Recherche sur la méthode de contrôle du système d'utilisation de la chaleur résiduelle basée sur Multi

Oct 20, 2023

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 11497 (2022) Citer cet article

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La récupération de la chaleur résiduelle de mauvaise qualité constitue un problème majeur dans l’utilisation de l’énergie. Afin de résoudre ce problème et d'améliorer l'utilisation de l'énergie, le groupe de recherche a conçu un dispositif de production d'énergie thermique de faible qualité avec la machine électrique Roots comme noyau. Cependant, l'appareil a une faible capacité à ajuster la vitesse de rotation et il est difficile de produire de l'électricité de manière stable. La raison fondamentale est que le système comporte de nombreuses variables et un fort couplage. Selon les conditions de travail réelles, la puissance de l'appareil est de 10 kW et la plage de fluctuation doit être comprise entre ± 7 %. D'une part, il peut être amélioré par le matériel, d'autre part, la conception du logiciel est également très critique. À l'heure actuelle, grâce à des recherches nationales et étrangères sur le système de contrôle, il s'avère que la stabilité du système s'améliore progressivement, mais que le problème du couplage fort entre les variables n'a pas été résolu efficacement. Par conséquent, le groupe de recherche a modélisé les variables du système et obtenu un modèle couplé. Sur la base du modèle de couple, le groupe de recherche a introduit un contrôle de découplage adaptatif multimodèle non linéaire en boucle fermée et a conçu un système de contrôle. Les résultats de la simulation montrent que le dépassement maximal du système de contrôle est de 3,9 %, que le temps de réglage est également réduit et qu'il est stable dans un dispositif de récupération de chaleur perdue de faible qualité. Les résultats expérimentaux montrent que sous le contrôle du système, la vitesse de rotation du moteur des racines peut rester stable, l'écart maximal ne dépasse pas 21,4 tr/min et la plage de fluctuation est de ± 7 %, ce qui répond aux exigences de l'indice. . Cela a jeté les bases de recherches ultérieures sur la production d’électricité connectée au réseau.

Avec le développement rapide de la société, la demande en énergie augmente également. À l’heure actuelle, l’utilisation mondiale d’énergie propre représente moins de 18 % et l’utilisation à grande échelle d’énergie primaire, en particulier d’énergie fossile, reste la principale bouée de sauvetage énergétique du développement industriel actuel. Dans le processus d'utilisation de l'énergie fossile, d'une part, cela entraînera une pollution et des dommages à l'environnement. D’un autre côté, en raison de problèmes d’efficacité, une grande partie de l’énergie sera perdue dans l’environnement sous forme de chaleur. Parmi la chaleur perdue, une partie est plus facile à récupérer en raison de sa température plus élevée. Aujourd'hui, de nombreuses industries disposent déjà de méthodes de récupération industrialisées, telles que la technologie de récupération de chaleur résiduelle de frittage dans l'industrie sidérurgique et la technologie de récupération de chaleur résiduelle de scories d'acier, etc. technologie de production d'énergie de machine à expansion de vis dans l'industrie de la cokéfaction ; technologie de production d'énergie de récupération de chaleur résiduelle à basse température dans l'industrie du ciment, etc. Cependant, pour la récupération et l'utilisation de chaleur résiduelle de faible qualité avec une température ne dépassant pas 160 ℃ et une pression ne dépassant pas 0,8 MPa, les méthodes ci-dessus sont difficiles à mettre en œuvre. la récupérer efficacement, de sorte qu'une partie considérable de la chaleur perdue de mauvaise qualité est gaspillée.

Les ressources thermiques résiduelles industrielles sont largement distribuées dans de nombreuses industries telles que la sidérurgie, la métallurgie, les matériaux de construction, les métaux non ferreux, la pétrochimie, l'industrie légère, etc. Il s'agit actuellement d'une ressource recyclable avec la distribution la plus répandue et le plus grand potentiel d'application dans production industrielle. La chaleur résiduelle industrielle est une sorte d’énergie secondaire. C'est la chaleur perdue lors du processus de production industrielle d'énergie primaire. Ils sont généralement rejetés dans le milieu extérieur sous forme de fumées, de gaz résiduaires et d’eaux usées1. Selon les statistiques, la quantité totale de ressources thermiques résiduelles dans les industries métallurgiques, des matériaux de construction et chimiques est relativement importante, atteignant environ 80 % ; Les ressources thermiques résiduelles de qualité moyenne et faible représentent environ 54 % et le taux d'utilisation annuel est d'environ 2,7 millions de tonnes de charbon standard2. Comme le montre la figure 1, la chaleur perdue à haute, moyenne et basse température représentait respectivement 40 %, 26 % et 34 %, mais leurs taux d'utilisation secondaire sont très différents. Parmi elles, la chaleur résiduelle à moyenne et basse température est largement distribuée, mais en raison de sa faible qualité, le taux de récupération est bien inférieur à celui de la chaleur résiduelle à haute température, ce qui limite l'amélioration du taux d'utilisation global de la chaleur résiduelle industrielle3. La recherche sur les technologies de récupération de chaleur résiduelle de mauvaise qualité favorise la conservation globale et l'utilisation efficace des ressources, favorise le développement de cycles à faible émission de carbone, fait progresser la révolution énergétique, accélère l'innovation technologique énergétique et construit un environnement propre, à faible intensité de carbone, sûr et durable. système énergétique moderne et efficace. Les économies d'énergie, la réduction des émissions et la protection de l'environnement constitueront un élément important du développement économique à l'avenir.