멀티기반 폐열 활용 시스템 제어방법 연구

Dec 08, 2023

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 11497(2022) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

품질이 낮은 폐열의 회수는 에너지 활용에 있어 주요 문제입니다. 이러한 문제를 해결하고 에너지 활용도를 향상시키기 위해 연구그룹에서는 루츠발전기를 핵심으로 하는 저품질 폐열 발전장치를 설계했다. 그러나 회전속도 조절 능력이 부족하고 안정적으로 전기를 생산하기 어렵다는 문제점이 있다. 근본적인 이유는 시스템에 변수가 많고 결합력이 강하기 때문입니다. 실제 작업 조건에 따라 장치의 전력은 10kW이고 변동 범위는 ±7% 이내여야 합니다. 한편으로는 하드웨어를 통해 개선될 수 있지만, 다른 한편으로는 소프트웨어의 설계도 매우 중요합니다. 현재 제어시스템에 대한 국내외 연구조사를 통해 시스템의 안정성이 점차 향상되고 있는 것으로 나타났으나, 변수간 강한 결합 문제는 효과적으로 해결되지 못한 것으로 나타났다. 이에 연구팀은 시스템 내 변수를 모델링하여 결합모델을 얻었다. 연구팀은 커플 모델을 기반으로 비선형 다중 모델 적응형 폐루프 디커플링 제어를 도입하고 제어 시스템을 설계했다. 시뮬레이션 결과, 제어 시스템의 최대 오버슈트는 3.9%로 조정 시간도 단축되었으며, 품질이 낮은 폐열 회수 장치에서도 안정적인 것으로 나타났다. 실험 결과에 따르면 시스템 제어 하에서 루트 모터의 회전 속도는 안정적으로 유지될 수 있으며 최대 편차는 21.4r/min을 넘지 않으며 변동 범위는 ±7% 이내로 지수 요구 사항을 충족합니다. . 이는 계통연계 발전에 대한 후속 연구의 기반을 마련했다.

사회가 급속히 발전함에 따라 사람들의 에너지 수요도 증가하고 있습니다. 현재 전 세계 청정에너지 사용은 18% 미만이며, 1차 에너지, 특히 화석 에너지의 대규모 사용은 여전히 ​​현재 산업 발전의 주요 에너지 생명선입니다. 화석에너지를 사용하는 과정에서 한편으로는 환경오염과 피해를 초래하게 됩니다. 반면, 효율성 문제로 인해 에너지의 상당 부분이 열의 형태로 주변 환경으로 손실됩니다. 손실된 폐열 중 일부는 온도가 높기 때문에 회수가 더 쉽습니다. 현재 많은 산업에서는 이미 철강 산업의 소결 폐열 회수 기술 및 철강 슬래그 폐열 회수 기술 등과 같은 회수 방법을 산업화했습니다. 코크스 산업의 스크류 팽창 동력 기계 발전 기술; 시멘트산업 등의 저온폐열회수 발전기술. 그러나 온도가 160℃ 이하, 압력이 0.8MPa 이하인 저품질 폐열을 회수·이용하기 위해서는 위의 방법으로는 어려움이 있다. 효과적으로 회수하므로 품질이 낮은 폐열의 상당 부분이 낭비됩니다.

산업폐열자원은 철강, 야금, 건축자재, 비철금속, 석유화학, 경공업 등 다양한 산업분야에 널리 분포되어 있습니다. 현재 국내에서 가장 널리 분포되어 있고 활용 가능성이 가장 큰 재활용 자원입니다. 산업 생산품. 산업폐열은 일종의 2차에너지이다. 1차에너지의 산업생산 과정에서 손실되는 열입니다. 이는 일반적으로 배가스, 폐가스, 폐수의 형태로 외부 환경으로 배출됩니다1. 통계에 따르면 야금, 건축 자재, 화학 ​​산업에서 폐열 자원의 총량이 상대적으로 커서 약 80%에 달합니다. 중저품질 폐열 자원은 약 54%를 차지하며, 연간 이용률은 표준 석탄 약 270만 톤2입니다. 그림 1에서 볼 수 있듯이 고온, 중온, 저온 폐열이 각각 40%, 26%, 34%를 차지하지만 2차 이용률은 상당한 차이를 보인다. 그 중 중저온 폐열은 널리 분포되어 있으나 품질이 낮기 때문에 고온 폐열에 비해 회수율이 훨씬 낮아 산업폐열의 전체 이용률을 더욱 향상시키는데 한계가 있다3. 저품질 폐열 회수 기술에 대한 연구는 자원의 포괄적인 보존과 효율적인 이용, 저탄소 순환 발전 촉진, 에너지 혁명 촉진, 에너지 기술 혁신 가속화, 깨끗하고 저탄소이며 안전하고 안전한 도시 건설에 도움이 됩니다. 효율적인 현대 에너지 시스템. 에너지 절약, 배출 감소 및 환경 보호는 미래 경제 발전의 중요한 부분이 될 것입니다.