Thu hồi nhiệt của đơn vị phát điện khí sinh học

1, Ứng dụng cốt lõi của thu hồi nhiệt thải trong tổ máy phát điện biogas

Nhiệt thải của các tổ máy phát khí sinh học chủ yếu đến từ hai bộ phận: khí thải động cơ (nhiệt độ 350-550 độ, chiếm 60%-70% tổng nhiệt thải), và ống lót xi lanh động cơ và hệ thống làm mát dầu bôi trơn (nhiệt độ 80-120 độ, chiếm 30%-40% tổng nhiệt thải). Thông qua thiết kế hệ thống tái chế có mục tiêu, những nhiệt thải này có thể được áp dụng rộng rãi trong nhiều tình huống, tạo thành một hệ sinh thái khép kín về "tận dụng nhiệt thải trong sản xuất điện":

(1) Đảm bảo sản xuất khí sinh học: tiền xử lý nguyên liệu thô và gia nhiệt lên men

Đây là ứng dụng thiết yếu nhất của việc thu hồi nhiệt thải, đặc biệt phù hợp cho hoạt động ổn định của các dự án khí sinh học quy mô lớn-.

Làm nóng bể lên men: Nhiệt độ tối ưu cho quá trình lên men biogas là nhiệt độ trung bình (30-38 độ) hoặc nhiệt độ cao (50-55 độ). Môi trường nhiệt độ thấp (khu vực mùa đông hoặc phía bắc) có thể dẫn đến giảm hiệu quả lên men và giảm mạnh sản lượng khí. Nhiệt thải thu hồi được sử dụng để làm nóng dịch lên men thông qua bộ trao đổi nhiệt dạng tấm hoặc để bảo vệ nhiệt độ ổn định cho bể lên men thông qua hệ thống tuần hoàn nước nóng, tăng sản lượng khí lên 20% -30% và đảm bảo cung cấp nhiên liệu ổn định cho thiết bị mùa đông.

• Tiền xử lý nguyên liệu thô: Một số dự án khí sinh học sử dụng rơm rạ, phân gia súc và các nguyên liệu thô khác cần được đun nóng để phân hủy, thủy phân hoặc khử trùng nguyên liệu thô. Nước nóng nhiệt thải có thể được sử dụng trực tiếp cho quá trình tiền xử lý nguyên liệu thô, giảm tiêu thụ năng lượng bổ sung.

(2) Các kịch bản công nghiệp và thương mại: Cung cấp trực tiếp năng lượng nhiệt

Nước nóng có nhiệt độ-cao (80-95 độ ) hoặc hơi nước (áp suất thấp, 0,3-0,6MPa) được tạo ra từ quá trình thu hồi nhiệt thải có thể đáp ứng trực tiếp nhu cầu năng lượng nhiệt của các tòa nhà sản xuất công nghiệp và thương mại:

Nhiệt công nghiệp: các quá trình làm sạch, sấy khô, gia nhiệt trong các ngành công nghiệp như chế biến thực phẩm, dệt nhuộm, in nhuộm, hóa chất dược phẩm, v.v; Xử lý phân trong các trang trại chăn nuôi (tiệt trùng) và canh tác ở nhiệt độ không đổi trong nhà kính (sưởi ấm đất, sưởi ấm không khí).

Sưởi ấm thương mại và tòa nhà: sưởi ấm mùa đông cho các khu công nghiệp, tòa nhà văn phòng, bệnh viện và trường học; Cung cấp nước nóng sinh hoạt cho khách sạn và trung tâm mua sắm (để giặt giũ và sử dụng trong bếp); Cách nhiệt mùa đông cho trung tâm dữ liệu (thay thế hệ thống sưởi bằng điện).

(3) Nâng cấp năng lượng: Phát điện và điện lạnh bằng nhiệt thải

Đối với các dự án sản xuất điện khí sinh học quy mô-lớn (công suất lắp đặt Lớn hơn hoặc bằng 1MW), bạn có thể nâng cấp năng lượng thông qua các hệ thống thu hồi nhiệt thải-cao cấp:

• Sản xuất nhiệt thải: Sử dụng công nghệ chu trình Rankine hữu cơ (ORC), khí thải ở nhiệt độ-cao được sử dụng để làm nóng chất lỏng hữu cơ hoạt động (chẳng hạn như R245fa), điều khiển các máy phát tua-bin nhỏ để tạo ra điện, tăng tỷ lệ sử dụng năng lượng tổng thể của hệ thống lên hơn 80%.

Làm lạnh hấp thụ: Bằng cách sử dụng các thiết bị làm lạnh hấp thụ lithium bromide, nhiệt thải được chuyển thành công suất làm mát để làm mát sản xuất công nghiệp và làm mát điều hòa không khí tòa nhà, đạt được sự bổ sung đa năng lượng cho "làm mát mùa hè, sưởi ấm mùa đông và cung cấp nước quanh năm".

Công nghệ thu hồi nhiệt thải không chỉ mở rộng ranh giới ứng dụng năng lượng khí sinh học mà còn thể hiện nhiều ưu điểm về kinh tế, bảo vệ môi trường và công nghệ, trở thành “công cụ đắc lực” cho các dự án phát điện khí sinh học:

(1) Cải thiện tỷ lệ sử dụng năng lượng toàn diện và giảm lãng phí năng lượng

Các dự án phát điện khí sinh học truyền thống chỉ tập trung vào sản lượng điện, thải trực tiếp một lượng lớn nhiệt thải và tỷ lệ sử dụng năng lượng dưới 45%. Thông qua việc thu hồi nhiệt thải, tỷ lệ sử dụng năng lượng toàn diện của hệ thống có thể tăng lên 75% -90%, tương đương với việc tăng hơn gấp đôi sản lượng năng lượng hiệu quả trên mỗi mét khối khí sinh học. Lấy máy phát điện khí sinh học 1MW làm ví dụ, sản lượng điện trung bình hàng ngày là khoảng 24000 kilowatt giờ và nhiệt thải thu hồi có thể đáp ứng nhu cầu sưởi ấm cho 20000 mét vuông tòa nhà hoặc 500 tấn nước nóng sinh hoạt mỗi ngày, thay đổi hoàn toàn chế độ duy nhất "chỉ phát điện, lãng phí nhiệt".

(2) Giảm chi phí vận hành và nâng cao lợi nhuận của dự án

• Giảm mức tiêu thụ nhiên liệu: Khi nhiệt thải được sử dụng để làm nóng các bể lên men, nó có thể thay thế việc sưởi ấm bằng điện và các nồi hơi đốt-đốt than/khí-, giảm chi phí năng lượng phụ trợ. Theo dữ liệu từ dự án khí sinh học 1,2MW ở miền bắc Trung Quốc, việc sưởi ấm bể lên men bằng nhiệt thải trong mùa đông có thể tiết kiệm trung bình 300 mét khối khí đốt tự nhiên tiêu thụ mỗi ngày và tiết kiệm khoảng 600.000 nhân dân tệ chi phí hàng năm.

• Tăng nguồn thu: Nhiệt thải dư thừa có thể được cung cấp từ bên ngoài (như sưởi ấm/nước nóng cho các doanh nghiệp và người dân xung quanh), tạo thành nguồn thu nhập kép “điện+nhiệt”, rút ​​ngắn thời gian hoàn vốn đầu tư của dự án từ 1-3 năm. Doanh thu nhiệt điện của một số dự án chiếm 30%-40% tổng doanh thu, nâng cao đáng kể khả năng chống chịu rủi ro.