Исследование метода управления системой утилизации отработанного тепла на основе мульти

Dec 08, 2023

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 11497 (2022) Цитировать эту статью

1191 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Утилизация некачественного отходящего тепла является серьезной проблемой в использовании энергии. Чтобы решить эту проблему и улучшить использование энергии, исследовательская группа разработала низкокачественное устройство для выработки электроэнергии на отходах тепла, в основе которого лежит силовая машина Рутса. Однако устройство имеет плохую способность регулировать скорость вращения, и ему сложно стабильно вырабатывать электроэнергию. Основная причина заключается в том, что в системе много переменных и сильная связь. В соответствии с реальными условиями работы мощность устройства составляет 10 кВт, а диапазон колебаний должен находиться в пределах ± 7%. С одной стороны, его можно улучшить аппаратно, с другой стороны, дизайн программного обеспечения также очень важен. В настоящее время в результате изучения отечественных и зарубежных исследований системы управления установлено, что устойчивость системы постепенно повышается, однако проблема сильной связи между переменными эффективно не решена. Поэтому исследовательская группа смоделировала переменные в системе и получила совмещенную модель. На основе модели пары исследовательская группа представила нелинейное многомодельное адаптивное управление с развязкой и замкнутым контуром и разработала систему управления. Результаты моделирования показывают, что максимальное отклонение системы управления составляет 3,9%, время регулировки также сокращается, и оно стабильно в устройствах рекуперации отходящего тепла низкого качества. Результаты экспериментов показывают, что под контролем системы скорость вращения двигателя корней может оставаться стабильной, максимальное отклонение не превышает 21,4 об/мин, а диапазон колебаний находится в пределах ± 7%, что соответствует требованиям индекса. . Это заложило основу для последующих исследований в области производства электроэнергии, подключенной к сети.

С быстрым развитием общества потребность людей в энергии также увеличивается. В настоящее время глобальное использование чистой энергии составляет менее 18%, а крупномасштабное использование первичной энергии, особенно ископаемой энергии, по-прежнему остается основным энергетическим направлением современного промышленного развития. В процессе использования ископаемой энергии, с одной стороны, это приведет к загрязнению и нанесению ущерба окружающей среде. С другой стороны, из-за проблем с эффективностью большая часть энергии будет потеряна в окружающей среде в виде тепла. Среди потерянного отходящего тепла часть его легче восстановить из-за его более высокой температуры. В настоящее время во многих отраслях промышленности уже есть промышленные методы рекуперации, такие как технология утилизации тепла агломерата в сталелитейной промышленности и технология утилизации тепла стального шлака и т. д.; технология выработки электроэнергии винтовыми расширительными машинами в коксохимической промышленности; технология низкотемпературной утилизации отработанного тепла, технология выработки электроэнергии в цементной промышленности и др. Однако для рекуперации и использования некачественного отходящего тепла с температурой не более 160℃ и давлением не более 0,8 МПа указанные способы трудно осуществимы. эффективно утилизировать его, поэтому значительная часть некачественного отходящего тепла тратится впустую.

Промышленные отработанные тепловые ресурсы широко распространены во многих отраслях, таких как металлургия, металлургия, строительные материалы, цветная металлургия, нефтехимия, легкая промышленность и т. д. В настоящее время это перерабатываемый ресурс, имеющий наиболее широкое распространение и наибольший потенциал применения в промышленности. Индустриальное производство. Промышленное отходящее тепло является разновидностью вторичной энергии. Это тепло, теряемое в процессе промышленного производства первичной энергии. Обычно он выбрасывается во внешнюю среду в виде дымовых газов, отходящих газов и сточных вод1. По статистике, общее количество отходов теплоресурсов в металлургии, промышленности строительных материалов и химической промышленности сравнительно велико и достигает около 80%; На долю отходящих тепловых ресурсов среднего и низкого качества приходится около 54%, а годовой коэффициент использования составляет около 2,7 млн ​​тонн условного угля2. Как показано на рис. 1, на долю высоко-, средне- и низкотемпературного отходящего тепла приходится 40%, 26% и 34% соответственно, но коэффициенты их вторичного использования существенно различаются. Среди них широко распространено средне- и низкотемпературное отходящее тепло, но из-за его низкого качества степень рекуперации намного ниже, чем у высокотемпературного отходящего тепла, что ограничивает дальнейшее улучшение общего коэффициента использования промышленного отходящего тепла3. Исследования в области технологии утилизации низкокачественного отходящего тепла способствуют всестороннему сохранению и эффективному использованию ресурсов, содействуют развитию низкоуглеродных циклов, продвигают энергетическую революцию, ускоряют инновации в энергетических технологиях и создают чистую, низкоуглеродную, безопасную и эффективная современная энергетическая система. Энергосбережение, сокращение выбросов и защита окружающей среды станут важной частью экономического развития в будущем.