火力发电厂:能源效率和对环境的尊重

0
280

对于食品行业来说,能效升级意味着降低成本和环境影响。市场上有几种解决方案:燃烧器、节能器、电容器和ORC模块。能源诊断和联产及三联产工厂的重要性。

食品和饮料行业需要大量的热量:用于空调、工作环境的温度调节、蒸汽生产和制冷等。市场上有几种蒸汽发生器。选择最适合加工需求的一种需要考虑整个生产结构的研究,评估几个因素,其中最重要的是工作压力和生产能力,即以吨/小时计算的蒸汽产生能力,对于食品公司通常高达20吨/小时。低压发电机可达1bar,中压发电机可达15bar,高压发电机超过15bar。

蒸汽发生器

食品和饮料公司是蒸汽的主要用户,蒸汽也是一种配料。原因有很多:蒸汽是无菌的,具有热愈合效果,因此最大限度地减少了可能存在的潜在致病微生物对健康和卫生的风险。它还最小限度地改变了食品的化学、物理和感官特征,同时增加了其保质期。另一个主要优点是对整个产品的处理是统一的。

与食品直接接触的蒸汽必须不含不良物质和微生物纯度。蒸汽作为间接加热流体的情况则不同。在这种情况下,重要的不是检查蒸汽的质量,而是检查系统的完整性,以避免可能出现的污染和腐蚀现象。食品工业中使用最广泛的锅炉是火管蒸汽发生器或水管发生器。火管蒸汽发生器处理大量的水,允许极大的灵活性在使用,更简单的管理和减少维护。

气体产生的热量通过热传导传递到管壁,再从管壁传递到水,水变成蒸汽。它们允许在很短的时间内满足非常高的蒸汽需求。产生的蒸汽质量高,饱和值接近机组:实际上的“干”蒸汽通过系统中的蒸汽疏水阀减少锅炉回流来节省能源。在水管发电机中,水流入管道,并被燃烧器产生的热量直接加热。食品公司可能会选择甲烷气体冷凝锅炉来生产热水,有时与太阳能热板一起使用。

冷凝锅炉回收并利用废气和水蒸汽中所含的热量,将其转化为能量。因此,利用正常情况下应该被消耗掉的能量是可能的。现代蒸汽发电厂和冷凝锅炉都配备了储存和脱气系统、减压系统,特别注重节能和环保,因为节能设备使工厂降低了运行成本。

在任何情况下,绝缘必须是这样的,以防止热量损失,并保持高达96%的高效率;因此,不仅锅炉本体,而且烟箱、门和液压接头都是绝缘的。能量回收系统可以回收热量,否则这些热量会被废气和冷凝物消散。最后,水处理系统降低了结垢和腐蚀的风险,符合UNI EN 12953-10(烟管发生器)和UNI EN 12952-12(水管发生器)的要求。

在选择蒸汽发生器时,应考虑所需的功率、生产和运行压力、效率、氮氧化物排放等技术、能源和后勤信息。越来越多的食品公司正在从水管蒸汽锅炉或更过时的柴油发电站转移到中高压烟管蒸汽发生器和太阳能热冷凝锅炉,以及热电联产和三联产工厂,可以同时提供电力和热量。

能源效率升级

食品公司可以依靠该行业的专业人士来选择各种能源效率升级。在市场上,有发电机提供95-96%的收益率由于根据第1号法令提供了用于回收热能的省煤器和氧气控制燃烧器。2017年11月15日183(对第152/2006号法令的修改),根据该法令,对于功率输出大于1160千瓦和额定热输入大于1500千瓦的工厂,其发电机的热输出大于750千瓦,提供燃烧控制系统,用于自动调节空气-燃料比。

燃烧器的功能是通过将固体、液体或气体燃料与空气中的氧气混合来燃烧它们。燃烧器具有块状结构,可以轻松适应不同的需求和多种用途的灵活性。燃烧器运行需要考虑的一个参数是所使用的燃料,可以是气体、油、甲烷、液化气。如果空气在进入燃烧室前与气体混合,那么燃气燃烧器可以是强制空气燃烧器;如果空气在进入燃烧室后被吸入,则可以是吸气空气燃烧器。市场上有混合或双燃料燃烧器,即能够同时使用气体和另一种液体或气体燃料。

除了提供更大的便利,工业双燃料燃烧器还提供持续的服务,这在食品公司中很受欢迎,他们有时会24小时工作。火管燃烧器还可以配备逆变器技术,这进一步节省和减少了废气的排放。逆变器,实际上,确保提供所需的空气流量,不浪费能源和较低的能源成本。其他设备通过增加发电机的输出来节约能源。这方面的一个例子是利用烟气热预热锅炉给水的省煤器。

它的实施可能会导致工厂性能提高5%。另一方面,冷凝器是一种从烟气冷凝中回收低温热量的交换器,可以安装在省煤器的下游,效率提高7%。许多具有正确技术的发电机还可以避免合格操作员的持续监督。硬件和软件能够智能地管理产热系统,以最大效率和有意识地利用系统本身的能量。

兽人模块

食品工业使用大量的热量针对不同的生产工艺。热能生产以热水和蒸汽的形式产生,不仅用于房屋的供暖,也用于基本的工业过程,如原料和食品的烹饪、巴氏杀菌和灭菌。然而,在传统的蒸汽系统中会损失一些热量。最现代化的装置可以在甚至低于沸点的温度下恢复热量水。

由于安装了ORC(有机朗肯循环)模块,即基于闭环热力学循环发电和热电的系统,热回收可以在生产线上的几个点进行。它们用于从低至中温热源(通常在80至350°C之间)产生能量,否则这些能量将被分散。使用有机物质,而不是蒸汽,如工作液。

这是因为,它们的沸点比水低,蒸汽压力比水高,从低温源发电效率更高。不同的ORC模块,串联或并联,以及不同热级别的有机物质,以最大限度地提高效率。市场上有几种解决方案,适用于不同的食品行业。例如,在沼气厂中,通过ORC模块,可以从燃烧烟气和冷却水中回收热量。

能源诊断

根据2020年7月14日的立法法令,第73号,执行指令(欧盟)2018/2002修订指令2012/27/EU的能源效率,能源诊断对能源效率也很重要。欧盟指令是欧盟范围内的一揽子立法的一部分,即“清洁能源一揽子计划”,该计划为实现欧洲新的2030年能源和气候目标设定了监管框架。该指令更新了大公司和能源密集型公司执行能源审计义务的规则。

能源诊断旨在确定对工厂和建筑物的干预措施,以减少消耗。这些干预措施按照优先顺序进行排序,这使得公司可以从投资的经济角度和成本/效益方面选择最有利的干预措施,以获得更大的投资经济回报。

用于供暖和生产热水和蒸汽的能源,以及锅炉和所有能源生产工厂的规格,也是能源诊断研究的一部分。对食品公司来说,正确的能源效率之路意味着降低成本和环境影响。

热电联产和三产

越来越多的食品公司依赖热电联产和三联产工厂。热电联产可以利用吸热发动机散热产生的热量,从同一工厂产生电能和热量。回收的能量可以在各种工业过程中重复使用。热电联产节省了天然气,这是能源的主要来源,以提高工厂的效率和显著减少消耗。

另一个重要的好处是减少燃烧产生的有害物质的排放,如氮氧化物、硫、一氧化碳、复合碳氢化合物等。在食品工业中应用最广泛的是涡轮热电联产,因为它产生更多的蒸汽产生的热量,例如用于巴氏杀菌。热电联产节省燃料,释放更少的CO2融入环境,使用清洁燃料,提高能源系统的效率。在食品工业中,除了热电联产,三产联产也越来越多地使用。

除了产生电和热,它还产生制冷能,可用于维持某些房间的温度或用于需要低温的生产过程。热电联产装置可以与溴化锂吸收器相结合,由于发动机的废热,它可以在不低于5°/6°的温度下产生冷水。或者,也可以使用氨吸收剂,与前者不同,氨吸收剂达到零度以下的温度。

这种类型的吸收器的主要部件有:解吸器、冷凝器、蒸发器和吸收器。使用的是水和氨的混合物。氨是一种制冷剂,而水是一种吸附剂。在解吸器中,适当地使用热水、蒸汽或透热油来蒸发氨并将其与水分离,水将在冷凝器中凝结,将热量传递给冷却水。液氨在蒸发器中蒸发,冷却冰箱,液氨可以是乙二醇水,也可以是氨。循环再次开始,制冷剂的蒸汽被吸收器中的水吸收,重新构成水和氨的溶液,将被泵入解吸器,以此类推。