Toepassing van warmteterugwinning bij verwarming van stedelijke gebieden

De toepassing van warmteterugwinning bij regionale verwarming is in wezen bedoeld om het trapsgewijze gebruik en de circulaire regeneratie van energie te bereiken, en de kernwaarde ervan ligt in het doorbreken van de structurele mismatch tussen ‘energieverspilling’ en ‘warmtevraag’. Tijdens het proces van industriële productie en stedelijke exploitatie wordt een grote hoeveelheid afvalwarmte op middelhoge en lage temperatuur rechtstreeks in het milieu geloosd, wat niet alleen energieverlies veroorzaakt maar ook kan leiden tot hittevervuiling. Volgens gegevens van het Thermal Power Industry Committee van de China Energy Conservation Association bedraagt ​​de jaarlijkse winbare restwarmte in de nationale industriële sector ongeveer 1,08 miljard ton standaard steenkoolequivalent, waarvan het economisch haalbare terugwinningspotentieel ongeveer 320 miljoen ton standaard steenkool bedraagt, wat overeenkomt met 47% van het totale energieverbruik van stedelijke centrale verwarming in 2023. Dit biedt voldoende potentiële warmtebronnen voor regionale verwarming. Vergeleken met traditionele verwarmingsmethoden is verwarming met warmteterugwinning niet afhankelijk van het verbruik van nieuwe fossiele brandstoffen. Het kan alleen met technologische middelen nutteloze afvalwarmte opvangen, zuiveren en transporteren om te voldoen aan de verwarmingsbehoeften van bewoners, commerciële en openbare gebouwen in de regio, waarbij de dubbele doelstellingen van "energiebesparing en koolstofreductie" en "zekerheid van bestaansmiddelen" worden bereikt.

Momenteel heeft de toepassing van warmteterugwinningstechnologie bij regionale verwarming gediversifieerde scenario's opgeleverd, die meerdere gebieden bestrijken, zoals industriële restwarmte en stedelijke afvalwarmte, en zich aanpassen aan de verwarmingsbehoeften en hulpbronnen van verschillende regio's. Terugwinning van industriële restwarmte is het meest volwassen en meest gebruikte scenario. Het procesafvalgas, koelwater, rookgas en andere afvalwarmte die worden gegenereerd door belangrijke energieverbruikende industrieën zoals staal, cement, chemie en elektriciteit kunnen na gerichte technische behandeling rechtstreeks worden aangesloten op het regionale verwarmingsnetwerk. Het project "Chatting Heat into Jinan" in de provincie Shandong gebruikt bijvoorbeeld industriële restwarmte van de elektriciteitscentrale van de Liaocheng Xinfa Group als warmtebron en zendt warmte-energie naar Jinan via een meer dan 100 kilometer lang verwarmingspijpleidingnetwerk. Nadat de volledige capaciteit is bereikt, kan het voldoen aan de verwarmingsvraag van ongeveer 100 miljoen vierkante meter in Jinan City. Elk stookseizoen kan ongeveer 1,299 miljoen ton standaardsteenkool vervangen en de CO2-uitstoot met ongeveer 3,56 miljoen ton verminderen, wat overeenkomt met het toevoegen van vier nieuwe Saihanba-bosboerderijen voor koolstofopslag in één jaar, en een benchmarkproject worden voor interregionale verwarming van industriële afvalwarmte.

De terugwinning van stedelijke afvalwarmte biedt een innovatief pad voor verwarming in dichtbevolkte stedelijke gebieden, waarbij nieuwe warmtebronnen worden gebruikt, zoals restwarmte van afvalverbranding, restwarmte van datacentra en afvalwaterzuiveringsinstallaties. Tianjin Dongli District maakt op innovatieve wijze gebruik van de technologie voor het gebruik van thermische energiecascades om de afvalwarmte op middelhoge en lage temperatuur die wordt gegenereerd door afvalverbranding om te zetten in verwarmingsbronnen. Via een warmte-extractieproces in drie- fasen wordt de afvalwarmte omgezet in warm water van 80 graden, dat via een verwarmingspijpleiding van 12 kilometer naar het verwarmingsstation van Dabizhuang wordt getransporteerd, met een verwarmingsoppervlak van 3 miljoen vierkante meter. Hierdoor wordt niet alleen volledig gebruik gemaakt van de restwarmte die wordt gegenereerd door de dagelijkse verwerking van 1900 ton huishoudelijk afval door de afvalverbrandingsinstallatie, maar worden ook de verwarmingskosten direct gehalveerd. Eén stookseizoen bespaart de overheid ongeveer 34 miljoen yuan aan subsidies, waardoor een win-winsituatie van ecologische en economische voordelen wordt bereikt. Daarnaast maakt een datacenter in Yizhuang, Beijing, gebruik van een warmtepompsysteem om restwarmte terug te winnen en in de winter verwarming te leveren voor 120.000 vierkante meter aan omliggende woongebieden. De jaarlijkse warmteterugwinning bereikt 150.000 GJ, waardoor de CO2-uitstoot met ongeveer 4200 ton wordt verminderd, wat het enorme potentieel aantoont van het gebruik van restwarmte in de nieuwe stedelijke infrastructuur.

Technologische innovatie is de belangrijkste steun voor het versterken van regionale verwarming met warmteterugwinning. Na jaren van ontwikkeling is er een volwassen technologiesysteem gevormd dat zich kan aanpassen aan verschillende soorten afvalwarmte, waaronder voornamelijk warmtepomptechnologie, absorptiewarmte-uitwisseling, organische Rankine-cyclus (ORC) en hoge- water-stoomconversiesystemen. Onder hen is de warmtepomptechnologie geschikt voor het terugwinnen en gebruiken van afvalwarmte op lage- temperatuur (onder 100 graden). Door een kleine hoeveelheid elektriciteit te verbruiken, kan afvalwarmte van lage-kwaliteit worden verhoogd tot een temperatuur die aan de verwarmingsbehoeften kan voldoen, met een energie-efficiëntieverhouding van 3-4 of meer. Het wordt veel gebruikt in afvalwarmtescenario's met lage- temperaturen, zoals datacenters en rioolwaterzuiveringsinstallaties; Het systeem voor absorptiewarmte-uitwisseling en water-stoomconversie op hoge temperatuur- is geschikt voor afvalwarmte op middelhoge tot hoge temperatuur (boven 100 graden ), waarmee afvalwarmte op hoge temperatuur van de industriële productie rechtstreeks kan worden omgezet in verwarmingsenergie zonder extra verwarmingsbehandeling, waardoor het energieverlies wordt verminderd. Tegelijkertijd verbetert de integratie van intelligente technologie de stabiliteit en efficiëntie van verwarmingssystemen met warmteterugwinning verder. Op basis van AI-algoritmen kunnen de voorspelling van de warmtebelasting en het dynamische regelsysteem de verwarmingshoeveelheid in realtime aanpassen aan de buitentemperatuur en de vraag van de gebruiker, waardoor energieverspilling wordt vermeden. De toepassing van nieuwe thermische opslagmaterialen met faseverandering lost op effectieve wijze het pijnpunt van de onstabiele toevoer van afvalwarmte op en zorgt voor continuïteit van de verwarming.