เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในอุตสาหกรรมพลังงานใหม่

การใช้งานและนวัตกรรมทางเทคโนโลยีของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเชลล์และท่อในอุตสาหกรรมพลังงานใหม่

ท่ามกลางกระแสการเปลี่ยนแปลงด้านพลังงานทั่วโลก อุตสาหกรรมพลังงานใหม่ซึ่งมีพลังงานลม เซลล์แสงอาทิตย์ พลังงานไฮโดรเจน พลังงานความร้อนใต้พิภพ ฯลฯ เป็นแกนหลัก กำลังขับเคลื่อนการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างพลังงานไปสู่ความสะอาดและการทำให้เป็นคาร์บอนต่ำ

ในฐานะที่เป็นอุปกรณ์หลักในด้านการแลกเปลี่ยนความร้อนทางอุตสาหกรรม เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและแบบท่อซึ่งอาศัยคุณลักษณะต่างๆ เช่น การถ่ายเทความร้อนที่มีประสิทธิภาพ ความต้านทานต่ออุณหภูมิสูงและแรงดันสูง และความสามารถในการปรับตัวที่แข็งแกร่ง ได้แสดงให้เห็นถึงคุณค่าการใช้งานที่ไม่เหมือนใครในสนามพลังงานใหม่

บทความนี้จะวิเคราะห์บทบาทหลักของพวกเขาในอุตสาหกรรมพลังงานใหม่จากสามแง่มุม: หลักการทางเทคนิค สถานการณ์การใช้งานทั่วไป และทิศทางการพัฒนาในอนาคต

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและแบบท่อบรรลุการแลกเปลี่ยนความร้อนผ่านการไหลทวนของของไหลร้อนภายในท่อและของไหลเย็นที่ด้านข้างของเปลือก โดยมีข้อดีหลักที่สะท้อนให้เห็นในด้านต่อไปนี้:

กลไกการถ่ายเทความร้อนที่ปรับให้เหมาะสม: การออกแบบกระแสทวนถูกนำมาใช้เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน และเมื่อรวมกับเทคโนโลยีการเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน เช่น เครื่องปั่นกังหันแบบเกลียวและท่อแบบครีบ ความเข้มของความปั่นป่วนจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ตัวอย่างเช่น องค์กรด้านพลังงานลมเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนของระบบน้ำมันหล่อเย็นขึ้น 30% และลดการใช้พลังงานของอุปกรณ์ลง 15% โดยการใส่เครื่องกังหันแบบเกลียวเข้าไปในท่อ

ความสามารถในการปรับเปลี่ยนโครงสร้าง: การออกแบบโครงสร้าง เช่น ท่อ U- และประเภทหัวลอย- สามารถปรับให้เข้ากับสภาพการทำงานที่-อุณหภูมิสูง-ได้ ตัวอย่างเช่น ในสถานการณ์-การควบแน่นของไอน้ำที่อุณหภูมิสูงในการผลิตพลังงานไฮโดรเจน การออกแบบแผ่นท่อเดี่ยวของท่อ U- ช่วยลดจุดรั่วไหล โดยมีความสามารถในการรับแรงดัน-สูงถึง 10 MPa

นวัตกรรมด้านวัสดุ: สำหรับตัวกลางพิเศษในด้านพลังงานใหม่ จะใช้วัสดุที่ต้านทานการกัดกร่อน- เช่น ดูเพล็กซ์สแตนเลสและโลหะผสมไทเทเนียม ตัวอย่างเช่น ในโรงงานแยกเกลือออกจากน้ำทะเล ความต้านทานการกัดกร่อนของคลอไรด์ไอออนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสแตนเลสดูเพล็กซ์เป็น 3 เท่าของ 316L โดยมีอายุการใช้งานมากกว่า 20 ปี

1.ภาคพลังงานลม: กุญแจสำคัญในการจัดการความร้อนของอุปกรณ์

ในกังหันลมสมัยใหม่ ส่วนประกอบหลัก เช่น ตัวแปลงความถี่และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า มีความจำเป็นเร่งด่วนในการกระจายความร้อน เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและแบบท่อบรรลุการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำผ่านระบบทำความเย็นน้ำ-หรือน้ำมัน-:

การทำความเย็นของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า: องค์กรด้านพลังงานลมใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบส่วนหัว-แบบลอยเพื่อถ่ายเทความร้อนจากภายในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไปยังระบบน้ำหล่อเย็น เพื่อให้มั่นใจว่าอุปกรณ์จะทำงานที่อุณหภูมิคงที่ต่ำกว่า 60 องศา และลดอัตราความล้มเหลวลง 40%

การป้องกันตัวแปลงความถี่: ในวงจรทำความเย็นของตัวแปลงความถี่ ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนใช้การออกแบบการพาความร้อนแบบบังคับเพื่อควบคุมอุณหภูมิของโมดูล IGBT ให้อยู่ในช่วงที่ปลอดภัย ช่วยยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ได้ 3-5 ปี

2. ภาคพลังงานแสงอาทิตย์: องค์ประกอบหลักสำหรับการแปลงพลังงานความร้อน

ในระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบเข้มข้น (CSP) เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและแบบท่อมีบทบาทสำคัญในการรวบรวม การส่งผ่าน และการจัดเก็บพลังงานความร้อน:

การส่งพลังงานความร้อน: โรงไฟฟ้า CSP ใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อคอมโพสิตเซรามิกเคลือบซิลิกอนคาร์ไบด์- ซึ่งสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงถึง 1200 องศา เครื่องแลกเปลี่ยนเหล่านี้ถ่ายโอนพลังงานความร้อนที่สร้างโดยตัวสะสมรังสีแสงอาทิตย์ไปยังระบบกักเก็บความร้อนเกลือหลอมเหลวได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยมีอัตราการสูญเสียความร้อนน้อยกว่า 5%

ระบบกักเก็บความร้อน: ในกระบวนการกักเก็บความร้อนด้วยเกลือหลอมเหลว เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนตระหนักถึงการใช้ความร้อนแบบต่อเนื่องผ่านการออกแบบหลาย-ท่อ- ซึ่งเพิ่มประสิทธิภาพการจัดเก็บพลังงานเป็น 92% และสนับสนุนโรงไฟฟ้าให้ผลิตไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องเป็นเวลานานกว่า 6 ชั่วโมงในเวลากลางคืน

3. ภาคพลังงานไฮโดรเจน: รับประกันความปลอดภัยและประสิทธิภาพแบบคู่

ในเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนและกระบวนการผลิตไฮโดรเจน ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและแบบท่อมีบทบาทหลายประการ:

การทำความเย็นเซลล์เชื้อเพลิง: องค์กรยานยนต์พลังงานไฮโดรเจนใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อแบบระบายความร้อนด้วยของเหลว-เพื่อควบคุมอุณหภูมิของแผงเซลล์ภายในช่วง 65±2 องศา ทำให้ความหนาแน่นของพลังงานเพิ่มขึ้น 20% ในขณะเดียวกัน เทคโนโลยีการตรวจจับการรั่วไหลของมวลฮีเลียมสเปกโตรเมทรีถูกนำมาใช้เพื่อให้ได้ความไวในการตรวจจับอัตราการรั่วไหลที่ 10⁻⁶ Pa·m³/s

การผลิตไฮโดรเจน: ในกระบวนการผลิตไฮโดรเจนด้วยกระแสไฟฟ้าในน้ำ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจะนำความร้อนเหลือทิ้งกลับมาใช้ใหม่ผ่านวงจรการอัดไอ ซึ่งช่วยลดการใช้พลังงานต่อหน่วยการผลิตไฮโดรเจนได้ถึง 18% ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนโลหะผสมไทเทเนียมที่รองรับสามารถทนทานต่อตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง เช่น กรดฟอสฟอริกเปียก ซึ่งช่วยยืดอายุการใช้งานได้ถึง 15 ปี

4. ภาคพลังงานความร้อนใต้พิภพ: รูปแบบการใช้ทรัพยากรอย่างมีประสิทธิภาพ

ในระบบการผลิตพลังงานความร้อนใต้พิภพและระบบทำความร้อน เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและแบบท่อช่วยให้สามารถพัฒนาของเหลวความร้อนใต้พิภพแบบเรียงซ้อนได้:

กระบวนการสร้างพลังงาน: โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบ-เปลือก-แบบผ่านสองชั้นเพื่อถ่ายเทความร้อนจากของเหลวความร้อนใต้พิภพ 150 องศาไปยังตัวกลางการทำงานของวงจรแรงคินอินทรีย์ (ORC) ซึ่งบรรลุประสิทธิภาพการผลิตพลังงาน 18% ซึ่งสูงกว่าระบบแฟลชแบบเดิมถึง 40%

ระบบทำความร้อน: ในโครงการทำความร้อนด้วยหินแห้งร้อน เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจะควบคุมอุณหภูมิของน้ำทางออกผ่านการปรับการแปลงความถี่ และลดขนาดด้วยระบบทำความสะอาดออนไลน์ เพื่อให้มั่นใจว่าประสิทธิภาพการทำงานในช่วงฤดูร้อนยังคงมีเสถียรภาพมากกว่า 85%

เพื่อตอบสนองต่อข้อกำหนดที่สูงขึ้นสำหรับประสิทธิภาพการใช้พลังงานและความยั่งยืนในอุตสาหกรรมพลังงานใหม่ เทคโนโลยีเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อนำเสนอแนวโน้มหลักสามประการ:

การอัพเกรดอัจฉริยะ: บูรณาการเทคโนโลยีการประมวลผล 5G + Edge เพื่อให้ได้การปรับพารามิเตอร์ระดับมิลลิวินาที- หลังจากที่ศูนย์ข้อมูลใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนอัจฉริยะ การประหยัดไฟฟ้าต่อปีก็เกิน 8 ล้านกิโลวัตต์ชั่วโมง และค่า PUE ลดลงเหลือ 1.15

การใช้วัสดุสีเขียว: การพัฒนานาโนฟลูอิด-เทคโนโลยีการถ่ายเทความร้อนที่ปรับปรุงใหม่เพื่อเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนมากกว่า 50% ใช้วัสดุโลหะผสมที่รีไซเคิลได้เพื่อลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนตลอดวงจรชีวิต โครงการเคมีลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ลง 30% หลังการใช้งาน

ตั้งแต่การควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำของอุปกรณ์พลังงานลมไปจนถึงการรับประกันความปลอดภัยของห่วงโซ่อุตสาหกรรมพลังงานไฮโดรเจน ตั้งแต่การใช้พลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์แบบต่อเนื่องไปจนถึงการพัฒนาทรัพยากรความร้อนใต้พิภพอย่างมีประสิทธิภาพ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและแบบท่อกำลังขับเคลื่อนอุตสาหกรรมพลังงานใหม่เข้าสู่ยุคของประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่สูงขึ้นผ่านนวัตกรรมทางเทคโนโลยี ด้วยการบูรณาการในเชิงลึก-ของวัสดุศาสตร์ การควบคุมอัจฉริยะ และการบูรณาการระบบ อุปกรณ์แบบดั้งเดิมนี้จะยังคงเผยแพร่คุณค่าใหม่ในการเปลี่ยนแปลงพลังงานทั่วโลก และให้การสนับสนุนทางเทคนิคที่สำคัญสำหรับการสร้างอนาคต-คาร์บอนเป็นศูนย์

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนของ GNEE ที่มีความก้าวหน้าในด้านนวัตกรรมวัสดุและเทคโนโลยีอัจฉริยะ ช่วยเพิ่มศักยภาพอย่างลึกซึ้งให้กับสถานการณ์พลังงานใหม่ๆ เช่น การควบคุมอุณหภูมิของพลังงานลม ความปลอดภัยของพลังงานไฮโดรเจน และการจัดเก็บพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ ทำให้การแลกเปลี่ยนความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพเป็นจุดศูนย์กลางสำคัญในการปล่อยคุณค่าสีเขียวของพลังงานใหม่ หากคุณต้องการเรียนรู้เกี่ยวกับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและแบบท่อ โปรดติดต่อเราโดยส่งอีเมลไปที่global@gneesteels.com.