การประยุกต์ใช้การนำความร้อนกลับคืนมาในการทำความร้อนในเขตเมือง

การนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ในการทำความร้อนในภูมิภาคนั้นมีความจำเป็นอย่างยิ่งเพื่อให้บรรลุถึงการใช้แบบเรียงซ้อนและการสร้างพลังงานใหม่แบบวงกลม และคุณค่าหลักอยู่ที่การทำลายความไม่ตรงกันทางโครงสร้างระหว่าง "ขยะพลังงาน" และ "ความต้องการใช้ความร้อน" ในกระบวนการผลิตทางอุตสาหกรรมและการดำเนินงานในเมือง ความร้อนทิ้งที่อุณหภูมิปานกลางและต่ำจำนวนมากจะถูกระบายออกสู่สิ่งแวดล้อมโดยตรง ซึ่งไม่เพียงแต่ทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานเท่านั้น แต่ยังอาจนำไปสู่มลภาวะความร้อนอีกด้วย ตามข้อมูลจากคณะกรรมการอุตสาหกรรมพลังงานความร้อนของสมาคมอนุรักษ์พลังงานแห่งประเทศจีน ความร้อนตกค้างที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ในภาคอุตสาหกรรมของประเทศนั้นอยู่ที่ประมาณ 1.08 พันล้านตันเทียบเท่ากับถ่านหินมาตรฐาน ซึ่งศักยภาพในการฟื้นตัวที่เป็นไปได้ในเชิงเศรษฐกิจคือประมาณ 320 ล้านตันของถ่านหินมาตรฐาน ซึ่งเทียบเท่ากับ 47% ของการใช้พลังงานทั้งหมดของระบบทำความร้อนแบบรวมศูนย์ในเมืองในปี 2566 ซึ่งให้แหล่งความร้อนที่มีศักยภาพเพียงพอสำหรับการทำความร้อนในภูมิภาค เมื่อเปรียบเทียบกับโหมดการทำความร้อนแบบดั้งเดิม การทำความร้อนด้วยความร้อนกลับคืนไม่ได้ขึ้นอยู่กับการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลใหม่ โดยสามารถดักจับ ทำให้บริสุทธิ์ และขนส่งความร้อนเหลือทิ้งที่ไม่ได้ใช้งานผ่านวิธีการทางเทคโนโลยี เพื่อตอบสนองความต้องการด้านความร้อนของผู้อยู่อาศัย อาคารพาณิชย์ และอาคารสาธารณะในภูมิภาค โดยบรรลุเป้าหมายสองประการคือ "การอนุรักษ์พลังงานและการลดคาร์บอน" และ "ความมั่นคงในการดำรงชีวิต"

ปัจจุบัน การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ในการทำความร้อนในภูมิภาคทำให้เกิดสถานการณ์ที่หลากหลาย ครอบคลุมหลายสาขา เช่น ความร้อนเหลือทิ้งจากอุตสาหกรรมและความร้อนเหลือทิ้งในเมือง และการปรับให้เข้ากับความต้องการด้านความร้อนและการบริจาคทรัพยากรของภูมิภาคต่างๆ การนำความร้อนเหลือทิ้งทางอุตสาหกรรมกลับมาใช้ใหม่ถือเป็นสถานการณ์ที่เติบโตเต็มที่และใช้กันอย่างแพร่หลาย ก๊าซเสียจากกระบวนการ น้ำหล่อเย็น ก๊าซไอเสีย และความร้อนเหลือทิ้งอื่นๆ ที่เกิดจากอุตสาหกรรมที่ใช้พลังงานสูงที่สำคัญ เช่น เหล็ก ซีเมนต์ เคมี และไฟฟ้า สามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับเครือข่ายการทำความร้อนในภูมิภาคหลังจากการบำบัดทางเทคนิคตามเป้าหมาย ตัวอย่างเช่น โครงการ "Chatting Heat into Jinan" ในมณฑลซานตงใช้ความร้อนเหลือทิ้งทางอุตสาหกรรมจากโรงไฟฟ้าของ Liaocheng Xinfa Group เป็นแหล่งความร้อน และส่งพลังงานความร้อนไปยังจี่หนานผ่านเครือข่ายท่อส่งความร้อนความยาวกว่า 100 กิโลเมตร หลังจากเต็มกำลังการผลิตแล้ว ก็สามารถตอบสนองความต้องการด้านความร้อนประมาณ 100 ล้านตารางเมตรในเมืองจี่หนาน ฤดูทำความร้อนแต่ละฤดูสามารถทดแทนถ่านหินมาตรฐานได้ประมาณ 1.299 ล้านตัน ลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ประมาณ 3.56 ล้านตัน เทียบเท่ากับการเพิ่มฟาร์มป่า Saihanba ใหม่สี่แห่งเพื่อการกักเก็บคาร์บอนในหนึ่งปี กลายเป็นโครงการมาตรฐานสำหรับการทำความร้อนความร้อนเหลือทิ้งทางอุตสาหกรรมข้ามภูมิภาค

การนำความร้อนเหลือทิ้งออกจากเมืองเป็นแนวทางใหม่ในการทำความร้อนในพื้นที่เขตเมืองที่มีประชากรหนาแน่น ครอบคลุมแหล่งความร้อนใหม่ เช่น ความร้อนทิ้งจากการเผาขยะ ความร้อนเหลือทิ้งของศูนย์ข้อมูล และความร้อนทิ้งจากน้ำทิ้งจากโรงบำบัดน้ำเสีย เขตตงลี่เทียนจินใช้เทคโนโลยีการใช้พลังงานความร้อนแบบน้ำตกอย่างสร้างสรรค์ เพื่อแปลงความร้อนทิ้งที่อุณหภูมิปานกลางและต่ำที่เกิดจากการเผาขยะให้เป็นแหล่งความร้อน ด้วยกระบวนการสกัดความร้อนสาม-ขั้นตอน ความร้อนทิ้งจะถูกแปลงเป็นน้ำร้อนที่ให้ความร้อน 80 องศา ซึ่งถูกส่งไปยังสถานีทำความร้อนต้าบิจวงผ่านท่อส่งความร้อนความยาว 12 กิโลเมตร ครอบคลุมพื้นที่ทำความร้อน 3 ล้านตารางเมตร สิ่งนี้ไม่เพียงแต่ใช้ความร้อนเหลือทิ้งที่เกิดจากการกำจัดขยะในครัวเรือนจำนวน 1,900 ตันในแต่ละวันโดยโรงงานเผาขยะอย่างเต็มที่ แต่ยังช่วยลดต้นทุนการทำความร้อนได้โดยตรงถึงครึ่งหนึ่งอีกด้วย ฤดูร้อนช่วงหนึ่งช่วยประหยัดเงินอุดหนุนให้กับรัฐบาลได้ประมาณ 34 ล้านหยวน บรรลุสถานการณ์ที่ชนะ{10}} ในด้านผลประโยชน์ทางนิเวศวิทยาและเศรษฐกิจ นอกจากนี้ ศูนย์ข้อมูลในเมืองอี้จวง ปักกิ่ง ยังใช้ระบบปั๊มความร้อนเพื่อนำความร้อนเหลือทิ้งกลับมาใช้ใหม่ และให้ความร้อนในฤดูหนาวแก่พื้นที่อยู่อาศัยโดยรอบขนาด 120,000 ตารางเมตร การนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ต่อปีสูงถึง 150,000 กิกะจูล ซึ่งช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนได้ประมาณ 4,200 ตัน แสดงให้เห็นถึงศักยภาพมหาศาลของการใช้ความร้อนเหลือทิ้งในโครงสร้างพื้นฐานใหม่ของเมือง

นวัตกรรมทางเทคโนโลยีคือการสนับสนุนหลักในการเพิ่มขีดความสามารถในการทำความร้อนในภูมิภาคด้วยการนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ หลังจากหลายปีของการพัฒนา ระบบเทคโนโลยีที่สมบูรณ์ได้ถูกสร้างขึ้นเพื่อปรับให้เข้ากับความร้อนเหลือทิ้งประเภทต่างๆ โดยส่วนใหญ่รวมถึงเทคโนโลยีปั๊มความร้อน การแลกเปลี่ยนความร้อนแบบดูดซับ วงจรแรนคินอินทรีย์ (ORC) และระบบแปลงไอน้ำน้ำอุณหภูมิสูง- เทคโนโลยีปั๊มความร้อนเหมาะสำหรับการนำความร้อนเหลือทิ้งที่อุณหภูมิต่ำ-กลับมาใช้ใหม่ (ต่ำกว่า 100 องศา ) ด้วยการใช้ไฟฟ้าเพียงเล็กน้อย ความร้อนเหลือทิ้งเกรดต่ำ-จึงสามารถเพิ่มอุณหภูมิที่สามารถตอบสนองความต้องการในการทำความร้อนได้ โดยมีอัตราส่วนประสิทธิภาพการใช้พลังงาน 3-4 หรือมากกว่า มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสถานการณ์ความร้อนเหลือทิ้งที่มีอุณหภูมิต่ำ- เช่น ศูนย์ข้อมูลและโรงบำบัดน้ำเสีย การแลกเปลี่ยนความร้อนแบบดูดซับและระบบแปลงไอน้ำน้ำอุณหภูมิสูง-เหมาะสำหรับความร้อนทิ้งที่มีอุณหภูมิปานกลางถึงสูง (สูงกว่า 100 องศา ) ซึ่งสามารถแปลงความร้อนเสียอุณหภูมิสูงจากการผลิตทางอุตสาหกรรมเป็นพลังงานความร้อนได้โดยตรง โดยไม่ต้องบำบัดความร้อนเพิ่มเติม ซึ่งช่วยลดการสูญเสียพลังงาน ในเวลาเดียวกัน การบูรณาการเทคโนโลยีอัจฉริยะยังช่วยเพิ่มเสถียรภาพและประสิทธิภาพของระบบทำความร้อนเพื่อนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ ด้วยอัลกอริธึม AI การทำนายภาระความร้อนและระบบควบคุมแบบไดนามิกสามารถปรับปริมาณความร้อนแบบเรียลไทม์ตามอุณหภูมิภายนอกและความต้องการของผู้ใช้ เพื่อหลีกเลี่ยงการสูญเสียพลังงาน การใช้วัสดุเก็บความร้อนแบบเปลี่ยนเฟสใหม่ช่วยแก้ปัญหาจุดเจ็บปวดของการจ่ายความร้อนทิ้งที่ไม่เสถียรได้อย่างมีประสิทธิภาพ และรับประกันความต่อเนื่องของการทำความร้อน