Hitageymslutækni: bæta skilvirkni alhliða nýtingar á varmaorku
Um þessar mundir er í mörgum orkunýtingarkerfum mótsögn á milli orkuframboðs og eftirspurnarmisræmis, sem veldur óeðlilegri orkunýtingu og mikilli sóun. Orkunýting eins og sólarorka og iðnaðarúrgangshiti er lág, sem eyðir ekki aðeins auðlindum heldur veldur einnig óhverfandi varmamengun í andrúmsloftinu.
Af þessum sökum er bætt orkuumbreyting og nýting orðið stórt mál sem lönd verða að setja í forgang til að innleiða sjálfbæra þróunaráætlanir, og þróun varmageymslutækni fyrir alhliða og skilvirka notkun varmaorku er afar mikilvæg.
Næg auðlindir í boði
Sólarorka er mikilvægasti grunnorkugjafinn meðal endurnýjanlegra orkugjafa. Það er"ótæmandi og ótæmandi" og er víða dreift og mengunarlaust. Það er hagkvæm hrein orka. Sólin getur losað orku upp á 391×1021 kW á sekúndu. Jafnvel þótt orkan sem geislað er upp á yfirborð jarðar sé aðeins einn-2,2 milljarðasti hennar jafngildir það 80.000 sinnum meiri orkuframleiðslu í heiminum'. landið mitt er tiltölulega ríkt land í sólarorku. Meira en tveir þriðju hlutar landsins eru með árlega sólargeislun sem er meira en 6 GJ·m2 og árlegar sólskinsstundir meira en 2.200 klst. Árleg sólargeislaorka sem yfirborð jarðar fær í mínu landi er um 50×1019 kJ, sem jafngildir 170 milljörðum tonna af venjulegum kolum. Svo miklar sólarorkuauðlindir veita einnig góð skilyrði fyrir þróun og nýtingu lands's á sólarorkuframleiðslu. Iðnaðarúrgangshiti kemur aðallega frá iðnaði eins og málmvinnslu, byggingarefni og efnum. Tölfræði árið 2010 sýndi að hitaauðlindir iðnaðarúrgangs voru allt að 67% af heildareldsneytishitanum, þar af náði endurheimtingarhlutfallið 60%. Hins vegar er heildarnýtingarhlutfall úrgangshitaauðlinda í mínu landi lágt og úrgangshitanýtingarhlutfall stórra járn- og stálfyrirtækja er um 30%. ~50%.
Það er mikið pláss fyrir umbætur í nýtingarhlutfalli iðnaðarúrgangshitaauðlinda í mínu landi. Tökum málmvinnsluiðnaðinn sem dæmi. Árið 2010 var framleiðsla á hrástáli í landinu mínu 627 milljónir tonna. Orkan í útblástursloftinu sem framleitt var jafngildir 30 milljónum tonna af venjulegu koli og magn stálgjallis sem framleitt var var um það bil 280 milljónir tonna og varmaorkan sem innihélt jafngildir 10 milljónum tonna af venjulegum kolum. . Sem stendur er nýtingarhlutfall útblástursvarma í innlendum járn- og stálfyrirtækjum um 30% og nýtingarhlutfall úrgangshita úr járni og stáli er næstum núll. Ef hægt er að auka nýtingarhlutfall afgangshita útblásturs í 90% og auka nýtingarhlutfall afgangshita úr stálgjalli í 60%, er hægt að spara 21,6 milljónir tonna af hefðbundnum kolum á hverju ári, minnkun CO2 losunar um 50 milljónir. tonn, og hægt er að framleiða 3,3 milljarða kWst af orkuframleiðslu.
Það má sjá að endurheimt úrgangshita er mikil krafa í orkustefnu lands's míns, með ómældum efnahagslegum ávinningi, og hefur mikla þýðingu fyrir efnahagsþróun lands's, félagslegar framfarir. , og orkuöryggi landsmanna. Hins vegar, hvort sem það er sólarorka eða iðnaðarúrgangshitaauðlindir, eru vandamál með hléum og óstöðugleika, sem hindra verulega kynningu og beitingu tengdrar tækni.
Brýn þörf fyrir meðal- og háhita dulda hitageymslutækni
Notkun varmageymslutækni getur dregið úr mótsögn milli varmaorkuframboðs og eftirspurnar hvað varðar tíma, styrkleika og pláss og er mikilvæg leið til að hagræða rekstur varmaorkukerfa. Varmageymsla felur aðallega í sér þrjú form: skynsamleg varmageymslu, dulda varmageymslu og efnahvarfavarmageymslu.
Hitageymsla efnahvarfa er enn á tilraunastigi vegna flókins kerfis, tæknilegra erfiðleika og lélegrar notkunar; þó skynsamleg varmageymslutækni hafi verið mikið notuð, stafar hitageymsla af lágum hitageymsluþéttleika á hverja rúmmálseiningu hitageymsluefna. Mikið magn af efnum gerir stóra afkastagetu varmageymslukerfið fyrirferðarmikið, flókið í vinnslu og háan kostnað. .
Duld hitageymsla er að nota dulda hita sem losnar eða frásogast við fasabreytingarferli hitageymsluefnisins til að geyma og losa hita. Í samanburði við skynsamlega hitageymslutækni hefur duld hitageymsla þann kost að vera mikill varmageymsluþéttleiki á rúmmálseiningu og hefur meiri orkuupptöku og losun innan fasaskiptahitasviðsins og geymslu- og losunarhitastigið er þröngt, sem er gagnlegt. að hlaða og losa Hitastig hitauppstreymisferlisins er stöðugt.
Í því skyni að bæta orkuskipti skilvirkni og draga úr kostnaði, er sólarvarma nýtingartækni að færast í átt að hærra rekstrarhitastigi. Rekstrarhitastig varmaorkuframleiðslu hefur farið yfir 600°C og hitastigið á miklu magni iðnaðarúrgangshita er einnig mjög hátt (til dæmis er hitastig útblástursbreytisins 1600°C. um það bil).
Allt þetta þarf brýnt að rannsaka og þróa meðal- og háhita dulda hitageymslutækni. Þrátt fyrir að margir fræðimenn heima og erlendis hafi framkvæmt rannsóknir frá mismunandi stigum eins og efni og ferlum í langan tíma, enn sem komið er, er enn ekkert þroskað meðal- og háhita duld hitageymslukerfi sem starfar stöðugt.
Eftir margra ára ítarlegar rannsóknir á þessu sviði af mörgum innlendum og erlendum rannsóknareiningum, ásamt núverandi stöðu og þróun innlendrar og erlendrar tækniþróunar, er talið að meðal- og háhita dulda hitageymslutækni standi aðallega frammi fyrir eftirfarandi útistandandi vandamál.
Í fyrsta lagi er skortur á meðal- og háhita duldum hitageymsluefnum með yfirgripsmikla eiginleika eins og mikla hitageymsluþéttleika og sterka hitaleiðni. Grunnurinn að duldri hitageymslutækni er fasabreytingarefni. Um þessar mundir hafa rannsóknir á lághita hitageymsluefnum (<100°c) sem="" eru="" byggðar="" á="" paraffínvaxi="" og="" vökvuðu="" salti="" verið="" umfangsmiklar="" auk="" þess="" sem="" þeim="" hefur="" einnig="" verið="" beitt="" á="" sviði="" byggingar-="" og="" fatnaðar.="" hins="" vegar="" vantar="" enn="" miðlungs="" og="" háhita="" hitageymsluefni,="" sérstaklega="" háhita="" fasabreytingarhitageymsluefni="" með="" bræðslumark="">600°C.
Í öðru lagi eru meðal- og háhitastigsbreytingar hitageymsluefni aðallega ólífræn sölt og málmblöndur. Annars vegar krefst val á umsækjendum efnis ítarlegum skilningi á varmafræði og hreyfiháttum fasaskiptaferlis efnisins. Á hinn bóginn er nauðsynlegt að leiða í ljós áhrif örbyggingar á hitaeiginleika efna frá tveimur þáttum: auknum varmaflutningi og skilvirkri varmageymslu.
Að auki eru hjúpun fljótandi-föstu fasabreytingarefna og rotnun hitauppstreymiseiginleika meðan á þjónustuferlinu stendur einnig ómissandi innihald í rannsóknum á miðlungs- og háhita fasabreytingarefnum. Þetta er oft flöskuháls vandamál í rannsóknum og þróun slíkra efna. Þróuð er afkastamikil hitageymsluefni
Margir vísindamenn heima og erlendis hafa rannsakað málma sem hitageymsluefni. Árið 1980, Birchenall o.fl. mældi og greindi varmaeðlisfræðilega eiginleika tví- og þrílaga málmblöndur úr Al, Cu, Mg, Si og Zn, sem eru mikið af á jörðinni, og komst að því að fasaskiptahitastigið er á bilinu 780~850 K og ríkt af Si. Eða Al málmblöndur hafa hæsta hitageymsluþéttleikann og síðan hafa ál- og kísilblandað fasabreytingarhitageymsluefni verið rannsökuð mikið.
Ólífræn saltefni hafa mikið úrval af uppsprettum, mikil fasabreytingargildi og hóflegt verð og henta sérstaklega vel sem miðlungs- og háhitastigsbreytingarhitageymsluefni. Rannsakendur rannsökuðu varmaeðlisfræðilega eiginleika bráðins salts með hærra hitastig en 450 ℃ og útvíkkuðu notkun ólífræns eutectic salts með hitastig á bilinu 220 ℃ til 290 ℃ á sviði sólarvarmaorkuframleiðslu og stóðust próf eins og mismunadrif. skanna hitaeiningamælingu. Aðferð, hitaeðlisfræðilegir eiginleikar bráðins salts voru mældir.
Að auki er rúmmálsbreytingarhraði margra bráðnu saltkerfa fyrir og eftir fasabreytinguna yfir 10%. Stærri rúmmálsbreytingarhraði eykur tómarúmið í bráðnu saltfasabreytingarefniskerfinu, hefur áhrif á hitageymslu/losunarhraða og eykur varmageymsluna. Hönnunarerfiðleikar kerfisbúnaðarins dregur úr skilvirkni hitageymslunnar. Af þessum sökum hafa vísindamenn rannsakað samhæfni bráðna saltfasabreytingar hitageymsluefna við ryðfríu stáli og niðurstöður sýna að ryðfríu stáli hefur góð tæringarvörn á flest bráðnu sölt.
Á sama tíma breytir hringrásarframmistöðu þrenningslaga álblöndufasa efna og samhæfni við ílát; samhæfni flúoríð bráðna sölta við kóbalt, nikkel og eldföst málmþáttar álblendi; samhæfni litíumhýdroxíðs við burðarblendiefni Að öðru leyti hafa vísindamenn einnig stundað rannsóknir.
Þrátt fyrir að nokkur árangur hafi náðst í rannsóknum á miðlungs- og háhita fasabreytingum hitageymsluefna, er kostnaður við málm- og málmblöndur fasabreytingarefni hár og hitageymsluþéttleiki á massaeiningu er takmarkaður. Að auki er efnavirkni fasabreytingarefna úr málmblendi sterkari eftir fasabreytingu. , Alvarleg háhita tæringu takmarkar mjög víðtæka notkun þess á sviði miðlungs og háhita hitageymslu.
Sem fasabreytingarhitageymsluefni hefur bráðið salt mikla fasabreytingarþarm, háan hitageymsluþéttleika og hóflegt verð. Það hefur mikla þróunarmöguleika á sviði miðlungs og háhita hitageymsluforrita. Hins vegar hefur bráðið salt lélega hitaleiðni og hefur alvarleg tæringarvandamál við háan hita með fasabreytingarefnum úr málmblendi, sem er enn vandamál sem takmarkar notkun þess.
Þess vegna er þróun hágæða hitageymsluefna og undirbúningsaðferðir þeirra óumflýjanleg þróun í rannsóknum á meðal- og háhita hitageymsluefnum og óumflýjanleg leið til að þróa hitageymslutækni.
Dreifing sólarorku, iðnaðarúrgangshita, stórt orkusvið og hlé endurnýjanlegrar orku krefjast allt meðal- og háhitastigsbreytingar varmageymslutækni.
Rannsóknir á stórum hitageymslutækni fela í sér skurðpunkta efnisvísinda, efnaverkfræði, vélaverkfræði, hita- og massaflutnings og fjölfasa flæðis.
Þróun hágæða miðlungs- og háhitastigsbreytingar hitageymsluefna hefur mikla þýðingu fyrir sviði miðlungs og háhitahitageymslu, sérstaklega sólarvarmaorkuframleiðslu, varmaendurheimt iðnaðarúrgangs og önnur svið.
