Rekuperacija plinske toplote po plinskih motorjih za proizvodnjo vroče vode
Rekuperacija plinske toplote po plinskih motorjih za proizvodnjo vroče vode
Plinski motorji (npr. Naravni plin, bioplini) med delovanjem ustvarijo veliko količino odpadne toplote -, ki običajno predstavljajo 30% –50% celotnega vnosa energije goriva. Večino te odpadne toplote nosijo iz izpušnega plina (temperatura običajno 350 stopinj –600 stopinj) in hladilna voda jakne cilindra. Obnavljanje izpušnih toplote za izdelavo vroče vode je strošek - učinkovita energija - varčevalna rešitev, njegovo jedro pa je pri ujemanju ustreznega toplotnega izmenjevalnika toplote toplote na delovne značilnosti motorja.
Sistem uporablja toplotni izmenjevalec za prenos občutljive toplote visoke - temperaturnega izpušnega plina iz plinskega motorja na nizko - temperaturna voda, dvig temperature vode na zahtevano "tople vode" standardno (običajno 50 stopinj –90 stopinj, odvisno od potreb, kot so potrebe, kot so segrevanje, industrijska procesna voda ali domača voda ali domača voda). Postopek sledi trem ključnim korakom:
1. korak: Zasnova poti izpušnih plinov in pretoka vode
Stran izpušnih plinov: Visoka - Temperaturni izpušni plini (350 stopinj –600 stopinj) iz izpušnega razdelilnika plinskega motorja se vnese v izpušno komoro toplotnega izmenjevalnika (ponavadi "strani lupine" ali "cevi", odvisno od vrste izmenjevalnika). Teče skozi površino prenosa toplote (npr. Plačane cevi) in sprošča toploto, ohlajen izpušni plin (temperatura pa je padla na 120 stopinj –200 stopinj, da se izognemo koroziji rosice), ki se je končno izpustil skozi dimnik.
Vodna stran: nizka - temperatura naredi - po vodi (npr. 15 stopinj –30 stopinj) se črpa v vodno komoro toplotnega izmenjevalnika (nasprotna pot pretoka izpušnega plina). Absorbira toploto iz izpušnega plina skozi površino prenosa toplote, ogrevana voda (50 stopinj –90 stopinj) pa se pošlje v rezervoar za shranjevanje tople vode ali neposredno na končnega uporabnika (npr. Ogrevalni sistemi, industrijske delavnice).
2. korak: Mehanizem prenosa toplote
Prenos toplote se zgodi skozi steno cevi toplotnega izmenjevalnika (ali plavuti površino). Postopek ima tri stopnje:
Konvekcija od izpušnih plinov do površine prenosa toplote: visoka - temperaturni izpušni plini tečejo po površini in s prisilno konvekcijo prenašajo toploto na kovinsko steno.
Prevodnost skozi površino prenosa toplote: toplota se izvaja skozi kovinsko cev/plavuti (npr. Ogljikovo jeklo, nerjavno jeklo) do notranje strani v stiku z vodo.
Konvekcija s površine prenosa toplote v vodo: nizka - temperaturna voda teče znotraj cevi, absorbira toploto s stene s prisilno konvekcijo in narašča pri temperaturi.
3. korak: sistemski pomožni nadzor
Za zagotovitev varnosti in učinkovitosti je sistem opremljen s ključnimi kontrolami:
Nadzor temperature: Senzorji spremljajo temperaturo dovoda/izpušnega plina in temperaturo iztočne vode. Če je temperatura izpušnih plinov prenizka (tveganje za korozijo rosišča) ali je temperatura tople vode previsoka (tveganje za skaliranje), sistem prilagodi pretok vode ali zaobide del izpušnega plina.
Nadzor pretoka vode: spremenljivka - frekvenčna črpalka prilagodi pretok vode glede na obremenitev motorja (temperatura izpušnih plinov se spreminja glede na obremenitev), da se stabilizira temperatura iztoka tople vode.
Zaščita tlaka: Na vodni strani sta nameščena tlačna reliefna ventila in merilnik tlaka, da se prepreči nadtlak, ki jo povzroča širitev vode.
Preprečevanje korozije rosilne točke: Če izpušni plini vsebuje kisle komponente (npr. BioGas motorji lahko proizvajajo H₂s), se temperatura izpušnih plinov toplotnega izmenjevalnika nadzira nad točko kisle rosice (običajno 120 stopinj –150 stopinj), da se izognete kondenzaciji kisle vode na kovinski površini.
Tipični scenariji aplikacije
SISTEMI SOBENERACIJA (SPTE):
Plinski motorji proizvajajo elektriko za tovarne, skupnosti ali podatkovne centre, medtem ko se toplota izpušnih plinov obnavlja, da se proizvede vroče vode za:
Industrijska procesna voda (npr. Predelava hrane, barvanje tekstila).
Stanovanjsko/komercialno ogrevanje (prek radiatorjev ali talnega ogrevanja).
Bioplin Engineering:
Motorji bioplina kurljivi bioplin (od živinorejskega gnoja ali organskih odpadkov) za proizvodnjo električne energije, toplota izpušnih plinov pa se uporablja za:
Toplotni bioplinski digesterji (vzdržujte 35 stopinj –40 stopinj za mezofilno fermentacijo, izboljšanje donosa bioplina).
Zagotovite toplo vodo za čiščenje na kmetijah ali osebje.
Majhni porazdeljeni energetski sistemi:
Za hotele, bolnišnice ali šole: toplota izpušnih plinskih motorjev proizvede toplo vodo za vsakodnevno uporabo (kopanje, čiščenje) in pomožno ogrevanje, kar zmanjšuje odvisnost od komunalne oskrbe s toploto.
