Sammendrag: I den daglige driften av avfallsforbrenningsanlegg vil det genereres en stor mengde røykgass, og lavtemperaturspillvarmen i røykgassen har verdien av kraftproduksjon. Denne artikkelen analyserer hvordan man kan forbedre lavtemperatur-avfallsvarmekraftgenereringsteknologien til røykgass i avfallsforbrenningsanlegg, studerer egenskapene til forskjellige arbeidsvæsker, og analyserer hvordan man justerer parametere for å forbedre den generelle effektiviteten til kraftproduksjon.
Stikkord: avfallsforbrenningsanlegg; lavtemperatur spillvarme av røykgass; kraftproduksjon
Innledning: Avfallsforbrenning er den viktigste metoden for avfallsbehandling i dag. Varmen som genereres i forbrenningsprosessen kan brukes i kraftproduksjon for å realisere resirkulering av energi, redusere utslipp og oppfylle miljøvernkrav. bli en effektiv måte å gjenvinne spillvarmeressurser. For tiden er temperaturen på røykgassen ved skorsteinsinngangen til avfallsforbrenningsanlegget ca. 150 grader, noe som vil gi et relativt stort tap av spillvarme. Bruken av organisk Rankine-syklus for lavkokende kraftgenerering av organisk arbeidsvæske kan effektivt gjenvinne lavtemperaturspillvarme og har store fordeler ved utnyttelse av lavkvalitets termisk energi. , og kan redusere utslipp av karbondioksid og nitrogenoksid.
1 Oversikt over avfallsforbrenning spillvarmekraftproduksjon
Forbrenning er en av hovedmetodene for avfallshåndtering. Avfallet i søppelet skal forbrennes til karbondioksid og vann, og spillvarmen som frigjøres kan brukes til kraftproduksjon. Sammenlignet med deponi og kompostering krever forbrenning mindre plass, så forbrenning har blitt hovedstrømmen innen søppeltømming. Siden forbrenningsmetoden vil generere store mengder spillvarme, har også bruk av spillvarme til å generere elektrisitet blitt en av utviklingsretningene for avfallsforbrenning. Spillvarme tilhører sekundærenergi, refererer hovedsakelig til tilgjengelig varmeenergi som frigjøres i produksjonsprosessen. Over 500 grader) kan utnytte spillvarme. Spillvarmen på ca. 150 grader ved inngangen til skorsteinen til avfallsforbrenningsanlegget er lavtemperaturspillvarme, som kan brukes til å gå inn i Rankine-syklusen for kraftproduksjon.
2 Avfallsforbrenning lavtemperatur spillvarmekraftproduksjonsprosess
2.1 Prosessstrøm av avfallsforbrenning lavtemperatur spillvarmekraftproduksjonsprosess
Avfallsforbrenningssystemet for lavtemperatur avfallsvarmekraftproduksjon inkluderer et avfallsmottakssystem, et avfallsforbrenningssystem, et termisk energiutnyttelsessystem, et røykgassbehandlingssystem og et ovnaske- og slaggbehandlingssystem. I avfallsforbrenningskraftverket, etter at avfallet kommer inn i anlegget, veies det av brovekta og sendes til lossehallen; for å øke brennverdien til avfallet, vil avfallet i avfallsbeholderen gjæres i 5-7 dager, og avfallet heises og dumpes for å danne et avfallsforbrenningsanlegg. Sigevannet samles i et spesielt sigevannsbasseng, og det fermenterte sigevannet fanges opp i søppelbeholderen. Avfallsforbrenningen utføres i en spesialforbrenningsovn, og avfallet vil bli fullstendig brent gjennom risten til tørkeseksjonen, risten til forbrenningsseksjonen og risten til brennseksjonen. mer enn 2 sekunder.
Ved bruk av middels og høy temperatur spillvarme, kommer røykgassen fra avfallsforbrenning inn i spillvarmekjelen, overfører varme gjennom varmeoverflaten til kjelen og varmer deretter opp kjelens arbeidsvæske, og fordampningen av arbeidsfluidet driver dampturbinenhet for å generere elektrisitet. I røykgassbehandlingsarbeidet føres røykgassen som slippes ut fra spillvarmekjelen inn i den roterende forstøveren til det halvtørre avsuringsreaksjonstårnet, og de sure stoffene i røykgassen absorberes av den alkaliske væsken; den påfølgende røykgassen passerer gjennom injeksjonssystemet for aktivert karbon, tøypose Etter at støvsamleren kommer inn i utslippsskorsteinen, overvåker online-overvåkingssystemet på skorsteinen utslippsprosessen.
2.2 Røykgass spillvarmeutnyttelse ORC-system
Etter at røykgassen som slippes ut fra spillvarmekjelen er renset ved avsyring, støvfjerning osv., er røykgasstemperaturen ca. 150 grader, og lavtemperaturspillvarmen kan fortsatt utnyttes ytterligere. I ORC-systemet for røykgass lavtemperatur spillvarmeutnyttelse, brukes organisk arbeidsvæske for å utføre Rankine-syklusen. Systemkonfigurasjonen er vist i figur 1. Det organiske arbeidsfluidet absorberer varme ved konstant trykk i fordamperen, og utfører deretter adiabatisk arbeid i ekspanderen. Varmen frigjøres ved konstant trykk i kondensatoren, og til slutt utføres adiabatisk kompresjon i arbeidsvæskepumpen, og går deretter tilbake til den opprinnelige kraftsyklusprosessen. Bruk av organisk arbeidsvæske kan utnytte lavtemperaturspillvarme bedre, forbedre energiutnyttelseseffektiviteten til systemet og redusere karbondioksidutslipp. Den uttømte dampen kan kondenseres til væske for å oppnå formålet med energigjenvinning.
3 Valg av arbeidsmedium for avfallsforbrenning lavtemperatur røykgass avfallsvarme kraftproduksjon
3.1 Grunnleggende prinsipper for valg av arbeidsmedium
Valget av arbeidsvæske for ORC kraftgenereringssystem er svært viktig, og økonomien, sikkerheten og tekniskiteten til arbeidsvæsken bør vurderes fullt ut i utvelgelsesprosessen. Arbeidsvæsken må ha lavere kritisk temperatur og trykk, lavere krav til dampoveroppheting og lavere viskositet, og mindre volumforhold. god kompatibilitet.
I tillegg til ytelseskravene, må arbeidsvæsken også oppfylle kravene til miljøvern, og det er nødvendig å kontrollere toksisiteten til arbeidsvæsken og oppfylle kravene til kjemisk stabilitet.
3.2 Røykgass spillvarmeutnyttelse ORC-system
Når du velger arbeidsvæske, er det viktigste de termodynamiske egenskapene til arbeidsvæsken, som vil bestemme størrelsen, stabiliteten og miljøvernnivået til utstyret. Det er veldig økonomisk. Denne artikkelen sammenligner de vanlig brukte arbeidsvæskene R245fa, R600a og R601a. Figur 1 og figur 2 er Ts-diagrammene som tilsvarer henholdsvis konfigurasjonen og syklusen til systemet. Den organiske arbeidsvæsken absorberer varme ved konstant trykk i fordamperen (4-1-prosessen), og ekspanderer deretter adiabatisk i ekspanderen for å utføre arbeid (1-2-prosessen), og driver dermed generatoren til å generere elektrisitet, de utmattede damp vil frigjøre varme ved konstant trykk i kondensatoren (2-3-prosessen), og til slutt utføre adiabatisk kompresjon i arbeidsvæskepumpen (4-1-prosessen), og deretter gå tilbake til fordamperen for å fullføre den organiske Rankine-syklusen .
Figur 1 ORC spillvarmekraftproduksjon
Figur 2 ORC-syklus Ts
1-2-prosessen er en adiabatisk arbeidsprosess, og beregningsformelen for arbeidet er:
2-3 Eksoterm prosess med konstant trykk, eksoterm er:
3-4-prosessen er en adiabatisk komprimeringsprosess:
4-1-prosessen er en endoterm prosess med konstant trykk, og den endotermiske er:
Syklusens termiske effektivitet av systemet er
3.3 Analyse av beregningsresultater
Netto utgangseffekten til ORC-systemet øker først og avtar deretter med økningen av fordampningstemperaturen. Som vist i figur 3, innenfor fordampningstemperaturområdet, er den maksimale netto utgangseffekten til de tre arbeidsvæskene 385 kW, 365 kW og 350 kW, og de tre arbeidsvæskene når maksimum. Temperaturene ved netto utgangseffekt er 100 grader, 95 grader og 90 grader. I henhold til parameterdataene til arbeidsfluidet, jo lavere den kritiske temperaturen til arbeidsfluidet, desto større er systemets netto utgangseffekt, og jo høyere fordampningstemperatur kreves. Derfor, for å oppnå en høyere systemutgangseffekt, bør et arbeidsmedium med en lavere kritisk temperatur velges.
Figur 3 Sammenheng mellom kraftproduksjon og fordampningstemperatur
I henhold til resultatene i figur 4 øker den termiske effektiviteten til systemet med økningen av fordampningstemperaturen. Når fordampningstemperaturen er den samme, avtar systemets termiske effektivitet gradvis med økningen av den kritiske temperaturen til arbeidsfluidet.
Fig. 4 Variasjon av kraftgenereringseffektivitet med fordampningstemperatur
Forholdet mellom avgasstemperaturen til ORC-systemet og fordampningstemperaturen er vist i figur 5. Avgasstemperaturen til systemet øker med økningen av fordampningstemperaturen. Under samme fordampningstemperatur, jo lavere den kritiske temperaturen til arbeidsvæsken er, vil avgasstemperaturen til systemet være lavere.
Figur 5 Variasjon av røykgasstemperatur med fordampningstemperatur
Etter analysen ovenfor bør fordampningstemperaturen til ORC-systemet kontrolleres til 70-11 grad, og systemets netto utgangsarbeid har en maksimal verdi. Omfattende analyse av den potensielle verdien av arbeidsvæsken på miljøet, det er mer effektivt å bruke R600a arbeidsvæske, i henhold til fordampningstemperaturen på 100 graders design, kan ORC-systemet oppnå 385kW kraftproduksjon, noe som kan spare 950 tonn standard kull og 2.250 tonn karbondioksid gjennom året, samt redusere utslippet av nitrogenoksider som gir svært god effekt av energisparing og utslippsreduksjon.
Konklusjon: I systemdesign av avfallsforbrenning lavtemperatur avfallsvarmekraftproduksjon, bør designeren forstå egenskapene til forskjellige arbeidsvæsker og velge arbeidsvæsken riktig i henhold til kravene til systemet; fordampningstemperaturen til arbeidsvæsken har en betydelig innvirkning på kraftproduksjonskraften, kraftgenereringseffektiviteten og røykgasstemperaturen. Betydelig innflytelse, bør vurderes omfattende ved valg av arbeidsmedium.
