Analiza i zastosowanie technologii wysoko- i niskotemperaturowej w generatorze pary
1, Definicja rdzenia i termodynamiczne podstawy parametrów wysokich i niskich temperatur
Podział wytwornic pary na wysoką i niską temperaturę nie jest wartością bezwzględną, ale konsensusem branżowym powstałym w oparciu o zasady termodynamiki i praktykę inżynierską. Jej podstawową podstawą jest teoria cyklu Carnota -, w której najwyższa wydajność silnika cieplnego jest określona przez różnicę temperatur pomiędzy źródłem ciepła a źródłem zimna. Im większa różnica temperatur, tym wyższa efektywność konwersji energii cieplnej na energię elektryczną.
(1) Definicja i charakterystyka parametrów wysokotemperaturowych
W przemyśle główna temperatura pary w wysokotemperaturowych wytwornicach pary-jest zwykle definiowana jako 500 stopni lub więcej, a ciśnienie pomocnicze mieści się głównie w zakresie 10 MPa-30 MPa. Niektóre jednostki ultranadkrytyczne mogą nawet osiągnąć temperaturę powyżej 600 stopni lub 25 MPa. Podstawowym celem tego zakresu parametrów jest maksymalizacja różnicy temperatur i promowanie sprawności cieplnej przekraczającej 40%, a nawet przekraczającej 45%. Implementacja parametrów-wysokotemperaturowych opiera się na spalaniu-źródeł energii wysokiej jakości (takich jak węgiel i gaz ziemny) lub reakcjach jądrowych. Woda jest podgrzewana do pary o wysokiej-temperaturze i pod wysokim ciśnieniem w kotłach lub reaktorach, a następnie wprawiana w ruch obrotowy z dużą prędkością w celu wytworzenia energii elektrycznej.
(2) Definicja i charakterystyka parametrów niskotemperaturowych
Główna temperatura pary w niskotemperaturowych wytwornicach pary wynosi zwykle poniżej 300 stopni, a niektóre systemy odzyskiwania ciepła odpadowego mogą ją obniżyć nawet do 80 stopni -250 stopni, przy ciśnieniu często poniżej 2,5 MPa. Podstawową logiką takich systemów nie jest dążenie do maksymalnej wydajności, ale wykorzystanie-energii cieplnej niskiej jakości (takiej jak ciepło odpadowe z przemysłu, energia słoneczna, energia geotermalna) w celu „przekształcenia odpadów w skarb”. Chociaż ich sprawność cieplna wynosi zazwyczaj 10% -25%, potrafią przekształcić pierwotnie zmarnowane ciepło w energię elektryczną, co ma zarówno-oszczędność energii, jak i wartość dla środowiska. Implementacja parametrów niskotemperaturowych-nie opiera się na zużyciu energii o dużej intensywności, ale raczej dostosowuje się do charakterystyki temperaturowej źródeł ciepła niskiej jakości za pomocą specjalnych płynów roboczych lub technologii cyrkulacyjnych.
2, Różnice w ścieżkach technicznych generatorów pary wysoko- i niskotemperaturowej
Różnica parametrów temperaturowych prowadzi bezpośrednio do znacznych różnic w podstawowych elementach, trybach cyklu i konstrukcji systemu wytwornic pary, tworząc dwie zupełnie różne ścieżki techniczne.
(1) Wysokotemperaturowy generator pary: technologiczne dążenie do uzyskania najwyższej wydajności
Wysokotemperaturowe wytwornice pary, reprezentowane przez tradycyjne elektrownie cieplne i jądrowe, mają rdzeń techniczny „odporności na wysoką temperaturę i odporność na wysokie ciśnienie” i osiągają wydajne wytwarzanie energii poprzez ulepszenia materiałów i optymalizację systemu. Jeśli chodzi o podstawowe komponenty, kluczowe wyposażenie, takie jak łopatki turbin i rurociągi kotłów, muszą być wykonane ze specjalnych materiałów, takich jak stopy na bazie niklu i-stal żaroodporna, które są odporne na utlenianie, korozję i zmęczenie w środowiskach o wysokiej temperaturze i wysokim ciśnieniu. Jeśli chodzi o cyrkulację, powszechnie stosuje się cykl Rankine'a, który generuje w bojlerze parę o wysokiej-temperaturze i{3}}ciśnieniu. Po zakończeniu pracy turbiny parowej para spalinowa jest schładzana do wody przez skraplacz, a następnie sprężana przez pompę zasilającą i przesyłana z powrotem do kotła w celu utworzenia obiegu zamkniętego; W projektowaniu systemów wymagane są skomplikowane urządzenia do kontroli temperatury i redukcji ciśnienia, aby zapewnić stabilne parametry pary i uniknąć uszkodzeń urządzeń na skutek wahań temperatury.
3, Panoramiczne scenariusze zastosowań wysoko- i niskotemperaturowych wytwornic pary
Charakterystyka parametrów temperatury decyduje o tym, że scenariusze zastosowań dwóch typów wytwornic pary mają wyraźne granice, obejmujące dwa główne obszary: scentralizowane zasilanie na dużą-skalę i rozproszony odzysk ciepła odpadowego.
(1) Wysokotemperaturowy generator pary: główna siła scentralizowanego zasilania na dużą-skalę
Wysokotemperaturowe generatory pary, charakteryzujące się dużą mocą i wydajnością, stały się głównym wyborem w przypadku scentralizowanego zasilania na dużą-skalową skalę. Jeśli chodzi o scenariusze zastosowań, duże elektrownie cieplne są rozmieszczone głównie na obszarach bogatych w węgiel lub w centrach obciążenia, zaspokajając zapotrzebowanie na energię elektryczną regionalnej produkcji przemysłowej i życia mieszkalnego poprzez wytwarzanie energii cieplnej, o mocy pojedynczej jednostki do jednego miliona kilowatów; Elektrownie jądrowe wykorzystują wysoką gęstość energii paliwa jądrowego i są zlokalizowane na obszarach o wysokim zapotrzebowaniu na energię i wymaganiach środowiskowych, zapewniając regionowi stabilną energię elektryczną przy obciążeniu podstawowym i osiągając zerową emisję dwutlenku węgla.
Ponadto wysokotemperaturowe wytwornice pary- nadają się także do stosowania w dużych elektrowniach przemysłowych, takich jak duże przedsiębiorstwa z branży stalowej, chemicznej i innych. Wytwarzają energię elektryczną poprzez spalanie-wyprodukowanych we własnym zakresie paliw lub wykorzystanie ciepła odpadowego z procesu (sekcja-wysokotemperaturowa), aby zaspokoić własne zapotrzebowanie na energię produkcyjną i zmniejszyć zależność od zewnętrznych zakupów energii.
4, Trend rozwoju branży: wspólna ewolucja ścieżek wysokich i niskich temperatur
Kierując się transformacją energetyczną i celem „podwójnego węgla”, wysoko-i niskotemperaturowe-generatory pary nie są wzajemnie zastępowalne, ale wykazują skoordynowany trend rozwojowy polegający na „-modernizacji na najwyższym poziomie i-rozbudowie na niższym poziomie”.
(1) Ścieżka wysokotemperaturowa: przejście na procesy ultranadkrytyczne i czyste
Wysokotemperaturowe wytwornice pary będą nadal rozwijane w kierunku ultra nadkrytycznych i bliskich zerowej emisji. Z jednej strony dzięki przełomom w technologii materiałowej można jeszcze bardziej zwiększyć temperaturę i ciśnienie pary głównej, promując ciągłą poprawę sprawności cieplnej oraz zmniejszając zużycie energii i emisję dwutlenku węgla na jednostkę wytworzonej energii elektrycznej; Z drugiej strony, łącząc technologię wychwytywania, utylizacji i składowania dwutlenku węgla (CCUS), można osiągnąć niemal zerową emisję z energii cieplnej, dzięki czemu może ona nadal odgrywać stabilizującą rolę w zakresie energii elektrycznej obciążenia podstawowego w strukturze energetycznej przy rosnącym udziale nowej energii.
(2) Ścieżka niskotemperaturowa: ekspansja w kierunku skali i wysoka zdolność adaptacji
Niskotemperaturowe generatory pary zapewnią podwójną możliwość zastosowania-na dużą skalę i modernizacji technologicznej. Pod względem skali zastosowania, wraz z zaostrzeniem polityki-oszczędzania energii w przemyśle i rosnącą świadomością dotyczącą odzyskiwania ciepła odpadowego, niskotemperaturowe generatory ORC-będą spopularyzowane w większej liczbie gałęzi przemysłu, tworząc-rynek wytwarzania energii elektrycznej z ciepła odpadowego na dużą skalę; Jeśli chodzi o unowocześnienie technologiczne, skoncentrujemy się na badaniach i rozwoju nowych i wydajnych płynów roboczych, poprawie efektywności wymiany ciepła i inteligentnym sterowaniu systemami, obniżeniu kosztów wytwarzania energii z ciepła odpadowego w niskiej-temperaturze, poprawie zdolności adaptacji do zasobów ciepła odpadowego o różnych temperaturach i skalach oraz poszerzeniu granicy wykorzystania ultra-ciepła odpadowego o ultraniskiej temperaturze (60–80 stopni).
