Application de la récupération de chaleur dans la production combinée de chaleur et d'électricité et dans la triple alimentation

I. Production combinée de chaleur et d'électricité (CHP) et tri-génération : scénarios d'application de base de la récupération de chaleur

1. Production combinée de chaleur et d'électricité (CHP) : co-production d'électricité et de chaleur
La cogénération est un mode d'approvisionnement énergétique très efficace qui génère d'abord de l'électricité, puis utilise de la chaleur : la combustion de combustible produit de la vapeur à haute-température et haute-pression pour entraîner une turbine/un générateur afin de produire de l'électricité de haute-qualité. La chaleur perdue à moyenne- et basse-température après la production d'électricité (vapeur d'extraction, eau de chemise de cylindre, gaz de combustion) n'est pas directement condensée ni évacuée, mais est collectée via des dispositifs de récupération de chaleur pour être utilisée dans le chauffage urbain, le chauffage de processus industriels et l'approvisionnement en eau chaude domestique.

Mode de production séparé traditionnel : l'efficacité de la production d'électricité est d'environ 35 % à 45 %, avec une grande quantité de chaleur perdue étant évacuée dans l'air avec les tours de refroidissement/gaz de combustion ;

Mode CHP : la récupération de chaleur augmente l'efficacité énergétique globale de 70 à 90 %, doublant presque la consommation de combustible.

2. Refroidissement, chauffage et électricité combinés (CCHP) : couverture complète de l'électricité, du chauffage et du refroidissement

CCHP ajoute un composant de refroidissement de la chaleur perdue au système de cogénération de chaleur et d'électricité (CHP) existant, réalisant ainsi « une machine, trois utilisations » : la chaleur de haute qualité-est prioritaire pour la production d'électricité ; la chaleur perdue à moyenne-température est utilisée pour le chauffage/la production de vapeur ; la chaleur perdue à basse température-alimente les refroidisseurs à absorption (principalement au bromure de lithium) pour le refroidissement.

Pas de-hors-saison : fournit du chauffage en hiver, de la climatisation en été, ainsi que de l'eau chaude et de l'électricité pendant les saisons de transition, optimisant ainsi l'utilisation de la chaleur perdue et atteignant une efficacité énergétique globale de plus de 85 %.

2, Technologie de récupération de chaleur : principes, voies et équipements de base
La récupération de chaleur suit le principe de « adaptation de la température et utilisation en cascade » et est classée et récupérée en fonction de la qualité de la chaleur perdue, correspondant avec précision à la demande énergétique.
1. Récupération de chaleur résiduelle à haute température (au-dessus de 400 degrés)
Source : Gaz de combustion des turbines à gaz/moteurs à combustion interne, gaz d'échappement des turbines ;
Méthode de recyclage : La chaudière à chaleur résiduaire génère de la vapeur, qui peut être utilisée pour la production d'électricité et l'approvisionnement en vapeur de processus industriels ;
Valeur : la chaleur résiduelle de haute qualité est directement convertie en vapeur/électricité de grande valeur, augmentant ainsi les revenus du système.
2. Récupération de chaleur résiduelle à température moyenne (100-300 degrés)
Source : Extraction de turbine à vapeur, eau de chemise de cylindre de moteur, gaz de combustion à température moyenne ;
Méthode de recyclage : Chauffer l'eau du réseau de chauffage avec un échangeur de chaleur, préchauffer l'eau d'alimentation de la chaudière et piloter une machine frigorifique au bromure de lithium à double effet ;
Valeur : satisfaction stable des besoins de chauffage, d'eau chaude centralisée et de refroidissement-de taille moyenne, en remplacement des chaudières/réfrigération électrique traditionnelles.
3. Récupération de chaleur perdue à basse température (inférieure à 100 degrés)
Source : chaleur de condensation des fumées, dissipation thermique de la tour de refroidissement, eau de retour du réseau de chaleur ;
Méthodes de recyclage : pompe à chaleur à absorption, échangeur de chaleur en acier fluoroplastique, dispositif de récupération de chaleur résiduelle par condensation ;
Percée : Réduisez la température des gaz d'échappement de 120 degrés à moins de 30 degrés, récupérez la chaleur latente de vaporisation et augmentez la capacité de chauffage de 20 à 50 %.
Équipement de récupération de chaleur de base
Chaudière à chaleur résiduelle : récupère les gaz de combustion pour produire de la vapeur, adaptée aux turbines à gaz/vapeur ;
Échangeur de chaleur gaz de combustion/eau : gaz de combustion à basse-température, récupération de la chaleur résiduelle des eaux de chemise de cylindre, résistance à la corrosion et résistance à l'accumulation de poussière ;
Machine frigorifique à absorption : alimentée par la chaleur résiduelle et fournie avec une consommation électrique nulle pour le refroidissement ;
Pompe à chaleur à absorption : augmenter la température de la chaleur perdue de faible qualité-pour obtenir une « chaleur perdue en chaleur utilisable » ;
Système de contrôle intelligent : prévision de charge, répartition dynamique du froid, du chaud et du chauffage électrique pour maintenir une efficacité énergétique optimale.

3, La triple valeur apportée par la récupération de chaleur : efficacité énergétique, économie et protection de l'environnement
1. Bond en matière d’efficacité énergétique : du « gaspillage » à « l’épuisement »
Production d’électricité traditionnelle : environ 60 % de la chaleur est perdue ; Efficacité énergétique globale après récupération de chaleur * * Supérieure ou égale à 80 % * * ;
Triple alimentation : la réfrigération à chaleur résiduelle remplace la réfrigération électrique, réduisant ainsi la consommation d'énergie de réfrigération de plus de 40 % ;
Récupération en profondeur de la chaleur résiduelle : récupération complète de la chaleur résiduelle des gaz d'échappement et de la chaleur de condensation, augmentant ainsi l'efficacité de l'utilisation de l'énergie de 10 à 15 %.
2. Réduction des coûts économiques : raccourcissez le recouvrement des coûts et augmentez continuellement l’efficacité
Réduire les coûts de carburant de 30 à 50 % et diminuer la capacité installée des chaudières et des unités de réfrigération ;
Approvisionnement énergétique distribué à proximité pour réduire les pertes dans les réseaux de transport et de distribution/chaleur ;
Projets de construction commerciale/publique : récupérez l'investissement de rénovation dans un délai de 3 à 6 ans, économisant ainsi des dizaines à des millions de yuans en coûts de consommation d'énergie par an.
3. Faible émission de carbone et protection de l’environnement : parvenir à une double norme de réduction des émissions de carbone et de réduction de la pollution
Avec le même approvisionnement énergétique, les émissions de CO ₂ peuvent être réduites de 40 à 60 % ;
Réduire l'installation de chaudières décentralisées et d'unités de réfrigération électriques, entraînant une diminution significative des émissions de NO ₓ, de SO ₂ et de poussières ;
La récupération simultanée de la chaleur perdue provenant de la condensation des gaz de combustion permet d'obtenir un blanchiment et un dépoussiérage, améliorant ainsi l'apparence environnementale.

4, Scénarios d'application typiques et cas pratiques
1. Parc industriel : chaleur résiduelle industrielle + cogénération
Mode : production d'énergie par turbine à gaz/moteur à combustion interne → Chaudière à chaleur résiduelle pour produire de la vapeur de traitement → Chauffage/refroidissement de la chaleur résiduelle à basse température ;
Effet : Efficacité énergétique globale * * Supérieure ou égale à 85 % * *, remplaçant les chaudières autonomes, économisant des milliers de tonnes de charbon standard par an.
2. Grands bâtiments publics (complexes commerciaux/hôpitaux/aéroports)
Cas : Chengdu Wanda Plaza et un hôpital tertiaire adoptent un moteur à combustion interne à gaz + une unité de chaleur résiduaire au bromure de lithium ;
Effet : donner la priorité à l'utilisation de la chaleur perdue pour le refroidissement/le chauffage et compléter l'énergie lorsqu'elle est insuffisante ; Économies annuelles de près de 3 000 tonnes de charbon standard et réduction de plus de 12 000 tonnes d'émissions de CO₂.
3. Stations énergétiques régionales : approvisionnement énergétique centralisé au niveau de la ville
Mode : Cycle combiné gaz+récupération de chaleur profonde des gaz de combustion+pompe à chaleur à absorption ;
Effet : Couvre des centaines de milliers de mètres carrés de demande de refroidissement, de chauffage et d'électricité, avec un taux d'utilisation de la chaleur résiduelle de plus de 90 %, devenant ainsi une référence en matière d'énergie à faible teneur en carbone dans les villes.
4. Transformation en flexibilité des centrales électriques : découplage thermique-électrique
Technologie : Échappement de turbine à vapeur/chaleur résiduelle des gaz de combustion + pompe à chaleur à grande absorption ;
Valeur : maintenir l'approvisionnement en chaleur tout en réduisant la production d'électricité, en améliorant la capacité d'écrêtement des pics de 10 à 20 % et en éliminant la contrainte de « la chaleur détermine l'électricité ».

5, Tendances technologiques et orientations de développement
Utilisation approfondie de la chaleur résiduelle : production d'énergie thermique résiduelle à basse-température (ORC), récupération de la condensation des gaz de combustion à très-température, permettant de "manger à sec et d'évacuer" ;
Intégration complémentaire multi-énergies : récupération de chaleur + couplage photovoltaïque/stockage d'énergie/biomasse, construction d'un système énergétique global zéro carbone ;
Régulation intelligente : jumeau numérique, prévision de charge, fonctionnement optimisé par l'IA, maintien de l'efficacité énergétique la plus élevée dans toutes les conditions de fonctionnement ;
Miniaturisation des équipements : microturbines, unités de récupération de chaleur modulaires, adaptées aux bâtiments de petite et moyenne taille-et aux scénarios distribués.