Приложение на рекуперация на топлина в отоплението на градските зони

Прилагането на оползотворяване на топлината в регионалното отопление по същество е за постигане на каскадно използване и кръгово регенериране на енергия, а основната му стойност се крие в прекъсването на структурното несъответствие между „разхищението на енергия“ и „потреблението за отопление“. В процеса на промишлено производство и градска експлоатация голямо количество отпадна топлина със средна и ниска температура се изхвърля директно в околната среда, което не само причинява загуба на енергия, но също така може да доведе до топлинно замърсяване. Според данни от Комитета за топлоенергетика към Китайската асоциация за енергоспестяване, годишната възстановима остатъчна топлина в националния промишлен сектор е около 1,08 милиарда тона стандартен еквивалент на въглища, от които икономически осъществимият потенциал за възстановяване е около 320 милиона тона стандартни въглища, еквивалентни на 47% от общото енергийно потребление на градското централизирано отопление през 2023 г. Това осигурява достатъчно потенциални източници на топлина за регионално отопление. В сравнение с традиционните режими на отопление, отоплението с рекуперация на топлина не разчита на потреблението на нови изкопаеми горива. Той може само да улавя, пречиства и транспортира неизползвана отпадъчна топлина чрез технологични средства, за да отговори на нуждите от отопление на жителите, търговските и обществените сгради в региона, постигайки двойните цели „спестяване на енергия и намаляване на въглерода“ и „сигурност на препитанието“.

Понастоящем прилагането на технология за оползотворяване на топлината в регионалното отопление е формирало разнообразни сценарии, обхващащи множество области, като промишлена отпадна топлина и градска отпадна топлина, и се адаптира към нуждите от отопление и наличността на ресурси на различни региони. Възстановяването на промишлената отпадна топлина е най-зрелият и широко използван сценарий. Процесните отпадъчни газове, охлаждаща вода, димни газове и друга отпадъчна топлина, генерирана от ключови индустрии с висока консумация на енергия като стомана, цимент, химикали и електричество, могат да бъдат директно свързани към регионалната отоплителна мрежа след целенасочено техническо третиране. Например проектът „Chatting Heat into Jinan“ в провинция Шандонг използва промишлена отпадна топлина от електроцентралата на Liaocheng Xinfa Group като източник на топлина и предава топлинна енергия на Jinan чрез дълга повече от 100 километра топлопроводна мрежа. След достигане на пълен капацитет, тя може да отговори на търсенето на отопление на около 100 милиона квадратни метра в град Джинан. Всеки отоплителен сезон може да замени около 1,299 милиона тона стандартни въглища, да намали емисиите на въглероден диоксид с около 3,56 милиона тона, което се равнява на добавянето на четири нови горски ферми Saihanba за улавяне на въглерод за една година, превръщайки се в еталонен проект за междурегионално отопление с промишлени отпадъци.

Възстановяването на градската отпадъчна топлина осигурява иновативен път за отопление в гъсто населените градски райони, като обхваща нови източници на топлина, като отпадъчна топлина от изгаряне на отпадъци, отпадъчна топлина от центрове за данни и отпадъчна топлина от пречиствателна станция за отпадъчни води. Tianjin Dongli District иновативно възприема технологията за каскадно използване на топлинна енергия за преобразуване на отпадъчната топлина със средна и ниска температура, генерирана от изгаряне на боклук, в източници на отопление. Чрез три-етапен процес на извличане на топлина, отпадъчната топлина се преобразува в 80-градусова топла вода, която се транспортира до отоплителната станция Dabizhuang чрез 12-километров топлопровод, покриващ отоплителна площ от 3 милиона квадратни метра. Това не само оползотворява напълно отпадната топлина, генерирана от ежедневната обработка на 1900 тона битови отпадъци от инсталацията за изгаряне на боклук, но също така директно намалява наполовина разходите за отопление. Един отоплителен сезон спестява около 34 милиона юана субсидии за правителството, постигайки печеливша{10}}ситуация на екологични и икономически ползи. В допълнение, център за данни в Yizhuang, Пекин, използва термопомпена система за възстановяване на отпадната топлина и осигуряване на зимно отопление за 120 000 квадратни метра околни жилищни райони. Годишното оползотворяване на топлина достига 150 000 GJ, намалявайки въглеродните емисии с около 4200 тона, демонстрирайки огромния потенциал на оползотворяването на отпадъчната топлина в новата градска инфраструктура.

Технологичните иновации са основната подкрепа за овластяване на регионалното отопление с възстановяване на топлината. След години на развитие е създадена зряла технологична система за адаптиране към различни типове отпадна топлина, включваща главно термопомпена технология, абсорбционен топлообмен, органичен цикъл на Ранкин (ORC) и система за преобразуване на водна пара при висока-температура. Сред тях термопомпената технология е подходяща за възстановяване и използване на отпадна топлина при ниска-температура (под 100 градуса). Чрез консумирането на малко количество електроенергия ниско{6}}отпадъчната топлина може да се повиши до температура, която може да отговори на нуждите за отопление, с коефициент на енергийна ефективност от 3-4 или повече. Използва се широко в сценарии с-ниска температура на отпадна топлина, като центрове за данни и пречиствателни станции за отпадъчни води; Абсорбционният топлообмен и системата за преобразуване на водна пара с висока{12}}температура е подходяща за средна до висока температура на отпадъчна топлина (над 100 градуса), която може директно да преобразува високотемпературна отпадъчна топлина от промишленото производство в отоплителна енергия без допълнителна топлинна обработка, намалявайки загубата на енергия. В същото време интегрирането на интелигентна технология допълнително подобрява стабилността и ефективността на отоплителните системи с рекуперация на топлина. Въз основа на AI алгоритми, системата за прогнозиране на топлинния товар и динамично управление може да регулира количеството на отопление в реално време според външната температура и потребителското търсене, като избягва загубата на енергия. Прилагането на нови термоакумулиращи материали с промяна на фазата ефективно решава проблема с нестабилното подаване на отпадна топлина и осигурява непрекъснатост на отоплението.