Органический цикл Ренкина на низкопотенциальном тепле с приводом от гибридных солнечных коллекторов и системы утилизации отходящего тепла

На фоне растущего научного и общественного интереса к поиску альтернативных источников чистой энергии, направленных на достижение общей цели по снижению негативного воздействия парниковых газов на окружающую среду, в статье предлагается один из таких альтернативных вариантов. Используя экологические преимущества утилизации отходящего тепла, получаемого в процессе производства цемента, авторы показывают, что органический цикл Ренкина (ORC) может служить эффективным источником выработки электроэнергии благодаря способности использовать источники тепла как среднего, так и высокого потенциала. На этапах проектирования и экспериментального исследования была разработана гибридная система, объединяющая утилизацию отходящего тепла (WHR) с солнечным полем для привода ORC через контур с теплоносителем на основе термического масла и выработки электроэнергии. WHR отбиралось из дымовых газов вращающейся печи, используемой в цементном производстве, что также обеспечивало преимущество работы в диапазоне температур от 250 °C до 380 °C. Солнечная подсистема включала параболический желобный солнечный коллектор (PTSC), в котором в качестве рабочего тела использовался R245fa. Затем были проанализированы и оптимизированы характеристики каждого компонента. Результаты исследования показывают, что ORC может принести промышленности значительные экономические и экологические преимущества, вырабатывая 323–360 кВт электроэнергии, необходимой для питания цементного завода, при сроке окупаемости 3,75 года и чистой экономии 280 000 долларов США в год.