitzar la calor residual. La calor residual d'uns 150 graus a l'entrada de la xemeneia de la planta d'incineració de residus és calor residual de baixa temperatura, que es pot utilitzar per entrar al cicle Rankine per a la generació d'energia.
2 Procés de generació d'energia de calor residual d'incineració de residus a baixa temperatura
2.1 Flux del procés d'incineració de residus procés de generació d'energia de calor residual a baixa temperatura
El sistema de generació d'energia de calor residual a baixa temperatura d'incineració de residus inclou un sistema de recepció de residus, un sistema d'incineració de residus, un sistema d'utilització d'energia tèrmica, un sistema de tractament de gasos de combustió i un sistema de tractament de cendres i escòries del forn. A la central d'incineració de residus, després que els residus entren a la planta, es pesen amb la bàscula i s'envien a la sala de descàrrega; per tal d'augmentar el poder calorífic dels residus, els residus de la paperera es fermentaran durant 5-7 dies, i els residus seran aixecats i abocats per formar una planta d'incineració de residus. El lixiviat es recull en una piscina de lixiviats especial i el lixiviat fermentat es recull a la tremuja d'escombraries. La incineració de residus es realitza en una incineradora especial, i els residus es cremaran completament a través de la reixa de la secció d'assecat, la reixa de la secció de combustió i la reixa de la secció de combustió. més de 2 segons.
Quan s'utilitza calor residual de temperatura mitjana i alta, el gas de combustió de la incineració de residus entra a la caldera de calor residual, transfereix calor a través de la superfície de calefacció de la caldera i després escalfa el fluid de treball de la caldera i l'evaporació del fluid de treball condueix el unitat de turbina de vapor per generar electricitat. En el treball de tractament de gasos de combustió, el gas de combustió descarregat de la caldera de calor residual s'introdueix a l'atomitzador rotatiu de la torre de reacció de desacidificació semiseca i les substàncies àcides del gas de combustió són absorbides pel líquid alcalí; el gas de combustió posterior passa pel sistema d'injecció de carbó activat, bossa de tela Després que el col·lector de pols entri a la xemeneia de descàrrega, el sistema de control en línia de la xemeneia supervisa el procés de descàrrega.
2.2 Sistema ORC d'aprofitament de la calor residual dels gasos de combustió
Després que el gas de combustió descarregat de la caldera de calor residual sigui purificat mitjançant desacidificació, eliminació de pols, etc., la temperatura dels gasos de combustió és d'uns 150 graus i la calor residual a baixa temperatura encara es pot utilitzar encara més. En el sistema ORC d'utilització de la calor residual a baixa temperatura dels gasos de combustió, s'utilitza fluid de treball orgànic per dur a terme el cicle Rankine. La configuració del sistema es mostra a la figura 1. El fluid de treball orgànic absorbeix calor a pressió constant a l'evaporador i després realitza un treball adiabàtic a l'expansor. La calor s'allibera a pressió constant al condensador i, finalment, es realitza una compressió adiabàtica a la bomba de fluid de treball, i després torna al procés de cicle d'alimentació original. L'ús de fluid de treball orgànic pot fer un millor ús de la calor residual a baixa temperatura, millorar l'eficiència energètica del sistema i reduir les emissions de diòxid de carboni. El vapor esgotat es pot condensar en líquid per aconseguir el propòsit de la recuperació d'energia.
3 Selecció del medi de treball per a la incineració de residus per a la generació d'energia de calor residual de gasos de combustió a baixa temperatura
3.1 Principis bàsics de la selecció del medi de treball
La selecció del fluid de treball per al sistema de generació d'energia ORC és molt important, i l'economia, la seguretat i la tecnicitat del fluid de treball s'han de tenir en compte en el procés de selecció. El fluid de treball ha de tenir una temperatura i pressió crítiques més baixes, uns requisits de sobreescalfament de vapor més baixos i una viscositat més baixa i una relació de volum més petita. bona compatibilitat.
A més dels requisits de rendiment, el fluid de treball també ha de complir els requisits de protecció del medi ambient, i és necessari controlar la toxicitat del fluid de treball i complir els requisits d'estabilitat química.
3.2 Sistema ORC d'aprofitament de la calor residual dels gasos de combustió
En triar el fluid de treball, el més important són les propietats termodinàmiques del fluid de treball, que determinaran la mida, l'estabilitat i el nivell de protecció del medi ambient de l'equip. És molt econòmic. Aquest article compara els fluids de treball habituals R245fa, R600a i R601a. La figura 1 i la figura 2 són els diagrames Ts corresponents a la configuració i el cicle del sistema, respectivament. El fluid de treball orgànic absorbeix calor a pressió constant a l'evaporador (procés 4-1), i després s'expandeix adiabàticament a l'expansor per fer el treball (procés 1-2), per tant condueix el generador per generar electricitat, l'esgotat el vapor alliberarà calor a pressió constant al condensador (procés 2-3) i, finalment, realitzarà una compressió adiabàtica a la bomba de fluid de treball (procés 4-1) i després tornarà a l'evaporador per completar el cicle orgànic de Rankine .
Figura 1 Generació d'energia de calor residual ORC
Figura 2 Cicle ORC Ts
El procés 1-2 és un procés de treball adiabàtic i la fórmula de càlcul del treball és:
2-3 Procés exotèrmic a pressió constant, exotèrmic és:
El procés 3-4 és un procés de compressió adiabàtica:
El procés 4-1 és un procés endotèrmic de pressió constant i l'endotèrmic és:
L'eficiència tèrmica del cicle del sistema és
3.3 Anàlisi dels resultats del càlcul
La potència de sortida neta del sistema ORC augmenta primer i després disminueix amb l'augment de la temperatura d'evaporació. Com es mostra a la figura 3, dins del rang de temperatura d'evaporació, la potència màxima de sortida neta dels tres fluids de treball és de 385 kW, 365 kW i 350 kW, i els tres fluids de treball assoleixen les temperatures màximes a la potència de sortida neta són de 100 graus, 95 graus i 90 graus. Segons les dades dels paràmetres del fluid de treball, com més baixa sigui la temperatura crítica del fluid de treball, més gran serà la potència de sortida neta del sistema i més alta serà la temperatura d'evaporació necessària. Per tant, per obtenir una potència de sortida més alta del sistema, s'ha de seleccionar un medi de treball amb una temperatura crítica més petita.
Figura 3 Relació entre la generació d'energia i la temperatura d'evaporació
Segons els resultats de la figura 4, l'eficiència tèrmica del sistema augmenta amb l'augment de la temperatura d'evaporació. Quan la temperatura d'evaporació és la mateixa, l'eficiència tèrmica del sistema disminueix gradualment amb l'augment de la temperatura crítica del fluid de treball.
Fig. 4 Variació de l'eficiència de generació d'energia amb la temperatura d'evaporació
La relació entre la temperatura dels gasos d'escapament del sistema ORC i la temperatura d'evaporació es mostra a la figura 5. La temperatura dels gasos d'escapament del sistema augmenta amb l'augment de la temperatura d'evaporació. Amb la mateixa temperatura d'evaporació, com més baixa sigui la temperatura crítica del fluid de treball, la temperatura dels gasos d'escapament del sistema serà més baixa.
Figura 5 Variació de la temperatura dels gasos de combustió amb la temperatura d'evaporació
Després de l'anàlisi anterior, la temperatura d'evaporació del sistema ORC s'ha de controlar a 70-11 graus i el treball net de sortida del sistema té un valor màxim. Anàlisi exhaustiva del valor potencial del fluid de treball sobre el medi ambient, és més eficaç utilitzar el fluid de treball R600a, segons la temperatura d'evaporació de disseny de 100 graus, el sistema ORC pot obtenir 385 kW de generació d'energia, que pot estalviar 950 tones de carbó estàndard i 2.250 tones de diòxid de carboni durant tot l'any, així com reduir l'emissió d'òxids de nitrogen, la qual cosa té un molt bon efecte d'estalvi d'energia i reducció d'emissions.
Conclusió: en el disseny del sistema de generació d'energia de calor residual a baixa temperatura d'incineració de residus, el dissenyador ha d'entendre les propietats dels diferents fluids de treball i seleccionar el fluid de treball correctament segons els requisits del sistema; la temperatura d'evaporació del fluid de treball té un impacte significatiu en la potència de generació d'energia, l'eficiència de generació d'energia i la temperatura dels gasos de combustió. Influència significativa, s'ha de tenir en compte a l'hora de seleccionar el mitjà de treball.
