Resumé: I den daglige drift af affaldsforbrændingsanlæg vil der blive genereret en stor mængde røggas, og lavtemperatur-spildvarmen i røggassen har værdien af elproduktion. Dette papir analyserer, hvordan man kan forbedre lavtemperatur-spildvarmekraftproduktionsteknologien for røggas i affaldsforbrændingsanlæg, studerer egenskaberne af forskellige arbejdsvæsker og analyserer, hvordan man justerer parametre for at forbedre den overordnede effektivitet af elproduktion.
Nøgleord: affaldsforbrændingsanlæg; lav temperatur spildvarme af røggas; elproduktion
Indledning: Affaldsforbrænding er den vigtigste metode til affaldsbehandling på nuværende tidspunkt. Den varme, der genereres i forbrændingsprocessen, kan bruges til elproduktion til at realisere genanvendelse af energi, reducere emissioner og opfylde miljøbeskyttelseskrav. blive en effektiv måde at genvinde spildvarmeressourcer på. På nuværende tidspunkt er temperaturen på røggassen ved skorstensindgangen til affaldsforbrændingsanlægget omkring 150 grader, hvilket vil medføre et relativt stort tab af spildvarme. Brugen af organisk Rankine-cyklus til lavtkogende organisk arbejdsfluid-kraftproduktion kan effektivt genvinde lavtemperatur-spildvarme og har store fordele ved udnyttelsen af lavkvalitets termisk energi. , og kan reducere udledningen af kuldioxid og nitrogenoxid.
1 Oversigt over affaldsforbrændingsproduktion af affaldsvarme
Forbrænding er en af de vigtigste metoder til bortskaffelse af affald. Affaldet i affaldet vil blive forbrændt til kuldioxid og vand, og den frigivne spildvarme kan bruges til elproduktion. Sammenlignet med losseplads og kompostering kræver forbrænding mindre plads, så forbrænding er blevet hovedstrømmen af affaldsbortskaffelse. Da forbrændingsmetoden vil generere en stor mængde spildvarme, er brugen af spildvarme til at generere elektricitet også blevet en af udviklingsretningerne for affaldsforbrænding. Spildvarme hører til sekundær energi, primært refererer til den tilgængelige varmeenergi, der frigives i produktionsprocessen. Over 500 grader) kan udnytte spildvarme. Spildvarmen på omkring 150 grader ved indgangen til affaldsforbrændingsanlæggets skorsten er lavtemperatur spildvarme, som kan bruges til at gå ind i Rankine-cyklussen til elproduktion.
2 Affaldsforbrænding lav temperatur spildvarme elproduktionsproces
2.1 Proces flow af affaldsforbrænding lav temperatur spildvarme elproduktion proces
Affaldsforbrændingssystemet til lavtemperatur-spildvarmeproduktion omfatter et affaldsmodtagelsessystem, et affaldsforbrændingssystem, et termisk energiudnyttelsessystem, et røggasbehandlingssystem og et ovnaske- og slaggebehandlingssystem. I affaldsforbrændingskraftværket, efter at affaldet kommer ind i anlægget, vejes det af brovægten og sendes til aflæsningshallen; for at øge affaldets brændværdi vil affaldet i affaldsbeholderen blive gæret i 5-7 dage, og affaldet vil blive hejst og dumpet til et affaldsforbrændingsanlæg. Perkolatet opsamles i en særlig perkolatpulje, og det fermenterede perkolat opsamles i skraldespanden. Affaldsforbrændingen udføres i et særligt forbrændingsanlæg, og affaldet vil blive fuldt brændt gennem tørresektionens rist, forbrændingssektionens rist og brændsektionens rist. mere end 2 sekunder.
Ved brug af mellem- og højtemperatur spildvarme kommer røggassen fra affaldsforbrændingen ind i spildvarmekedlen, overfører varme gennem kedlens varmeflade og opvarmer derefter kedlens arbejdsvæske, og fordampningen af arbejdsvæsken driver dampturbinenhed til at generere elektricitet. I røggasbehandlingsarbejdet føres røggassen, der udledes fra spildvarmekedlen, ind i den roterende forstøver i det halvtørre afsyringsreaktionstårn, og de sure stoffer i røggassen optages af den alkaliske væske; den efterfølgende røggas passerer gennem indsprøjtningssystemet med aktivt kul, stofpose Efter at støvopsamleren kommer ind i udledningskorstenen, overvåger on-line overvågningssystemet på skorstenen udledningsprocessen.
2.2 Røggas spildvarme udnyttelse ORC system
Efter at røggassen, der udledes fra spildvarmekedlen, er renset ved afsyring, støvfjernelse osv., er røggastemperaturen omkring 150 grader, og lavtemperatur-spildvarmen kan stadig udnyttes yderligere. I ORC-systemet med lavtemperatur-spildvarmeudnyttelse af røggas bruges organisk arbejdsvæske til at udføre Rankine-cyklussen. Systemkonfigurationen er vist i figur 1. Den organiske arbejdsvæske absorberer varme ved konstant tryk i fordamperen og udfører derefter adiabatisk arbejde i ekspanderen. Varmen frigives ved konstant tryk i kondensatoren, og til sidst udføres adiabatisk kompression i arbejdsvæskepumpen, og vender derefter tilbage til den oprindelige strømcyklusproces. Brugen af organisk arbejdsvæske kan udnytte lavtemperatur-spildvarme bedre, forbedre systemets energiudnyttelseseffektivitet og reducere kuldioxidemissioner. Den udtømte damp kan kondenseres til væske for at opnå formålet med energigenvinding.
3 Valg af arbejdsmedium til affaldsforbrænding lavtemperatur røggasaffaldsvarmeproduktion
3.1 Grundlæggende principper for valg af arbejdsmedium
Udvælgelsen af arbejdsvæske til ORC-kraftgenereringssystem er meget vigtigt, og økonomien, sikkerheden og teknikaliteten af arbejdsvæsken bør tages i betragtning i udvælgelsesprocessen. Arbejdsvæsken skal have lavere kritisk temperatur og tryk, lavere krav til dampoverhedning og lavere viskositet og mindre volumenforhold. god kompatibilitet.
Ud over ydeevnekravene skal arbejdsvæsken også opfylde kravene til miljøbeskyttelse, og det er nødvendigt at kontrollere arbejdsvæskens toksicitet og opfylde kravene til kemisk stabilitet.
3.2 Røggas spildvarme udnyttelse ORC system
Når du vælger arbejdsvæsken, er det vigtigste arbejdsvæskens termodynamiske egenskaber, som bestemmer udstyrets størrelse, stabilitet og miljøbeskyttelsesniveau. Det er meget økonomisk. Denne artikel sammenligner de almindeligt anvendte arbejdsvæsker R245fa, R600a og R601a. Figur 1 og figur 2 er Ts-diagrammerne, der svarer til henholdsvis systemets konfiguration og cyklus. Den organiske arbejdsvæske absorberer varme ved konstant tryk i fordamperen (4-1-proces), og udvider sig derefter adiabatisk i ekspanderen for at udføre arbejde (1-2-proces), hvilket driver generatoren til at generere elektricitet, den udtømte damp vil frigive varme ved konstant tryk i kondensatoren (2-3-proces), og til sidst udføre adiabatisk kompression i arbejdsvæskepumpen (4-1-proces), og derefter vende tilbage til fordamperen for at fuldføre den organiske Rankine-cyklus .
Figur 1 ORC overskudsvarmeproduktion
Figur 2 ORC-cyklus Ts
1-2-processen er en adiabatisk arbejdsproces, og beregningsformlen for arbejdet er:
2-3 Eksoterm proces med konstant tryk, eksoterm er:
3-4-processen er en adiabatisk komprimeringsproces:
4-1-processen er en endoterm proces med konstant tryk, og den endoterme er:
Systemets cyklus termiske effektivitet er
3.3 Analyse af beregningsresultater
ORC-systemets nettoudgangseffekt stiger først og falder derefter med stigningen i fordampningstemperaturen. Som vist i figur 3, inden for fordampningstemperaturområdet, er den maksimale nettoudgangseffekt for de tre arbejdsvæsker 385kW, 365kW og 350kW, og de tre arbejdsvæsker når maksimum. Temperaturer ved nettoudgangseffekt er 100 grader, 95 grader og 90 grader. I henhold til parameterdataene for arbejdsfluidet, jo lavere den kritiske temperatur af arbejdsfluiden er, jo større er systemets nettoudgangseffekt, og jo højere er fordampningstemperaturen påkrævet. For at opnå en højere systemudgangseffekt bør der derfor vælges et arbejdsmedium med en mindre kritisk temperatur.
Figur 3 Sammenhæng mellem elproduktion og fordampningstemperatur
Ifølge resultaterne i figur 4 stiger systemets termiske effektivitet med stigningen af fordampningstemperaturen. Når fordampningstemperaturen er den samme, falder systemets termiske effektivitet gradvist med stigningen i den kritiske temperatur af arbejdsfluidet.
Fig. 4 Variation af elproduktionseffektivitet med fordampningstemperatur
Forholdet mellem ORC-systemets udstødningsgastemperatur og fordampningstemperaturen er vist i figur 5. Systemets udstødningsgastemperatur stiger med stigningen i fordampningstemperaturen. Under den samme fordampningstemperatur, jo lavere den kritiske temperatur af arbejdsvæsken er, vil systemets udstødningsgastemperatur være lavere.
Figur 5 Variation af røggastemperatur med fordampningstemperatur
Efter ovenstående analyse bør fordampningstemperaturen for ORC-systemet kontrolleres til 70-11 grad, og systemets nettoudgangsarbejde har en maksimal værdi. Omfattende analyse af den potentielle værdi af arbejdsvæsken på miljøet, det er mere effektivt at bruge R600a arbejdsvæske, i henhold til fordampningstemperaturen på 100 graders design kan ORC-systemet opnå 385 kW strømproduktion, hvilket kan spare 950 tons standardkul og 2.250 tons kuldioxid i løbet af året, samt reducere udledningen af kvælstofoxider, hvilket har en rigtig god effekt af energibesparelse og udledningsreduktion.
Konklusion: I systemdesignet af affaldsforbrænding ved lavtemperatur spildvarmeproduktion skal designeren forstå egenskaberne af forskellige arbejdsvæsker og vælge arbejdsvæsken korrekt i henhold til systemets krav; arbejdsfluidens fordampningstemperatur har en væsentlig indflydelse på elproduktionseffekten, elproduktionseffektiviteten og røggastemperaturen. Betydelig indflydelse bør overvejes grundigt ved valg af arbejdsmedium.
