Recuperação de calor da unidade geradora de biogás

1, A principal aplicação da recuperação de calor residual em grupos geradores de biogás

O calor residual dos grupos geradores de biogás vem principalmente de duas partes: o escapamento do motor (temperatura 350-550 graus, representando 60% -70% do calor residual total) e a camisa do cilindro do motor e o sistema de resfriamento do óleo lubrificante (temperatura 80-120 graus, representando 30% -40% do calor residual total). Através do projeto de um sistema de reciclagem direcionado, esse calor residual pode ser amplamente aplicado em vários cenários, formando uma ecologia de circuito fechado de "utilização de calor residual na geração de energia":

(1) Garantir a produção de biogás: pré-tratamento de matérias-primas e aquecimento de fermentação

Este é o uso mais essencial da recuperação de calor residual, especialmente adequado para a operação estável de projetos de biogás em grande-escala.

Aquecimento do tanque de fermentação: A temperatura ideal para a fermentação do biogás é temperatura média (30-38 graus) ou alta temperatura (50-55 graus). Ambientes de baixa temperatura (regiões de inverno ou norte) podem levar a uma diminuição na eficiência da fermentação e a uma redução acentuada na produção de gás. O calor residual recuperado é usado para aquecer o caldo de fermentação através de trocadores de calor de placas ou para fornecer proteção de temperatura constante para o tanque de fermentação através de um sistema de circulação de água quente, aumentando a produção de gás em 20% -30% e garantindo um fornecimento estável de combustível para a unidade de inverno.

• Pré-tratamento de matérias-primas: Alguns projectos de biogás utilizam palha, estrume animal e outras matérias-primas, que necessitam de ser aquecidas para conseguir a decomposição, hidrólise ou esterilização das matérias-primas. A água quente residual pode ser utilizada diretamente no processo de pré-tratamento da matéria-prima, reduzindo o consumo adicional de energia.

(2) Cenários Industriais e Comerciais: Fornecimento Direto de Energia Térmica

A água quente-de alta temperatura (80-95 graus) ou vapor (baixa pressão, 0,3-0,6 MPa) gerado pela recuperação de calor residual pode atender diretamente às necessidades de energia térmica da produção industrial e edifícios comerciais:

Calor industrial: processos de limpeza, secagem e aquecimento em indústrias como processamento de alimentos, impressão e tingimento de têxteis, produtos químicos farmacêuticos, etc; Tratamento fecal em granjas de criação (pasteurização) e cultivo em temperatura constante em estufas (aquecimento do solo, aquecimento do ar).

Aquecimento comercial e predial: aquecimento de inverno para parques industriais, edifícios de escritórios, hospitais e escolas; Fornecimento de água quente sanitária para hotéis e centros comerciais (para lavagem e cozinha); Isolamento de inverno para data centers (em substituição ao aquecimento elétrico).

(3) Atualização Energética: Geração de Energia Calor Residual e Refrigeração

Para projetos de geração de energia a biogás em grande-escala (capacidade instalada maior ou igual a 1 MW), a atualização energética pode ser alcançada por meio de sistemas-de recuperação de calor residual de alta tecnologia:

• Geração de energia térmica residual: usando a tecnologia de ciclo Rankine orgânico (ORC), gases de exaustão-de alta temperatura são usados ​​para aquecer fluidos de trabalho orgânicos (como R245fa), acionando pequenos geradores de turbina para gerar eletricidade, aumentando a taxa geral de utilização de energia do sistema para mais de 80%.

Refrigeração por absorção: Ao usar unidades de refrigeração por absorção de brometo de lítio, o calor residual é convertido em capacidade de resfriamento para resfriamento de produção industrial e resfriamento de ar condicionado predial, alcançando complementaridade multienergética de "resfriamento no verão, aquecimento no inverno e abastecimento de água-durante todo o ano".

A tecnologia de recuperação de calor residual não apenas expande os limites de aplicação da energia do biogás, mas também demonstra múltiplas vantagens em termos de economia, proteção ambiental e tecnologia, tornando-se uma "ferramenta poderosa" para projetos de geração de energia a biogás:

(1) Melhorar a taxa de utilização abrangente de energia e reduzir o desperdício de energia

Os projetos tradicionais de geração de energia a biogás concentram-se apenas na produção de eletricidade, com uma grande quantidade de calor residual descarregado diretamente e uma taxa de utilização de energia inferior a 45%. Através da recuperação de calor residual, a taxa abrangente de utilização de energia do sistema pode ser aumentada para 75% -90%, o que equivale a mais do que duplicar a produção efectiva de energia por metro cúbico de biogás. Tomando como exemplo o conjunto gerador de biogás de 1 MW, a geração média diária de energia é de cerca de 24.000 quilowatts-hora, e o calor residual recuperado pode atender à demanda de 20.000 metros quadrados de aquecimento predial ou 500 toneladas de água quente doméstica por dia, mudando completamente o modo único de "apenas gerar eletricidade, desperdiçando calor".

(2) Reduzir os custos operacionais e aumentar a rentabilidade do projeto

• Reduzir o consumo de combustível: quando o calor residual é usado para aquecer tanques de fermentação, ele pode substituir o aquecimento elétrico e as caldeiras a carvão/gás-, reduzindo os custos de energia auxiliar. De acordo com dados de um projeto de biogás de 1,2 MW no norte da China, o aquecimento do tanque de fermentação com calor residual durante o inverno pode economizar em média 300 metros cúbicos de consumo de gás natural por dia e economizar aproximadamente 600.000 yuans em custos anuais.

• Aumentar as fontes de receitas: O excesso de calor residual pode ser fornecido externamente (como aquecimento/água quente às empresas e residentes circundantes), formando um rendimento duplo de "eletricidade+calor", encurtando o período de retorno do investimento do projeto em 1-3 anos. As receitas de energia térmica de alguns projetos representam 30% -40% da receita total, aumentando significativamente a capacidade de resistência aos riscos.