要旨： ごみ焼却施設の日常運転では大量の排ガスが発生し、その排ガス中の低温廃熱が発電価値を有します。 この論文は、廃棄物焼却プラントにおける排ガスの低温廃熱発電技術を改善する方法を分析し、さまざまな作動流体の特性を研究し、発電の全体的な効率を向上させるためのパラメータを調整する方法を分析します。
キーワード: 廃棄物焼却プラント。 排ガスの低温廃熱。 発電
はじめに: 現在、廃棄物処理の主な方法は廃棄物焼却です。 焼却プロセスで発生する熱を発電に使用することで、エネルギーのリサイクルを実現し、排出量を削減し、環境保護要件を満たすことができます。 廃熱資源の有効な回収手段となります。 現在、廃棄物焼却施設の煙突入口における排ガスの温度は約 150 度であり、比較的大きな廃熱損失が発生します。 低沸点有機作動流体発電に有機ランキンサイクルを利用すると、低温廃熱を効果的に回収でき、低品位熱エネルギーの利用に大きなメリットがあります。 、二酸化炭素と窒素酸化物の排出を削減できます。
1 廃棄物焼却廃熱発電の概要
焼却はゴミ処理の主要な方法の 1 つです。 ゴミの中の廃棄物を焼却して二酸化炭素と水にし、発生する廃熱を発電に利用することができます。 焼却は埋め立てや堆肥化に比べて省スペースで済むため、ごみ処理の主流となっています。 焼却法では大量の廃熱が発生するため、廃熱を利用して発電することも廃棄物焼却の発展方向の一つとなっています。 廃熱は二次エネルギーに属し、主に生産プロセスで放出される利用可能な熱エネルギーを指します。 500度以上）廃熱を利用できます。 ごみ焼却工場の煙突入口の約150度の廃熱は低温廃熱であり、ランキンサイクルに入れて発電することができます。
2 廃棄物焼却低温廃熱発電プロセス
2.1 廃棄物焼却低温廃熱発電プロセスのプロセスフロー
廃棄物焼却低温廃熱発電システムは、廃棄物受入システム、廃棄物焼却システム、熱エネルギー利用システム、排ガス処理システム、炉灰・スラグ処理システムから構成される。 廃棄物焼却発電所では、廃棄物がプラントに入った後、計量台で計量され、荷降ろしホールに送られます。 廃棄物の発熱量を増やすために、ゴミ箱内の廃棄物は 5-7 日間発酵され、廃棄物は吊り上げられて廃棄物焼却プラントを形成します。 浸出水は特別な浸出水プールに集められ、発酵した浸出水はゴミホッパーに捕らえられます。 廃棄物の焼却は専用の焼却炉で行われ、乾燥部の火格子、燃焼部の火格子、燃焼部の火格子を通して完全燃焼させます。 2秒以上。
中温および高温の廃熱を使用する場合、廃棄物焼却からの排ガスは廃熱ボイラーに入り、ボイラーの加熱面を介して熱を伝達し、次にボイラーの作動流体を加熱し、作動流体の蒸発によりボイラーが駆動されます。電気を発生させる蒸気タービンユニット。 排ガス処理作業では、廃熱ボイラーから排出された排ガスを半乾式脱酸反応塔の回転噴霧器に導入し、排ガス中の酸性物質をアルカリ性液体に吸収させます。 その後の排ガスは活性炭注入システム、布袋を通過します。集塵機が排出煙突に入った後、煙突上のオンライン監視システムが排出プロセスを監視します。
2.2 排ガス廃熱利用ORCシステム
廃熱ボイラーから排出される排ガスは、脱酸、除塵等により浄化された後の排ガス温度は約150度となり、低温の廃熱をさらに利用することができます。 排ガス低温廃熱利用のORCシステムでは、有機作動流体を使用してランキンサイクルを実行します。 システム構成を図1に示します。有機作動流体は蒸発器で定圧下で熱を吸収し、膨張機で断熱仕事を行います。 熱は凝縮器で一定圧力で放出され、最後に作動流体ポンプで断熱圧縮が行われ、元のパワーサイクルプロセスに戻ります。 有機作動流体を使用すると、低温廃熱をより有効に利用でき、システムのエネルギー利用効率が向上し、二酸化炭素の排出量を削減できます。 排出された蒸気を液体に凝縮して、エネルギー回収の目的を達成することができます。
3 廃棄物焼却低温排ガス廃熱発電の作動媒体の選択
3.1 作動媒体選択の基本原則
ORC 発電システムの作動流体の選択は非常に重要であり、作動流体の経済性、安全性、技術性を選択プロセスで十分に考慮する必要があります。 作動流体は、臨界温度と臨界圧力が低く、蒸気過熱要件が低く、粘度が低く、体積比が小さくなければなりません。 良い互換性。
作動流体は、性能要件に加えて環境保護の要件も満たさなければならず、作動流体の毒性を制御し、化学的安定性の要件を満たす必要があります。
3.2 排ガス廃熱利用ORCシステム
作動流体を選択する際に最も重要なことは作動流体の熱力学的特性であり、これによって装置のサイズ、安定性、環境保護レベルが決まります。 とても経済的です。 この記事では、一般的に使用される作動油 R245fa、R600a、および R601a を比較します。 図 1 と図 2 は、それぞれシステムの構成とサイクルに対応する Ts 線図です。 有機作動流体は蒸発器で一定圧力で熱を吸収し（4-1プロセス）、次に膨張機で断熱膨張して仕事を行います（1-2プロセス）。したがって、発電機を駆動して電気を生成し、消耗した流体は蒸気は凝縮器で一定圧力で熱を放出し（2-3プロセス）、最後に作動流体ポンプで断熱圧縮を実行し（4-1プロセス）、その後蒸発器に戻って有機ランキンサイクルを完了します。
図1 ORC廃熱発電
図 2 ORC サイクル Ts
1-2 プロセスは断熱作業プロセスであり、仕事の計算式は次のとおりです。
2-3 定圧発熱プロセス、発熱は次のとおりです。
3-4 プロセスは断熱圧縮プロセスです。
4-1 プロセスは定圧吸熱プロセスであり、吸熱は次のとおりです。
システムのサイクル熱効率は次のとおりです。
3.3 計算結果の分析
ORC システムの正味出力は、蒸発温度の上昇とともに最初に増加し、その後減少します。 図 3 に示すように、蒸発温度範囲内では、3 つの作動流体の最大正味出力は 385kW、365kW、および 350kW であり、3 つの作動流体は正味出力での最大温度に達します。 90度。 作動流体のパラメータデータによると、作動流体の臨界温度が低いほど、システムの正味出力が大きくなり、より高い蒸発温度が必要となります。 したがって、より高いシステム出力を得るには、臨界温度がより低い作動媒体を選択する必要があります。
図3 発電量と蒸発温度の関係
図 4 の結果によれば、システムの熱効率は蒸発温度の上昇とともに増加します。 蒸発温度が同じ場合、作動流体の臨界温度が上昇するにつれてシステムの熱効率は徐々に低下します。
図4 蒸発温度による発電効率の変化
ORC システムの排気ガス温度と蒸発温度の関係を図 5 に示します。蒸発温度の上昇に伴って、システムの排気ガス温度も上昇します。 同じ蒸発温度の下では、作動流体の臨界温度が低くなるほど、システムの排気ガス温度も低くなります。
図5 蒸発温度による排ガス温度の変化
上記の分析の後、ORC システムの蒸発温度は 70-11 度に制御される必要があり、システムの正味出力仕事は最大値になります。 環境に対する作動流体の潜在的価値を総合的に分析した結果、R600a作動流体を使用することがより効果的です。100度の蒸発温度によると、ORCシステムは385kWの発電量を得ることができ、950トンのエネルギーを節約できます。年間を通じて標準石炭と2,250トンの二酸化炭素を排出し、窒素酸化物の排出を削減し、省エネと排出削減に非常に優れた効果をもたらします。
結論：廃棄物焼却低温廃熱発電のシステム設計において、設計者はさまざまな作動流体の特性を理解し、システムの要件に従って作動流体を正しく選択する必要があります。 作動流体の蒸発温度は、発電電力、発電効率、排ガス温度に大きな影響を与えます。 影響が大きいため、使用媒体を選択する際には総合的に考慮する必要があります。
