废热回收:一种特殊情况

文摘

拉法基水泥厂在Al-Fuhais(约旦)标记的一些能源问题,需要执行站点访问定义,定位和收集所需的信息与能源问题有关。大量的废气中发现浪费能源。移动光斑进入废气导致量化它们可用热含量,然后寻找一个实现恢复驱逐了能量。众多选择,选择发电通过引入有机郎肯循环(兽人)作为中介系统热废气和环境之间的关系。兽人的操作条件进行了优化捕获驱逐了能量。为选定的工作流体(制冷剂r - 123),兽人被发现14.45%的效率。每月回收能量被发现不同范围内的[239.9,271.6]兆瓦。人力资源,这是工厂只有2.66 - 3%的电力消耗。成本节省500000美元(2.82%)的总量每年花在获得电力。

关键字

热、能源、有机郎肯循环(兽人)。

介绍

主要目的是提高能源效率在拉法基工厂回收余热。能源费用对水泥生产有重大的影响。更高效的能源使用会导致减少的钱花在能源;因此,降低生产成本,从而更好的竞争的地方。更节能的经济和环境方面可以看到通过(1]:

•使用任何生产过程中废气的热量是一个关键的角色可以节省成本的冷却和过滤前的废气排放到大气中。

•发电(例如)回收废热将减少电费。更浪费热源形成的电力在电费收缩越大。

•废热回收防止伤害环境通过降低废气的高温。

这个项目是为了寻找一个更高效的能源使用的机会。一旦发现,趋势是各种组件的优化操作条件WHR单位恢复驱逐了能源的最大数量没有单独设计或选择他们。

方法

在Al-Fuhais拉法基水泥厂的一个主要水泥厂在约旦和幸运的是它有余热问题在生产中由于日益增长的需求增加。这鼓励考虑拉法基工厂搬到一个光斑研究的可能性,恢复其余热和将它转换为一个更有用的能量形式。这需要深思熟虑的计划,一个清晰的了解,分析和解决余热问题最好的方法。

下面是拍摄的过程和实施达到最好的结果(图1)。

网站访问

能源问题定义和定位,然后收集所需的数据(图2)。

能源分析

一旦所有能源利用已确定和量化分析开始估计废气被排放的热量含量为了确定可用的能源,可以恢复,因为能量是一个系统环境属性,有必要考虑工厂的地理位置和天气数据而计算可用的能源(数据3和4)。

热力循环选择

在指定的数量从废物废气回收能量,现在很有必要寻找一个实现利用可用的回收能量在手。使用这个服务工厂回收能量需要通过不同的废热回收方法可以实现。发电使用有机郎肯循环(兽人)而不是使用蒸汽兰金循环或Kalina周期因为工厂废热和工厂要求的条件都是在兽人的特性。这使得选择兽人兽人以来废热回收变得更合理的特征往往是最为优化的选择。

建模的兽人

兽人的目的是在稳态工作在亚临界区域。冷凝器饱和温度高于环境温度在夏季的最小差异7°C。等熵泵效率、涡轮等熵和机械效率是已知的(1]。进一步假设:泵吸入口的状态1饱和液体和热交换器有一个指定的有效性。同时,假设没有通过管道压降和热损失和循环组件。的工作流体在进口涡轮(状态3)是饱和蒸汽。等熵效率为不同的组件和热交换器效果如下:

•涡轮等熵效率是85%

•涡轮机的机械效率是85%

•泵的等熵效率是70%

•换热器的效率是85%

工厂的布局后引入兽人如下所示图5。

液的选择

分析了兽人的找到最好的性能,以及工作液体从ASHRAE这样选择standard-34 [2),分为由ASHRAE这样安全分类(3)(表1)。

表1:ASHRAE这样安全分类。

兽人的最佳操作

下面的程序是为了找到最佳操作条件(4)(即工作流体和操作压力)兽人:

•选择低压(冷凝器压力)保持工作流体饱和温度7°C以上的最大环境温度在夏季(八月)。

•上层压力(热交换器压力)不一低于每个流体的临界压力。

•最优选择上每个制冷剂的压力最高的热效率和网络输出得到考虑20°C在涡轮入口流体临界温度以下。

最后,筛选标准的最佳操作条件,兽人被发现通过选择最大热效率,最大净功率输出和最大后第二定律效率比较的最佳操作工作液体(图6)。

结果

保持这个循环操作效率不变,工作流体质量流量控制。控制质量流率取决于热量输入以避免过热或高质量的饱和描绘的涡轮入口。

提到的限制条件下,生成的兽人被考虑获得的净输出功率控制的质量流率和常数在操作效率。以下图7、可视化时回收能量使用r - 123作为工作流体:

成本节约

对兽人使用r - 123,最小和最大数量的热量,可以恢复所示图8。为了利用这种废热中恢复过来,他们是可视化图9作为工厂电力消耗的比例几乎是9 GW。人力资源月度。

根据储蓄的比例,可以节省的成本估计。后联系工厂雷竞技网页版

注意,储蓄是根据每月不同的回收能量。同样的程序被用于年个月以下图10显示的总储蓄被发现每年350000 JD。

投资回收期

兽人的安装成本范围从(2000、4000)美元每千瓦生产(5]。通过上限4000元/千瓦,安装成本的输出功率450千瓦(1278000)美元。

这个投资的回收期(3年8个月)。

结论

•任何形式的浪费能源的来源不一定是无用了。有趣的能量的内容可能在浪费能源尤其是面对温度升高,高振动或巨大的流量。

•即使浪费能源的回收能量似乎很小,它仍然拥有能源的名字。辅助设备的一个可以和/或驱动能源使用的某些行业可以被回收能量覆盖。

•任何浪费能源形式的能量被浪费的内在条件。也必须保证经济复苏方法符合条件浪费能源和能源被浪费的形式转换成更理想的形式。看到在这项研究中,兽人,适用温度范围内的废气和满足的要求将余热转换为电能。

•受许多因素强加的约束条件的废气和环境,优化兽人操作条件得到最大工作输出一些界限内取决于所使用的工作流体。工作流体的选择取决于其热力学和临界点的性质。

尽管回收能量的发电看起来小工厂的总用电量相比,是非常有利可图的和有用的。这一小部分相比足够大工厂的庞大的电力消耗。这同样适用于成本被保存;节约从一小部分巨额资金收益足够大的储蓄。

引用

1. 国际金融公司、废热回收水泥行业市场和供应商分析,国际金融公司(世界银行Droup) Instotute工业生产力,2014。
2. 制冷剂的热物理性质,ASHRAE这样手册——基本面30章,美国社会的供暖、制冷和空调工程师(ASHRAE这样标准委员会),2009年。
3. 名称和安全分类制冷剂,美国社会的供暖、制冷和空调工程师(ASHRAE这样标准委员会),2008年亚特兰大。
4. 每Lundqvist Nouman j .,比较研究和分析的工作液体有机郎肯循环——兽人,k工业工程和管理学院硕士论文egi - 2012 - 086 - msc, 2012年斯德哥尔摩。
5. 鲁斯CJ。概述工业废热回收技术中等温度小于1000ºF,华盛顿州立大学扩展能源计划,WSUEEP09-26 2013。