Анализ и приложение на високо- и нискотемпературна технология за парогенератор

1, Дефиниция на ядрото и термодинамична основа на параметрите на висока и ниска температура

Разделянето на парогенераторите с висока и ниска температура не е абсолютна стойност, а индустриален консенсус, формиран въз основа на термодинамични принципи и инженерна практика. Основната му основа е теорията за цикъла на Карно - най-високата ефективност на топлинния двигател се определя от температурната разлика между източника на топлина и източника на студ. Колкото по-голяма е температурната разлика, толкова по-висока е ефективността на преобразуване на топлинната енергия в електрическа.

(1) Определение и характеристики на високотемпературни параметри

В промишленото поле основната температура на парата на високо{0}}температурните парогенератори обикновено се определя като 500 градуса или повече, а поддържащото налягане е предимно в диапазона от 10MPa-30MPa. Някои свръхкритични единици могат дори да достигнат над 600 градуса или 25MPa. Основната цел на този диапазон от параметри е да се увеличи максимално температурната разлика и да се насърчи топлинната ефективност да надхвърли 40% или дори да достигне над 45%. Прилагането на високи-температурни параметри разчита на изгаряне на високо{14}}енергийни източници (като въглища и природен газ) или ядрени реакции. Водата се нагрява до висока-температура и пара под високо налягане чрез котли или реактори и след това се задвижва да се върти с висока скорост, за да генерира електричество.

(2) Определение и характеристики на нискотемпературните параметри

Основната температура на парата на ниско{0}}температурните парогенератори обикновено е под 300 градуса, а някои системи за оползотворяване на отпадна топлина дори могат да я понижат до 80 градуса -250 градуса, с налягане често под 2,5 MPa. Основната логика на такива системи не е да се преследва максимална ефективност, а да се използва ниско{10}}качествена топлинна енергия (като промишлена отпадна топлина, слънчева енергия, геотермална енергия), за да се постигне „превръщане на отпадъците в съкровище“. Въпреки че тяхната топлинна ефективност обикновено е между 10% -25%, те могат да преобразуват първоначално изразходваната топлина в електрическа енергия, която има както-спестяваща енергия, така и екологична стойност. Прилагането на нискотемпературни-температурни параметри не разчита на потребление на енергия с висок интензитет, а по-скоро се адаптира към температурните характеристики на нискокачествени източници на топлина чрез специални работни течности или циркулационни технологии.

2, Разлики в техническите пътища на високотемпературните и нискотемпературните парогенератори

Разликата в температурните параметри директно води до значителни разлики в основните компоненти, режимите на цикъла и дизайна на системата на парогенераторите, образувайки два напълно различни технически пътя.

(1) Високотемпературен парогенератор: технологичен стремеж към максимална ефективност

Високотемпературните парогенератори, представени от традиционните термични и ядрени електроцентрали, имат техническата същност на "устойчивост на висока температура и устойчивост на високо налягане" и постигат ефективно производство на електроенергия чрез подобрения на материалите и оптимизиране на системата. Относно основните компоненти, ключово оборудване като турбинни лопатки и тръбопроводи на котли трябва да използва специални материали като сплави на основата на никел и топло{1}}устойчива стомана, за да издържа на окисляване, корозия и умора при висока температура и високо налягане; По отношение на циркулацията обикновено се използва цикълът на Ранкин, който генерира пара с висока-температура и високо{3}}налягане през котел. След като парната турбина заработи, отработената пара се охлажда във вода от кондензатор, след което се подлага на налягане от захранваща помпа и се изпраща обратно в котела, за да образува затворен цикъл; При проектирането на системата са необходими сложни устройства за контрол на температурата и намаляване на налягането, за да се осигурят стабилни параметри на парата и да се избегне повреда на оборудването поради температурни колебания.

3, Сценарии за панорамно приложение на парогенератори с висока и ниска температура

Характеристиките на температурните параметри определят, че сценариите на приложение на два типа парогенератори имат ясни граници, обхващащи две основни области: широкомащабно централизирано захранване и разпределено възстановяване на отпадната топлина.

(1) Високотемпературен парогенератор: основната сила за-мащабно централизирано захранване

Високотемпературните парогенератори, с техните предимства на висока мощност и ефективност, се превърнаха в основния избор за-мащабно централизирано захранване. По отношение на сценариите на приложение, големите топлоелектрически централи са разпределени главно в богати на въглища райони или товарни центрове, задоволявайки нуждите от електроенергия на регионалното промишлено производство и жилищния живот чрез производство на топлинна енергия, с единичен капацитет на единица до един милион киловата; Атомните електроцентрали разчитат на високата енергийна плътност на ядреното гориво и са разположени в райони с високо енергийно търсене и екологични изисквания, като осигуряват стабилно основно електричество за региона и се доближават до нулеви въглеродни емисии.

Освен това високотемпературните парогенератори са подходящи и за големи промишлени собствени електроцентрали, като например големи предприятия в стоманодобивната, химическата и други индустрии. Те генерират електричество чрез изгаряне на собствено -произведени горива или използване на отпадна топлина от процеса (секция с висока-температура), за да задоволят собствените си производствени нужди от електричество и да намалят зависимостта от външни покупки на енергия.

4, Тенденция на развитие на промишлеността: Съвместна еволюция на пътеките при висока и ниска температура

Водени от енергийния преход и целта за „двоен въглерод“, високо-температурните и ниско-температурните парогенератори не са взаимозаменяеми, но показват координирана тенденция на развитие на „висок-обновяване и ниско-разширение“.

(1) Високотемпературен път: надграждане към ултра суперкритични и чисти процеси

Високотемпературните парогенератори ще продължат да се развиват към свръхкритични и почти нулеви емисии. От една страна, чрез пробиви в технологията на материалите, основната температура и налягане на парата могат да бъдат допълнително увеличени, насърчавайки непрекъснато подобряване на топлинната ефективност и намаляване на потреблението на енергия и въглеродните емисии на единица генерирана електроенергия; От друга страна, чрез комбиниране на технологията за улавяне, използване и съхранение на въглероден диоксид (CCUS) могат да се постигнат почти нулеви емисии от топлинна енергия, позволявайки й да продължи да играе стабилизираща роля в базовото електричество в енергийната структура с нарастващ дял нова енергия.

(2) Нискотемпературен път: разширяване към мащаб и висока адаптивност

Нискотемпературните парогенератори ще въведат двойна възможност за-широкомащабно приложение и технологично надграждане. По отношение на мащаба на приложение, със затягането на политиките за-спестяване на промишлена енергия и нарастващата осведоменост за оползотворяването на отпадната топлина, ниско{3}}температурните генератори ORC ще бъдат популяризирани в повече индустрии, образувайки широко{4}}мащабен пазар за генериране на отпадна топлинна енергия; По отношение на технологичното надграждане, ние ще се съсредоточим върху изследването и разработването на нови и ефективни работни течности, подобряването на ефективността на топлообмена и интелигентното управление на системите, намаляване на разходите за генериране на отпадна топлинна енергия при ниска-температура, подобряване на адаптивността към отпадъчни топлинни ресурси с различни температури и мащаби и разширяване на границата на използване на ултра-нискотемпературна отпадна топлина (60 градуса -80 градуса).