Fallstudie: Abwärmerückgewinnung aus einem Biogaskraftwerk zur Isolierung anaerober Fermenter

 

I. Projektübersicht

Dieses Projekt befindet sich in einem großen -Industriepark für Vieh- und Geflügelzucht in Bayern, Deutschland. Es ist mit einem mittelgroßen Biogaskraftwerk und einem anaeroben Fermentationsaufbereitungssystem ausgestattet, dessen Hauptaufgabe darin besteht, Vieh- und Geflügelmist sowie Zuchtabwasser zu behandeln, das von großen -Farmen im Park erzeugt wird. Durch anaerobe Vergärung wird Biogas zur Stromerzeugung erzeugt, wobei die Ressourcennutzung von Abfällen und eine umweltgerechte Entsorgung gewährleistet werden. Der Gesamtaufbereitungsumfang des Projekts beträgt 120 Tonnen Vieh- und Geflügelmist und 300 Kubikmeter Zuchtabwasser pro Tag, ausgestattet mit 2 Sätzen 100-kW-Biogasgeneratorsätzen und 8 bionischen anaeroben Darmfermentern mit einem Volumen von jeweils 2000 Kubikmetern. Die Gärrohstoffe gelangen nach einer Vorbehandlung in die anaeroben Fermenter, wo durch mikrobiellen Stoffwechsel bei entsprechender Temperatur Biogas entsteht. Nach der Reinigungsbehandlung wird das Biogas zur Stromerzeugung an die Generatorsätze weitergeleitet. Die gesamte während des Stromerzeugungsprozesses erzeugte Abwärme wird zurückgewonnen und zur Isolierung der anaeroben Fermenter bei konstanter Temperatur verwendet. Dadurch entsteht ein geschlossenes -Energienutzungssystem mit „anaerober Fermentation zur Biogasproduktion - Biogasstromerzeugung - Abwärmerückgewinnung zur Isolierung - Verbesserung der Fermentationseffizienz“.

Vor der Umsetzung des Projekts wurde bei der Winterisolierung der anaeroben Fermenter hauptsächlich die Methode der Elektroheizung mit Unterstützung der Dampfkesselheizung angewendet, was die Probleme eines hohen Energieverbrauchs, einer instabilen Isolationswirkung, hoher Betriebskosten und einer erheblichen Energieverschwendung mit sich brachte. Insbesondere in der kalten und feuchten Winterumgebung in Bayern war es schwierig, die Temperatur in den anaeroben Fermentern stabil im geeigneten Bereich für die mesophile Fermentation zu halten, was zu großen Schwankungen bei der Biogasproduktion führte und die Effizienz der Stromerzeugung beeinträchtigte. Um die oben genannten Probleme zu lösen, führte das Projekt eine Technologie zur Abwärmerückgewinnung bei der Stromerzeugung aus Biogas ein und wählte speziell Changzhou Vrcooler Refrigeration Co., Ltd. (VRCOOLER) -, einen führenden Hersteller von industriellen Wärmeaustauschgeräten -, für die Entwicklung und Produktion der Kerneinheiten zur Abwärmerückgewinnung aus. Diese Abwärmerückgewinnungseinheiten verfügen über eine Rippenrohrstruktur, die die Wärmeaustauschfläche effektiv erweitern und die Effizienz der Wärmerückgewinnung verbessern kann. Dadurch wird eine effiziente Rückgewinnung der Rauchgasabwärme und der Wasserabwärme des Zylindermantels sichergestellt, die während des Betriebs der Generatorsätze zur Isolierung von anaeroben Fermentern erzeugt werden. Dadurch wird eine kaskadierte Energienutzung realisiert, die Betriebskosten gesenkt und die Systemstabilität verbessert.

II. Kerntechnologie und Prozessdesign

(I) Technisches Kernprinzip

Beim Betrieb des Biogasgeneratorsatzes werden nur 35–42 % der durch die Brennstoffverbrennung erzeugten Energie in elektrische Energie umgewandelt, die restlichen 58–65 % der Energie werden in Form von Rauchgasabwärme (Temperatur bis 600 Grad) und Zylindermantelwasserabwärme (Temperatur ca. 90 Grad) abgeführt. Direkte Emissionen verursachen nicht nur Energieverschwendung, sondern erhöhen auch die thermische Umweltverschmutzung. Während des anaeroben Fermentationsprozesses ist die mikrobielle Aktivität temperaturempfindlich. Bei der mesophilen Fermentation (35–40 Grad) ist die Methanogenaktivität optimal und die Biogasproduktion und Fermentationseffizienz sind am höchsten. Allerdings ist die Umgebungstemperatur im Winter niedrig und die anaeroben Fermenter geben die Wärme schnell ab, sodass eine kontinuierliche Wärmezufuhr erforderlich ist, um eine konstante Temperatur im Inneren der Fermenter aufrechtzuerhalten. Durch das Abwärmerückgewinnungssystem gewinnt dieses Projekt die bei der Stromerzeugung abgeführte Abwärme zurück, tauscht sie aus und transportiert sie dann zu den anaeroben Fermentern, um eine stabile Wärmequelle bereitzustellen, die herkömmlichen Elektroheizungs- und Dampfkesselheizmethoden zu ersetzen und die Ziele „Energierecycling, Kostensenkung und Effizienzsteigerung sowie Umweltschutz und Energieeinsparung“ zu erreichen.

(II) Zusammensetzung des Prozesssystems

Das Abwärmerückgewinnungs- und anaerobe Fermenter-Isolierungssystem dieses Projekts besteht hauptsächlich aus vier Teilen, die synergetisch arbeiten, um eine effiziente Abwärmerückgewinnung, einen stabilen Transport und eine präzise Temperaturregelung der anaeroben Fermenter zu gewährleisten:

Biogas-Stromerzeugungssystem: Es werden zwei 100-kW-Gasgeneratorsätze eingesetzt, die in anaeroben Fermentern erzeugtes Biogas als Brennstoff verwenden. Nach Reinigungsbehandlungen wie Entschwefelung und Dehydrierung wird das Biogas zur Verbrennung und Stromerzeugung an die Generatorsätze weitergeleitet. Jede Einheit verbraucht 48 Kubikmeter Biogas pro Stunde bei einem Stromerzeugungswirkungsgrad von 42 % und erzeugt eine große Menge Abwärme (die maximale Abwärme einer einzelnen Einheit beträgt 286 kW), was eine stabile Quelle für die Abwärmerückgewinnung darstellt. Die Stromaggregate sind mit Biogas-Entschwefelungsgeräten ausgestattet, die Schwefelwasserstoff im Biogas effektiv entfernen, Gerätekorrosion verhindern und einen langfristig stabilen Betrieb des Systems gewährleisten können.

Abwärmerückgewinnungssystem: Zur Kernausrüstung gehören ein Rauchgaswärmetauscher, ein Zylindermantel-Wasserwärmetauscher und eine Umwälzpumpe, die alle von VRCOOLER (Changzhou Vrcooler Refrigeration Co., Ltd.) entwickelt und hergestellt werden, einem professionellen Unternehmen mit umfassender Erfahrung in der Forschung, Entwicklung und Produktion von Wärmetauschergeräten und der Zertifizierung nach dem internationalen Qualitätssystem ISO 9001. Das System verfügt über ein „Doppelschleifen-Wärmeaustausch“-Design, und die zentralen Wärmeaustauschkomponenten der Abwärmerückgewinner sind Rippenrohrstrukturen -. Die Rippenrohre werden durch spiralförmiges Wickeln von Rippenstreifen um den Rohrumfang hergestellt, mit gewellten Rippen an der Außenwand, um die Wärmeaustauschfläche erheblich zu vergrößern und die Wärmeübertragungsleistung zu verbessern. Einerseits wird die von den Generatorsätzen abgegebene Rauchgasabwärme mit hoher Temperatur über den VRCOOLER-Rippenrohr-Rauchgaswärmetauscher zurückgewonnen, wodurch das zirkulierende Medium (eine Mischung aus Frostschutzmittel und Wasser) auf etwa 58 Grad erhitzt wird. Andererseits wird die Abwärme des Zylindermantelwassers der Generatorsätze durch den VRCOOLER-Rippenrohr-Zylindermantelwasserwärmetauscher zurückgewonnen, wodurch die Temperatur des zirkulierenden Mediums weiter auf über 65 Grad erhöht wird und sichergestellt wird, dass die Temperatur der Wärmequelle den Isolationsanforderungen der anaeroben Fermenter entspricht. Das VRCOOLER-Abwärmerückgewinnungssystem ist mit einem intelligenten Temperaturregelgerät ausgestattet, das die Wärmeaustauscheffizienz automatisch entsprechend der Rauchgastemperatur und der Temperatur des zirkulierenden Mediums anpassen kann, wodurch der Abwärmeverlust reduziert wird. Tests zeigen, dass der Wirkungsgrad der Abwärmerückgewinnung des Systems mehr als 85 % beträgt, wodurch die bei der Stromerzeugung erzeugten Abwärmeressourcen dank der hervorragenden Wärmeübertragungsleistung der Rippenrohrstruktur und des professionellen Designs von VRCOOLER vollständig zurückgewonnen werden können.

Anaerobes Fermenter-Isolierungssystem: Alle 8 anaeroben Fermenter verfügen über eine Strukturkonstruktion aus „interner Spulenheizung + externer Isolationsschicht“. Hochtemperatur- und korrosionsbeständige Spulen sind um die Innenwand der Fermenter herumgelegt, und das zirkulierende Medium tauscht über die Spulen Wärme mit der Fermentationsflüssigkeit in den Fermentern aus, um einen gleichmäßigen Temperaturanstieg im Inneren der Fermenter zu erreichen. Auf der Außenwand der Fermenter wird eine 15 cm dicke Dämmschicht aus geschäumtem Zement verlegt. Schaumzement verfügt über eine gute Wärmedämmleistung, wodurch der Wärmeverlust im Fermenter wirksam reduziert werden kann. Numerischen Simulationsberechnungen zufolge kann mit diesem Isolationsschema der Gesamtwärmeverlust der anaeroben Fermenter auf 428,24 MJ·d⁻¹ kontrolliert werden, wodurch eine stabile Isolationswirkung gewährleistet wird. Gleichzeitig verfügen die anaeroben Fermenter über eine bionische Darmstruktur, die keine mechanischen Rührgeräte erfordert, eine einfache Struktur und einen geringen Energieverbrauch aufweist und eine dynamische Trennung jeder Fermentationsstufe realisieren und die Fermentationseffizienz verbessern kann.

Intelligentes Steuerungssystem: Ein intelligentes SPS-Steuerungssystem überwacht in Echtzeit mehr als 200 Indikatoren wie die Temperatur der Fermentationsflüssigkeit in den anaeroben Fermentern, die Temperatur des zirkulierenden Mediums, die Rauchgastemperatur und die Betriebsparameter der Generatorsätze. Die Drehzahl der Umwälzpumpe und die Effizienz des Abwärmeaustauschs werden durch voreingestellte Programme automatisch angepasst, um sicherzustellen, dass die Temperatur in den anaeroben Fermentern stabil im optimalen Fermentationsbereich von 35 ± 0,5 Grad gehalten wird. Wenn die Temperatur im Fermenter unter den voreingestellten Wert sinkt, erhöht das System automatisch die Abwärmeabgabemenge; Wenn die Temperatur über dem voreingestellten Wert liegt, wird die Abwärmeabgabemenge automatisch reduziert. Gleichzeitig kann die überschüssige Abwärme zum Erhitzen in der Vorbehandlungsstufe der Fermentationsrohstoffe genutzt werden, wodurch eine kaskadierte Abwärmenutzung realisiert und die Energienutzungseffizienz verbessert wird.

(III) Schlüsselprozessoptimierung

1. Optimierung des Abwärmeaustauschs: Durch die numerische Simulationsmethode der numerischen Strömungsmechanik (Fluent) wird das Temperaturfeld im Inneren des anaeroben Fermenters simuliert und analysiert, und die Dichte der Spulenanordnung und der Wärmeaustauschpfad werden optimiert, um eine gleichmäßige Temperaturverteilung innerhalb der Fermenter sicherzustellen und eine übermäßige oder unzureichende lokale Temperatur zu vermeiden, die die mikrobielle Aktivität beeinträchtigt. Gleichzeitig wird festgestellt, dass die Dämmwirkung optimal ist, wenn die Warmluftzufuhrtemperatur 35 Grad beträgt.

2. Auswahl des Isoliermaterials: Nach dem Vergleich der Leistung verschiedener Isoliermaterialien wird Schaumzement als Material für die äußere Isolierschicht der anaeroben Fermenter ausgewählt. Dieses Material hat die Vorteile einer guten Isolationswirkung, niedriger Kosten, Korrosionsbeständigkeit, Umweltschutz und Ungiftigkeit. Im Vergleich zu herkömmlichen Polyurethan-Isoliermaterialien können die Isolationskosten um mehr als 15 % gesenkt und die Umweltbelastung verringert werden.

3. Optimierung des Zirkulationssystems: Es wird ein Zirkulationssystem mit geschlossenem Kreislauf eingeführt, und das Zirkulationsmedium kann wiederverwendet werden, um den Wasserressourcenverbrauch zu reduzieren. Gleichzeitig werden Filter und Entkalkungsgeräte in der Zirkulationsleitung installiert, um Verstopfungen und Ablagerungen in der Leitung zu verhindern, die Lebensdauer der Geräte zu verlängern und die Betriebs- und Wartungskosten zu senken.

 

III. Projektimplementierungsprozess

(I)Vorbereitungsphase (1-2 Monate)

Ein technisches Team wurde zusammengestellt, um-die Untersuchung des Projekts vor Ort durchzuführen. In Kombination mit der Größe der anaeroben Fermenter, den Parametern der Generatorsätze und den lokalen Klimabedingungen in Bayern wurde in Zusammenarbeit mit dem technischen Team von VRCOOLER das Designschema des Abwärmerückgewinnungssystems optimiert und das Modell der VRCOOLER-Rippenrohrwärmetauscher, das Spulenlayoutschema, die Spezifikationen des Isoliermaterials und die Parameter des intelligenten Steuerungssystems festgelegt. Kernausrüstung wie VRCOOLER-Rippenrohr-Rauchgaswärmetauscher, VRCOOLER-Zylindermantel-Wasserwärmetauscher, Umwälzpumpen, Schaumzement-Isoliermaterialien und intelligente Temperaturkontrollinstrumente wurden angeschafft, um sicherzustellen, dass die Gerätequalität den technischen Anforderungen entspricht. - Die Wärmetauscher von VRCOOLER verwenden hochwertige -Qualitätsmaterialien aus Edelstahl und Aluminium für Rohre und Rippen mit guter Korrosionsbeständigkeit und hoher Temperaturbeständigkeit und passen sich so an die raue Arbeitsumgebung von an Hochtemperatur-Rauchgas und Zylindermantelwasser; Dem Baupersonal wurden technische Schulungen zur Klärung des Bauprozesses, der Sicherheitsspezifikationen und Qualitätsstandards angeboten, wobei der Schwerpunkt auf der Schulung der Installationsfähigkeiten des VRCOOLER-Rippenrohr-Abwärmerückgewinnungssystems und der Isolierkonstruktion der anaeroben Fermenter lag.

(II)Installations- und Bauphase der Ausrüstung (3-4 Monate)

1. Installation des Abwärmerückgewinnungssystems: Zunächst wurden der VRCOOLER-Rippenrohr-Rauchgaswärmetauscher und der VRCOOLER-Rippenrohr-Zylindermantel-Wasserwärmetauscher gemäß den Spezifikationen des Herstellers und den Konstruktionsanforderungen vor Ort fest installiert. Die Rauchgasleitung und die Zylindermantel-Wasserleitung zwischen den Wärmetauschern und dem Generatorsatz wurden verbunden und die Rohrleitungsabdichtung wurde durchgeführt, um ein Austreten von Abwärme zu verhindern. - Die VRCOOLER-Rippenrohrwärmetauscher sind mit korrosionsbeständigen beschichteten Spulen ausgestattet, die der Korrosion von Säurespuren im Rauchgas wirksam widerstehen und so einen langfristig stabilen Betrieb gewährleisten. Anschließend wurden die Umwälzpumpe und die Umwälzleitung installiert, das intelligente Temperaturkontrollinstrument mit dem SPS-Steuerungssystem verbunden und die Inbetriebnahme der Ausrüstung in Zusammenarbeit mit dem technischen Kundendienstteam von VRCOOLER abgeschlossen, um den normalen Betrieb des Abwärmerückgewinnungssystems sicherzustellen und die Wärmeübertragungsvorteile der Rippenrohrstruktur voll auszunutzen.

2. Isolierkonstruktion von anaeroben Fermentern: Zuerst wurde die Außenwand der anaeroben Fermenter gereinigt und entrostet, dann wurde die Isolierschicht aus Schaumzement verlegt, um sicherzustellen, dass die Isolierschicht gleichmäßig dick und frei von Beschädigungen und Hohlräumen war; An der Innenwand der Fermenter wurden hochtemperatur- und korrosionsbeständige Spulen verlegt, an die Zirkulationsleitung angeschlossen und ein Wasserdrucktest durchgeführt, um sicherzustellen, dass die Spulen nicht auslaufen. In den Fermentern wurden Temperatursensoren installiert und mit dem intelligenten Steuerungssystem verbunden, um eine Echtzeit-Temperaturüberwachung zu ermöglichen.

3. Inbetriebnahme der Systemverknüpfung: Nachdem die Installation aller Geräte abgeschlossen war, wurde die Inbetriebnahme der Systemverknüpfung durchgeführt, um den gesamten Prozess des Generatorsatzbetriebs, der Abwärmerückgewinnung und der Isolierung des anaeroben Fermenters zu simulieren, Parameter wie Temperaturregelungsgenauigkeit, Umwälzpumpengeschwindigkeit und Wärmeaustauscheffizienz zu debuggen, Probleme wie Rohrleitungslecks und ungenaue Temperaturregelung während der Inbetriebnahme zu lösen und sicherzustellen, dass alle Verbindungen des Systems synergetisch arbeiten und die Designanforderungen erfüllen.

(III) Probebetrieb und Abnahmephase (1 Monat)

Nachdem die Inbetriebnahme der Systemverknüpfung qualifiziert war, trat sie in die Probebetriebsphase ein. Während des Probebetriebs wurden Indikatoren wie die Temperaturstabilität in den anaeroben Fermentern, die Effizienz der Abwärmerückgewinnung und der Betriebsstatus der Generatorsätze in Echtzeit überwacht, relevante Daten aufgezeichnet und die Parameter des Steuerungssystems optimiert und angepasst; Nach dem Probebetrieb wurde ein professionelles Team zusammengestellt, das die Projektabnahme durchführte und sich dabei auf die Überprüfung der Effizienz der Abwärmerückgewinnung, der Isolationswirkung der anaeroben Fermenter und der Stabilität des Anlagenbetriebs konzentrierte. Nach qualifizierter Abnahme konnte das Projekt offiziell in Betrieb genommen werden.

IV. Wirkungs- und Nutzenanalyse des Projektbetriebs

(I)Operationseffekt

Nach der offiziellen Inbetriebnahme des Projekts wurden eine effiziente Rückgewinnung der Abwärme der Biogasstromerzeugung und eine konstante Temperaturisolierung von anaeroben Fermentern realisiert, mit bemerkenswerten Betriebseffekten, die sich insbesondere in den folgenden Aspekten widerspiegeln:

Stabile Temperaturregelung: Durch die synergistische Wirkung des intelligenten Steuerungssystems und des Abwärmerückgewinnungssystems wird die Temperatur im Inneren der anaeroben Fermenter stabil im optimalen Fermentationsbereich von 35 ± 0,5 Grad gehalten. Selbst wenn die Umgebungstemperatur im Winter unter 0 Grad fällt, übersteigt die Temperaturschwankung in den Fermentern nicht ±1 Grad, was das Problem der instabilen Temperatur bei der herkömmlichen Isolierungsmethode vollständig löst und eine geeignete Wachstumsumgebung für Methanogene bietet.

Verbesserte Fermentationseffizienz: Die stabile Umgebung mit konstanter Temperatur verbessert die Effizienz der anaeroben Fermentation erheblich und die Vorteile der bionischen intestinalen anaeroben Fermenter kommen voll zur Geltung. Der Fermentationszyklus wird von 28 Tagen auf 21 Tage verkürzt, die Biogasproduktion wird um mehr als 25 % erhöht, die tägliche Biogasproduktion wird von 1200 Kubikmetern auf 1500 Kubikmeter erhöht und die Biogasreinheit (Methangehalt) wird stabil bei 60–65 % gehalten, wodurch ausreichend Brennstoff für die Stromerzeugung bereitgestellt wird.

Effiziente Abwärmerückgewinnung: Der Wirkungsgrad der Abwärmerückgewinnung des Systems beträgt mehr als 85 %, und die täglich von zwei Generatorsätzen rückgewonnene Abwärme kann den gesamten Isolationsbedarf von 8 anaeroben Fermentern decken, wodurch die herkömmlichen Elektroheizungs- und Dampfkesselheizmethoden vollständig ersetzt werden, die Ressourcennutzung der Abwärme realisiert und Energieverschwendung reduziert wird.

Stabiler Systembetrieb: Das gesamte System verfügt über einen hohen Automatisierungsgrad und das intelligente Steuerungssystem kann einen unbeaufsichtigten Betrieb realisieren, wodurch der Betriebs- und Wartungsaufwand erheblich reduziert wird. Seit dem Probebetrieb liegt die Geräteausfallrate unter 3 %, die Systemstabilität ist gut und die Betriebs- und Wartungskosten konnten effektiv gesenkt werden.

(II)Nutzenanalyse

1. Wirtschaftliche Vorteile

Nach der Projektumsetzung sind die wirtschaftlichen Vorteile erheblich, die sich hauptsächlich in drei Aspekten widerspiegeln: Erstens, der Einsparung von Heizkosten. Durch den Ersatz der herkömmlichen Elektroheizung und Dampfkesselheizung können etwa 1.200 Euro an Strom- und Brennstoffkosten pro Tag und mehr als 430.000 Euro an jährlichen Betriebskosten eingespart werden; Zweitens: Erhöhung der Einnahmen aus der Stromerzeugung. Die Biogasproduktion wird um 25 % gesteigert, wodurch rund 900 kWh mehr Strom pro Tag erzeugt werden. Nach dem örtlichen Netzstrompreis von 0,65 Euro/kWh beträgt der jährliche Mehrertrag aus der Stromerzeugung etwa 210.000 Euro; Drittens: Reduzierung der Betriebs- und Wartungskosten. Das System arbeitet automatisch und reduziert dadurch den Personalaufwand für Bedienung und Wartung um zwei Personen, wodurch etwa 120.000 Euro an jährlichen Arbeitskosten eingespart werden. Eine umfassende Berechnung zeigt, dass das Projekt einen jährlichen wirtschaftlichen Nutzen von rund 760.000 Euro bringt, bei einer Amortisationszeit der Investition von nur 2,5 Jahren. Gleichzeitig können die jährlichen Einnahmen aus dem Stromverkauf 20.281 Euro erreichen und die jährlichen Kosten betragen nur 4.047 Euro, was deutliche wirtschaftliche Vorteile darstellt.

2. Vorteile für die Umwelt

Erstens: Reduzierung des Energieverbrauchs. Durch die Rückgewinnung und Nutzung der Abwärme aus der Biogasstromerzeugung können etwa 120 Tonnen Standardkohle pro Jahr eingespart werden, wodurch die durch die Kohleverbrennung verursachte Luftverschmutzung verringert wird. Zweitens: Reduzierung der Treibhausgasemissionen. Der Ersatz herkömmlicher Heizmethoden durch Abwärmerückgewinnung kann die Kohlendioxidemissionen um etwa 8.000 Tonnen pro Jahr reduzieren und so zur Erreichung des „Dual-Carbon“-Ziels beitragen; Drittens: Verwirklichung der Ressourcennutzung von Abfällen. Durch die Umwandlung von Vieh- und Geflügelmist sowie Zuchtabwasser in Biogas und organischen Dünger werden Abfallemissionen reduziert, die Qualität der Umgebung verbessert und „Abfälle in Schätze verwandelt“.

3. Sozialleistungen

Erstens löst es das Problem der Abfallbehandlung aus der Vieh- und Geflügelzucht, vermeidet die Verschmutzung von Boden, Wasser und Luft durch Gülle und Abwasser und verbessert die lokale ökologische Umwelt; Zweitens liefert es sauberen Strom, ergänzt die lokale Stromversorgung und lindert die regionale Energieknappheit. Drittens fördert es die Entwicklung der Industrie zur Nutzung landwirtschaftlicher Abfallressourcen, bietet einen Referenzfall für die Abwärmerückgewinnung und Nutzung ähnlicher Biogaskraftwerke, treibt die Entwicklung neuer Energieprojekte in den umliegenden Gebieten voran und fördert die grüne und nachhaltige Entwicklung der Landwirtschaft.

 

V. Projektzusammenfassung und Ausblick

(I)Projektzusammenfassung

Durch die Einführung einer Abwärmerückgewinnungstechnologie aus der Biogasstromerzeugung gewinnt dieses Projekt die Abwärme zurück, die während des Betriebs der Generatorsätze zur Isolierung von anaeroben Fermentern abgegeben wird, und bildet so ein geschlossenes{0}}Energienutzungssystem mit „anaerober Fermentation - Biogasstromerzeugung - Abwärmerückgewinnung - Isolierung bei konstanter Temperatur“. Es löst vollständig die Probleme des hohen Energieverbrauchs, der instabilen Temperatur und der hohen Betriebskosten der herkömmlichen Isolierung von anaeroben Fermentern. Nach der Projektumsetzung werden nicht nur die Effizienz der anaeroben Fermentation und die Biogasproduktion verbessert, die Ressourcennutzung der Abwärme wird realisiert, sondern es werden auch erhebliche wirtschaftliche, ökologische und soziale Vorteile erzielt. Es verifiziert die Machbarkeit und Überlegenheit der Nutzung der Abwärme der Biogasstromerzeugung zur Isolierung anaerober Fermenter und bietet ein praktisches und realisierbares Schema für die energiesparende Umwandlung mittelgroßer Biogaskraftwerke.

Der Schlüssel zur erfolgreichen Umsetzung des Projekts liegt in der Kombination der strukturellen Eigenschaften der bionischen intestinalen anaeroben Fermenter, der Optimierung der Wärmeaustausch- und Isolationsparameter durch numerische Simulation, der Auswahl geeigneter Isolationsmaterialien und der VRCOOLER-Rippenrohr-Abwärmerückgewinnungsausrüstung -. Die Rippenrohrstruktur der Wärmetauscher erweitert die Wärmetauscherfläche effektiv um das 4- bis 6-fache im Vergleich zu glatten Rohren und verbessert so die Effizienz der Wärmerückgewinnung erheblich. Mit den professionellen Design- und Fertigungskapazitäten von VRCOOLER und der Abstimmung mit dem intelligenten Steuerungssystem werden eine präzise Temperaturregelung und eine effiziente Abwärmenutzung erreicht, wodurch die Auswirkungen von Abwärmeabfällen und Temperaturschwankungen auf die Fermentationseffizienz vermieden werden.

(II) Zukunftsaussichten

Basierend auf den Umsetzungserfahrungen dieses Projekts werden wir in Zukunft das Abwärmerückgewinnungssystem weiter optimieren, die Effizienz der Abwärmerückgewinnung verbessern, den kaskadierten Abwärmenutzungsmodus erforschen und die überschüssige Abwärme zum Heizen im Zuchtpark und zur Vorbehandlung von Fermentationsrohstoffen nutzen, um die Energienutzungseffizienz weiter zu verbessern; gleichzeitig die digitale Zwillingstechnologie einführen, um ein digitales Zwillingsmodell des anaeroben Fermentations- und Abwärmerückgewinnungssystems zu erstellen, Echtzeitüberwachung, Fehlerfrühwarnung und Parameteroptimierung des Systembetriebsstatus zu realisieren und den Intelligenzgrad des Systems zu verbessern; Darüber hinaus fördern wir das technische Konzept dieses Projekts für Biogaskraftwerke in anderen Bereichen wie der Vieh- und Geflügelzucht und der Behandlung von Lebensmittelabfällen, helfen mehr neuen Energieprojekten dabei, Energieeinsparungen und Kohlenstoffreduzierungen zu erreichen, und fördern die qualitativ hochwertige Entwicklung der grünen Energiebranche.