Lág-viðnám útblástursvarmaskiptir fyrir ORC-undirstaða úrgangshitaendurvinnslukerfis

Endurheimt úrgangshita frá útblástursstraumum iðnaðar er orðin ein skilvirkasta leiðin til að bæta orkuafköst, draga úr eldsneytisnotkun og draga úr CO₂ útblæstri. Meðal þeirra tækni sem notuð er til að breyta lágum- til meðal-afgangshita í nytsamlegt afl, er Organic Rankine Cycle (ORC) áberandi fyrir áreiðanleika og getu til að starfa við lægra hitastig en hefðbundin gufukerfi.

Mikilvægur þáttur í hvers kyns endurheimtarkerfi sem byggir á ORC- er útblástursvarmaskipti, sem ber ábyrgð á að flytja varmaorku frá heitum útblástursloftum yfir í ORC-vinnsluvökvann. Fyrir margar uppsetningar-svo sem vélar, katla, ofna og iðnaðarferli-alágt-viðnámútblástursvarmaskiptir er nauðsynlegur til að viðhalda réttu dragi, lágmarka orkunotkun viftu og tryggja stöðugan árangur kerfisins.

 

Þessi grein útskýrir hvað lág-viðnám varmaskiptir fyrir útblástursloft er, hvers vegna hann er mikilvægur fyrir ORC kerfi og hvernig á að velja einn fyrir mikla-skilvirkni, lítið-viðhald.

 

Hvað er lágt-útblástursvarmaskipti?

Lág-varmaskiptir er hannaður til að draga hámarksvarma úr útblásturslofttegundum án þess að valda verulegu þrýstingsfalli í útblásturskerfinu. Þrýstifall er mikilvægt vegna þess að:

Of mikil viðnám neyðir viftur eða dragkerfi til að vinna meira.

Aukið viftuálag þýðir meiri rafmagnsnotkun.

Of mikið dragtap getur truflað brunastöðugleika eða dregið úr afköstum vélar/ketils.

Mikil viðnám eykur hættuna á bakþrýstingi sem getur skemmt búnað.

Með því að lágmarka flæðisviðnám, viðhalda þessir varmaskiptar öruggum dráttarskilyrðum á meðan þeir skila enn hitaorku sem ORC uppgufunartækið krefst.

Hvers vegna lág-hönnun skiptir máli fyrir ORC-kerfi

Til að ORC virki á skilvirkan hátt þarf það stöðugt og fyrirsjáanlegt framboð af hita. Útblástursvarmaskiptir verður að geta:

Meðhöndla mikið gasmagn á hóflegum hraða

Þolir háan hita

Veitir stöðuga hitaskyldu yfir breytileg álagsskilyrði

Forðastu gróðursetningu og sótsöfnun

Virkar án þess að skerða drög

Ef skiptarinn veldur of miklu þrýstingsfalli getur ORC kerfið fengið ófullnægjandi hita, sem dregur úr skilvirkni orkuframleiðslu. Í sumum tilfellum draga rekstraraðilar úr ORC álagi eða fara framhjá skiptanum til að vernda andstreymisbúnað-sem leiðir til sóunar á hita og tekjutapi.

 

Helstu hönnunareiginleikar lágt-varmaskiptara

1. Stórir rennslisrásir

Ofstórir gasgöng leyfa útblásturslofti að fara í gegnum með minni hraða, sem dregur úr núningstapi og þrýstingsfalli. Þetta er sérstaklega mikilvægt fyrir kerfi með agnahleðslu, svo sem dísilvélar eða lífmassakatla.

2. Bjartsýni ugga rúmfræði (eða engir uggar yfirleitt)

Lítill uggaþéttleiki

Breiður uggahalli

Hár vélrænni styrkur

Þetta dregur úr hættunni á að sót safnist upp-og auðveldara er að þrífa skiptinguna.

3. Stórt hitaflutningsyfirborð

Vegna þess að minnkun viðnáms dregur venjulega úr gas-varmaflutningi, bæta hönnuðir það upp með því að auka heildaryfirborðið til að viðhalda hitaskyldu.

4. Efni sem þola tæringu og gróður

Það fer eftir samsetningu útblástursloftsins, efni geta verið:

Ryðfrítt stál (304, 316L)

Duplex eða super duplex ryðfríu stáli

Nikkel-undirstaða málmblöndur fyrir ætandi þéttingu

5. Auðvelt viðhaldsaðgangur

Fyrir sót-myndandi kerfi eru aðgangsportar, færanlegar plötur og sót-blástursskot nauðsynleg til að viðhalda afköstum hitaflutnings.

 

Dæmigert forrit

Lítið-afgasvarmaskipti eru tilvalin fyrir:

Gas- og dísilvélar

Gatúrbínur

Lífmassakatlar

Iðnaðarofnar og ofnar

Brennsluofnar

Samsett varma- og orkukerfi (CHP).

Í mörgum þessara kerfa er mikilvægara að viðhalda stöðugu dragi eða vernda forþjöppur og brunahólf en að hámarka þéttleika-og þess vegna er hönnun með lágt-viðnám valin.

 

Hvernig varmi endurheimtur styður ORC hringrásina

Í ORC-kerfi, þjónar útblástursvarmaskiptir sem uppgufunartæki eða forhitari fyrir vinnuvökvann. Varmaorka sem endurheimt er úr útblæstrinum er flutt yfir í sérhæfðan lífrænan vökva (eins og R245fa, R1233zd, pentan eða tólúen), sem síðan gufar upp og knýr hverfla til að framleiða rafmagn.

Því meira magn af endurheimtanlegum varma, og því stöðugra framboð hans, því hærra er rafmagnsframleiðsla ORC. Þetta er ástæðan fyrir því að hár-afkastamikill og lítill-varmaskiptir hefur bein áhrif á arðsemi ORC kerfisins.

 

Lág-viðnám útblástursvarmaskipta eru mikilvægur þáttur í skilvirkum ORC-afgangshitaendurvinnslukerfum. Með því að lágmarka þrýstingsfall, bæta áreiðanleika og tryggja stöðugan hitaflutning hámarka þeir ORC-afköst og vernda andstreymisbúnað gegn skaðlegum bakþrýstingi.