Analýza a aplikácia technológie vysokej a nízkej teploty pre generátor pary

1, Definícia jadra a termodynamický základ parametrov vysokých a nízkych teplôt

Vysokoteplotné a nízkoteplotné rozdelenie parogenerátorov nie je absolútnou hodnotou, ale priemyselným konsenzom vytvoreným na základe termodynamických princípov a inžinierskej praxe. Jeho základom je teória Carnotovho cyklu - najvyššia účinnosť tepelného motora je určená teplotným rozdielom medzi zdrojom tepla a zdrojom chladu. Čím väčší je teplotný rozdiel, tým vyššia je účinnosť premeny tepelnej energie na elektrickú energiu.

(1) Definícia a charakteristiky parametrov vysokej teploty

V priemyselnej oblasti je hlavná teplota pary vysokoteplotných parných generátorov zvyčajne definovaná ako 500 stupňov alebo viac a podporný tlak je väčšinou v rozsahu 10MPa-30MPa. Niektoré ultra superkritické jednotky môžu dokonca dosiahnuť viac ako 600 stupňov alebo 25 MPa. Hlavným cieľom tohto rozsahu parametrov je maximalizovať teplotný rozdiel a podporiť tepelnú účinnosť tak, aby presiahla 40 % alebo dokonca presiahla 45 %. Implementácia-vysokoteplotných parametrov závisí od spaľovania-kvalitných zdrojov energie (ako je uhlie a zemný plyn) alebo jadrových reakcií. Voda sa ohrieva na vysokú-teplotu a vysokotlakovú paru prostredníctvom kotlov alebo reaktorov a potom sa otáča vysokou rýchlosťou, aby sa vyrábala elektrina.

(2) Definícia a charakteristiky parametrov nízkych teplôt

Hlavná teplota pary v nízkoteplotných generátoroch pary je zvyčajne nižšia ako 300 stupňov a niektoré systémy spätného získavania odpadového tepla ju môžu dokonca znížiť na 80 stupňov -250 stupňov, pričom tlak je často nižší ako 2,5 MPa. Základnou logikou takýchto systémov nie je dosiahnuť maximálnu efektivitu, ale využívať nízkokvalitnú tepelnú energiu (napríklad priemyselné odpadové teplo, solárnu energiu, geotermálnu energiu) na dosiahnutie „premeny odpadu na poklad“. Aj keď je ich tepelná účinnosť vo všeobecnosti medzi 10 % -25 %, dokážu premeniť pôvodne premárnené teplo na elektrickú energiu, čo má energetickú-úsporu aj environmentálnu hodnotu. Implementácia nízkoteplotných parametrov{14}}nespolieha na vysokú spotrebu energie, ale skôr sa prispôsobuje teplotným charakteristikám nízkokvalitných zdrojov tepla pomocou špeciálnych pracovných kvapalín alebo cirkulačných technológií.

2, Rozdiely v technických dráhach vysokoteplotných a nízkoteplotných parných generátorov

Rozdiel v teplotných parametroch priamo vedie k výrazným rozdielom v základných komponentoch, režimoch cyklu a systémovej konštrukcii parogenerátorov, ktoré tvoria dve úplne odlišné technické cesty.

(1) Vysokoteplotný parný generátor: technologické úsilie o maximálnu účinnosť

Vysokoteplotné parné generátory, reprezentované tradičnými tepelnými a jadrovými elektrárňami, majú technické jadro „odolnosť voči vysokým teplotám a vysokému tlaku“ a dosahujú efektívnu výrobu energie prostredníctvom modernizácie materiálov a optimalizácie systému. Kľúčové zariadenia, ako sú lopatky turbín a potrubia kotlov, musia na základných komponentoch používať špeciálne materiály, ako sú zliatiny na báze niklu a tepelne-oceľ odolná voči oxidácii, korózii a únave vo vysokoteplotnom a vysokotlakovom prostredí. Pokiaľ ide o cirkuláciu, bežne sa používa Rankinov cyklus, ktorý prostredníctvom kotla generuje paru s vysokou-teplotou a{3}}tlakom. Potom, čo parná turbína pracuje, odpadová para sa ochladí na vodu pomocou kondenzátora a potom sa natlakuje napájacím čerpadlom a pošle sa späť do kotla, aby sa vytvoril uzavretý cyklus; Pri návrhu systému sú potrebné komplexné zariadenia na reguláciu teploty a zníženie tlaku, aby sa zabezpečili stabilné parametre pary a zabránilo sa poškodeniu zariadenia v dôsledku kolísania teploty.

3, Panoramatické aplikačné scenáre vysoko a nízkoteplotných parných generátorov

Charakteristiky teplotných parametrov určujú, že aplikačné scenáre dvoch typov parných generátorov majú jasné hranice a pokrývajú dve hlavné oblasti: veľkoplošné{0}}centrálne napájanie a distribuované zhodnocovanie odpadového tepla.

(1) Vysokoteplotný parný generátor: hlavná sila pre veľké-centrálne napájanie

Vysokoteplotné parné generátory so svojimi výhodami vysokého výkonu a účinnosti sa stali základnou voľbou pre veľké-centrálne napájanie. Pokiaľ ide o aplikačné scenáre, veľké tepelné elektrárne sú rozmiestnené najmä v oblastiach bohatých na uhlie alebo v centrách zaťaženia, pričom uspokojujú potreby elektrickej energie regionálnej priemyselnej výroby a rezidenčného života prostredníctvom výroby tepelnej energie, s jednotkovou kapacitou do jedného milióna kilowattov; Jadrové elektrárne sa spoliehajú na vysokú energetickú hustotu jadrového paliva a nachádzajú sa v oblastiach s vysokou energetickou náročnosťou a environmentálnymi požiadavkami, poskytujú stabilnú elektrinu základného zaťaženia pre región a blížia sa k nulovým emisiám uhlíka.

Okrem toho sú vysokoteplotné parné generátory vhodné aj pre veľké priemyselné elektrárne, ktoré vlastnia, ako sú veľké podniky v oceliarskom, chemickom a inom priemysle. Vyrábajú elektrinu spaľovaním palív, ktoré si vlastnoručne vyrobili, alebo využívajú odpadové teplo z procesu (vysokoteplotná sekcia) na uspokojenie vlastných potrieb výroby elektrickej energie a zníženie závislosti od externých nákupov energie.

4, Trend rozvoja priemyslu: Kolaboratívna evolúcia vysokoteplotných a nízkoteplotných dráh

Na základe energetického prechodu a cieľa „dvojakého uhlíka“ nie sú vysokoteplotné a nízkoteplotné{1}}parné generátory vzájomne nahraditeľné, ale vykazujú koordinovaný vývojový trend „špičkovej{2}}inovácie a nízkej{3}}expanzie“.

(1) Vysokoteplotná dráha: modernizácia smerom k ultra superkritickým a čistým procesom

Vysokoteplotné parné generátory sa budú naďalej vyvíjať smerom k ultra superkritickým a takmer nulovým emisiám. Na jednej strane sa vďaka prelomom v materiálovej technológii môže ďalej zvyšovať teplota a tlak hlavnej pary, čím sa podporuje neustále zlepšovanie tepelnej účinnosti a znižuje sa spotreba energie a emisie uhlíka na jednotku výroby elektriny; Na druhej strane, kombináciou technológie zachytávania, využívania a ukladania uhlíka (CCUS) možno dosiahnuť takmer nulové emisie z tepelnej energie, čo jej umožňuje stále zohrávať stabilizačnú úlohu v základnom zaťažení elektriny v energetickej štruktúre so zvyšujúcim sa podielom novej energie.

(2) Nízkoteplotná dráha: rozšírenie smerom k rozsahu a vysokej prispôsobivosti

Nízkoteplotné parné generátory prinesú dvojitú príležitosť-v rozsiahlej aplikácii a technologickej modernizácii. Pokiaľ ide o rozsah aplikácií, so sprísňovaním zásad úspory priemyselnej energie-a zvyšujúceho sa povedomia o zhodnocovaní odpadového tepla, nízkoteplotné generátory ORC-budú popularizovať vo viacerých odvetviach a vytvoria-rozsiahly trh výroby energie z odpadového tepla; Z hľadiska technologického vylepšovania sa zameriame na výskum a vývoj nových a efektívnych pracovných kvapalín, zlepšenie účinnosti výmeny tepla a inteligentné riadenie systémov, znižovanie nákladov na nízkoteplotnú výrobu energie odpadového tepla, zlepšenie adaptability na zdroje odpadového tepla rôznych teplôt a rozsahov a rozšírenie hranice využitia ultra-nízkoteplotného odpadového tepla (60 stupňov).