Récupération de chaleur de l'unité de génération de biogaz

1, L'application principale de la récupération de chaleur résiduelle dans les groupes électrogènes au biogaz

La chaleur résiduelle des groupes électrogènes au biogaz provient principalement de deux parties : l'échappement du moteur (température de 350 -550 degrés, représentant 60 à 70 % de la chaleur résiduelle totale), et la chemise de cylindre du moteur et le système de refroidissement de l'huile lubrifiante (température de 80 à 120 degrés, représentant 30 à 40 % de la chaleur résiduelle totale). Grâce à la conception d'un système de recyclage ciblé, cette chaleur résiduelle peut être largement appliquée dans de multiples scénarios, formant une écologie en boucle fermée d'« utilisation de la chaleur résiduelle de la production d'électricité » :

(1) Assurer la production de biogaz : prétraitement des matières premières et chauffage de fermentation

Il s'agit de l'utilisation la plus essentielle de la récupération de chaleur résiduelle, particulièrement adaptée au fonctionnement stable des projets de biogaz-à grande échelle.

Chauffage de la cuve de fermentation : La température optimale pour la fermentation du biogaz est une température moyenne (30-38 degrés) ou une température élevée (50-55 degrés). Les environnements à basse température (régions hivernales ou nordiques) peuvent entraîner une diminution de l’efficacité de la fermentation et une forte réduction de la production de gaz. La chaleur résiduelle récupérée est utilisée pour chauffer le bouillon de fermentation via des échangeurs de chaleur à plaques ou pour assurer une protection à température constante de la cuve de fermentation grâce à un système de circulation d'eau chaude, augmentant ainsi la production de gaz de 20 à 30 % et assurant un approvisionnement stable en carburant pour l'unité d'hiver.

• Prétraitement des matières premières : Certains projets de biogaz utilisent de la paille, du fumier de bétail et d'autres matières premières qui doivent être chauffées pour réaliser la décomposition, l'hydrolyse ou la stérilisation des matières premières. L’eau chaude thermique résiduelle peut être directement utilisée pour le processus de prétraitement des matières premières, réduisant ainsi la consommation d’énergie supplémentaire.

(2) Scénarios industriels et commerciaux : approvisionnement direct en énergie thermique

L'eau chaude-à haute température (80-95 degrés) ou la vapeur (basse pression, 0,3 à 0,6 MPa) générée par la récupération de chaleur résiduelle peut répondre directement aux besoins en énergie thermique de la production industrielle et des bâtiments commerciaux :

Chaleur industrielle : processus de nettoyage, de séchage et de chauffage dans des industries telles que l'agroalimentaire, l'impression et la teinture de textiles, la chimie pharmaceutique, etc. ; Traitement des matières fécales dans les élevages (pasteurisation) et culture à température constante sous serre (chauffage du sol, chauffage de l'air).

Chauffage commercial et de bâtiments : chauffage hivernal pour les parcs industriels, les immeubles de bureaux, les hôpitaux et les écoles ; Alimentation en eau chaude sanitaire pour hôtels et centres commerciaux (pour le lavage et la cuisine) ; Isolation hivernale des datacenters (remplacement du chauffage électrique).

(3) Amélioration de l'énergie : production d'énergie thermique résiduelle et réfrigération

Pour les-projets de production d'électricité à base de biogaz à grande échelle (capacité installée supérieure ou égale à 1 MW), la valorisation énergétique peut être réalisée grâce à des systèmes-haut de gamme de récupération de chaleur résiduelle :

• Production d'énergie thermique résiduelle : grâce à la technologie du cycle de Rankine organique (ORC), les gaz d'échappement à haute température-sont utilisés pour chauffer des fluides de travail organiques (tels que le R245fa), entraînant de petits générateurs à turbine pour produire de l'électricité, augmentant ainsi le taux d'utilisation énergétique global du système à plus de 80 %.

Réfrigération par absorption : en utilisant des unités de réfrigération par absorption au bromure de lithium, la chaleur perdue est convertie en capacité de refroidissement pour le refroidissement de la production industrielle et le refroidissement de la climatisation des bâtiments, permettant ainsi une complémentarité multi-énergie entre "le refroidissement en été, le chauffage en hiver et l'approvisionnement en eau toute l'année".

La technologie de récupération de chaleur résiduelle élargit non seulement les limites des applications de l'énergie du biogaz, mais démontre également de multiples avantages en termes d'économie, de protection de l'environnement et de technologie, devenant ainsi un « outil puissant » pour les projets de production d'électricité à base de biogaz :

(1) Améliorer le taux d’utilisation global de l’énergie et réduire le gaspillage d’énergie

Les projets traditionnels de production d'électricité au biogaz se concentrent uniquement sur la production d'électricité, avec une grande quantité de chaleur perdue directement évacuée et un taux d'utilisation de l'énergie inférieur à 45 %. Grâce à la récupération de la chaleur résiduelle, le taux d'utilisation globale de l'énergie du système peut être augmenté de 75 à 90 %, ce qui équivaut à plus du double de la production d'énergie effective par mètre cube de biogaz. En prenant comme exemple un groupe électrogène au biogaz de 1 MW, la production quotidienne moyenne d'électricité est d'environ 24 000 kilowattheures, et la chaleur résiduelle récupérée peut répondre à la demande de 20 000 mètres carrés de chauffage de bâtiment ou de 500 tonnes d'eau chaude sanitaire par jour, modifiant complètement le mode unique consistant à « produire uniquement de l'électricité et gaspiller de la chaleur ».

(2) Réduire les coûts d’exploitation et améliorer la rentabilité du projet

• Réduire la consommation de carburant : lorsque la chaleur résiduelle est utilisée pour chauffer les cuves de fermentation, elle peut remplacer le chauffage électrique et les chaudières au charbon-/gaz-, réduisant ainsi les coûts d'énergie auxiliaire. Selon les données d'un projet de biogaz de 1,2 MW dans le nord de la Chine, chauffer la cuve de fermentation avec la chaleur résiduelle pendant l'hiver peut permettre d'économiser en moyenne 300 mètres cubes de consommation de gaz naturel par jour et d'économiser environ 600 000 yuans de coûts annuels.

• Augmenter les sources de revenus : l'excès de chaleur résiduelle peut être fourni de l'extérieur (comme le chauffage/l'eau chaude aux entreprises et aux résidents environnants), formant un double revenu « électricité + chaleur », raccourcissant la période de retour sur investissement du projet de 1 à 3 ans. Les revenus de l'énergie thermique de certains projets représentent 30 à 40 % des revenus totaux, améliorant considérablement la capacité à résister aux risques.