Застосування рекуперації тепла в опаленні міських приміщень

Застосування рекуперації тепла в системі регіонального теплопостачання по суті покликане досягти каскадного використання та циклічної регенерації енергії, а її основна цінність полягає в розриві структурної невідповідності між «витратами енергії» та «попитом на опалення». У процесі промислового виробництва та міської експлуатації велика кількість середньо- та низькотемпературного відпрацьованого тепла безпосередньо викидається в навколишнє середовище, що не тільки спричиняє втрати енергії, але й може призвести до теплового забруднення. Згідно з даними Комітету промисловості теплової енергетики Китайської асоціації енергозбереження, щорічне відновлюване залишкове тепло в національному промисловому секторі становить близько 1,08 мільярда тонн стандартного вугільного еквіваленту, з яких економічно доцільний потенціал відновлення становить близько 320 мільйонів тонн стандартного вугілля, що еквівалентно 47% від загального споживання енергії міським централізованим опаленням у 2023 році. Це забезпечує достатні потенційні джерела тепла для регіонального опалення. У порівнянні з традиційними режимами опалення, опалення з рекуперацією тепла не залежить від споживання нових видів викопного палива. Він може лише вловлювати, очищати та транспортувати відпрацьоване тепло за допомогою технологічних засобів, щоб задовольнити потреби в опаленні мешканців, комерційних і громадських будівель у регіоні, досягаючи подвійних цілей «збереження енергії та зменшення викидів» і «безпеки засобів до існування».

В даний час застосування технології рекуперації тепла в регіональному опаленні сформувало різноманітні сценарії, що охоплюють кілька сфер, таких як відпрацьоване тепло промислових і міських відходів, і адаптуються до потреб опалення та забезпеченості ресурсами різних регіонів. Утилізація відпрацьованого промислового тепла є найбільш зрілим і широко використовуваним сценарієм. Відпрацьовані технологічні гази, охолоджуюча вода, димовий газ та інше відпрацьоване тепло, що утворюється ключовими енергоспоживаючими галузями промисловості, такими як сталеливарна, цементна, хімічна та електроенергетична, можуть бути безпосередньо підключені до регіональної тепломережі після цільової технічної обробки. Наприклад, проект «Chatting Heat into Jinan» у провінції Шаньдун використовує промислове відпрацьоване тепло електростанції Liaocheng Xinfa Group як джерело тепла та передає теплову енергію в Цзінань через мережу теплопроводів протяжністю понад 100 кілометрів. Після досягнення повної потужності він зможе задовольнити потребу в опаленні близько 100 мільйонів квадратних метрів у місті Цзінань. Кожен опалювальний сезон може замінити приблизно 1,299 мільйона тонн стандартного вугілля, скоротити викиди вуглекислого газу приблизно на 3,56 мільйона тонн, що еквівалентно доданню чотирьох нових лісових господарств Saihanba для поглинання вуглецю за один рік, ставши еталонним проектом для міжрегіонального опалення промислових відходів.

Утилізація тепла міських відходів забезпечує інноваційний шлях для опалення в густонаселених міських районах, охоплюючи нові джерела тепла, такі як відпрацьоване тепло спалювання відходів, відпрацьоване тепло центрів обробки даних і відпрацьоване тепло стічних вод очисних споруд. Район Тяньцзінь Дунлі інноваційно використовує технологію каскадного використання теплової енергії для перетворення відпрацьованого тепла середньої та низької температури, що утворюється під час спалювання сміття, у джерела опалення. Через три-процес відбору тепла відпрацьоване тепло перетворюється на 80-градусну гарячу воду, яка транспортується до теплової станції Dabizhuang через 12-кілометровий теплопровід, що охоплює опалювальну площу в 3 мільйони квадратних метрів. Це не тільки повністю використовує відпрацьоване тепло, яке утворюється в результаті щоденної переробки 1900 тонн побутового сміття на сміттєспалювальному заводі, але й безпосередньо скорочує витрати на опалення вдвічі. Один опалювальний сезон економить близько 34 мільйонів юанів у вигляді субсидій для уряду, досягаючи безпрограшної екологічної та економічної вигоди. Крім того, центр обробки даних в Ічжуані, Пекін, використовує систему теплового насоса для відновлення відпрацьованого тепла та забезпечення опалення взимку 120 000 квадратних метрів прилеглих житлових районів. Річна рекуперація тепла досягає 150 000 ГДж, скорочуючи викиди вуглецю приблизно на 4200 тонн, демонструючи величезний потенціал використання відпрацьованого тепла в новій міській інфраструктурі.

Технологічні інновації є основною підтримкою для розширення можливостей регіонального теплопостачання з рекуперацією тепла. Після багатьох років розвитку була сформована зріла технологічна система для адаптації до різних типів відпрацьованого тепла, головним чином включаючи технологію теплового насоса, абсорбційний теплообмін, органічний цикл Ренкіна (ORC) і високо{1}}систему перетворення водяної пари. Серед них технологія теплового насоса підходить для рекуперації й утилізації відпрацьованого тепла при низькій-температурі (нижче 100 градусів). Споживаючи невелику кількість електроенергії, низько{6}}відхідне тепло можна підвищити до температури, яка може задовольнити потреби в опаленні, з коефіцієнтом енергоефективності 3-4 або більше. Він широко використовується в сценаріях-відпрацьованого тепла з низькою температурою, таких як центри обробки даних і очисні споруди; Абсорбційний теплообмін і високо{12}}система перетворення водяної пари підходить для відпрацьованого тепла від середньої до високої температури (вище 100 градусів), яка може безпосередньо перетворювати високотемпературне відпрацьоване тепло від промислового виробництва в теплову енергію без додаткової обробки нагрівання, зменшуючи втрати енергії. У той же час інтеграція інтелектуальних технологій додатково підвищує стабільність і ефективність систем опалення з рекуперацією тепла. На основі алгоритмів штучного інтелекту система прогнозування теплового навантаження та динамічного контролю може регулювати кількість тепла в режимі реального часу відповідно до температури зовнішнього повітря та потреб користувача, уникаючи марних витрат енергії. Застосування нових термоакумулюючих матеріалів зі зміною фази ефективно вирішує проблему нестабільної подачі відпрацьованого тепла та забезпечує безперервність опалення.