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化石能源升级为电能

助您实现工业加热过程电气化。

从化石能源升级为电能(F2E)的需求正愈加旺盛,因为 基于化石燃料的工业过程实现电气化是减少碳排放的最重要战略之一。 各种电加热方案已层出不穷。每一种电加热方案都需要专用的 电气或电磁 供电系统。通快 霍廷格电子 可提供种类齐全的 供电装置,涵盖了直流电源到 微波电源不等。这样您 就可寻获加速脱碳 并助 您 实现可持续发展宏伟目标的解决方案。

工业流程电气化

1. 碳中和式发电

例如通过太阳能或风能。

2. 通快霍廷格电子电能转换系统

我们的 TruConvert 系列产品可为多种储能应用提供灵活的解决方案。

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3. 电网

为私人终端用户和工业用户配电。

4. 通快霍廷格电子供电系统

通快霍廷格电子的产品包括直流、中频、高频以及微波电源,用于按所需频率和功率供电。

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5. 工业流程电气化

等离子体可用于:

  • 稳定氮气 (含 NH3 生产)
  • 甲烷等离子体热解,可制成青绿色的 H2 和/或 C 同素异形体,例如石墨烯、碳纳米管(CNT)、富勒烯和金刚石
  • C2H2 生产
  • CO2 回收
  • 废物利用

化石能源升级为电能(F2E)的应用示例

改造现有的燃气炉和燃油炉已成为冶金、水泥以及玻璃等行业的热门话题。视有待加工的材料,必须实施精准定义的加工参数,例如温度
温度范围、压力、流量等。使用各种类型的等离子体,可针对加工应用为其创造专门的加工条件。
每种等离子体都需要特定的激发频率来点燃和维持其等离子体。
等离子工艺适用于各种 F2E 应用,例如:

冶金
玻璃熔化
化学工艺
铝熔炼
稳定氮气
水泥生产
E Fuels (Power to X)
液态有机氢载体(LOHC)
废物利用
二氧化碳回收

通快霍廷格电子的产品组合

欧洲工业部门的电气化潜力预计约有 800 TWh/a。化工、造纸、食品、玻璃和陶瓷这几个行业的电气化潜力占比最高。

我们发电机产品组合的功率范围覆盖了 DC 到 GHz,且输出功率高达数百千瓦。我们为您提供的解决方案可助您加速脱碳并实现可持续发展的目标。

化石能源升级为电能(F2E)所需的工艺电源

每一种电加热方案都需要专用的电气或电磁供电系统。通快霍廷格电子可提供种类齐全的供电装置,涵盖了直流电源到微波电源不等

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化石能源升级为电能的加热方案

高频介电加热

介电加热,也称为高频加热,这种工艺通过将绝缘体或电介质暴露在高频电磁场中进行加热。加热是通过高频电磁场与材料中的偶极分子相互作用实现的。分子会试图适应快速变化的电场,这样分子就会相互摩擦并通过内部的摩擦力产生热量。该工艺对介电常数较高的材料尤为有效,例如水或合成材料。在工业应用领域,介电加热技术通常用于烘干、加热或熔化材料。通快霍廷格电子提供有品类齐全的高频发电机和阻抗匹配器。我们还可根据客户要求来设计合适的应用器。

固态微波电源通过半导体元件来发生微波。这种电源会以极高频率生成高密度的功率,以刺激(偶极)分子振动(例如水、合成材料、玻璃、陶瓷、泡沫等)。这些振动会产生摩擦和热量,从而对工艺材料(工件)进行加热。相较于传统的磁控管式发电机,通快霍廷格电子的固态发电机更为精确且高效。其加热效果更加均匀,且可减少不必要的能量损耗。通快霍廷格电子的固态微波电源具有脉冲(30 ns)功能,并且得益于频率扫描或频率切换,能够良好应对特殊任务或此前通常难以解决的加热任务。

感应式加热

通过中频发电机、所谓的外置电路(匹配)以及金属感应器,在导电加热元件(冷石墨坩埚)中或工艺材料(工件)内会产生中频磁场甚至涡流,而涡流又会(类似于电阻加热过程)通过与金属原子的相互作用而产生损耗,从而对材料进行加热。这种加热方式具有独特优势,即感应器和加热元件或工艺材料之间无直接接触。通快霍廷格电子提供有适合各种应用的电源,并且在加热系统设计阶段就可为客户解决特定问题。

等离子体加热技术

等离子体燃烧器:

当今的许多工业流程都使用天然气生火以进行工艺加热。为达成特定的气温限制,此前召开的联合国气候变化大会已约定要在全球范围内使二氧化碳生成过程变得更加昂贵,因此人们在几年之后将无法负担燃气加热的成本。 

其实许多工业加热过程都可使用完全不同的加热方法(介电、电阻、感应加热见上文示例)。对于其他一些加热工艺,加热所需的“火焰”还没有真正的替代方案。

为此可使用等离子火焰(等离子体燃烧器)作为解决方案。在大气压力下,辅助气体(H2、CO2、N2、O2、Ar、空气等)通过管道(直径为 0.05 m - 1 m 甚至更大)进行流动。这类气体通过外置的特殊布局并借助输入的中频-高频感应电源被无接触点火,从而形成等离子体或等离子火焰。有趣的是,上述辅助气体可进行“再循环”,即可在过程中循环利用——事实上在点火过程中,尽管火焰会产生热量,但其实没有任何物质在“燃烧”。

通快霍廷格电子目前正在开发工艺电源和功率耦合器,它们在不久之后就可取代天然气火源,且最高可产生数兆瓦的热量。等离子体火焰的用途多样,例如可用于金属生产或回收、化工和玻璃生产行业。 

电阻式加热

直流电或交流电在加热元件(间接)内部或在工艺材料(工件)本身之中起作用。它们均通过电阻进行加热。根据布局情况,可实现非常均匀的加热且温度控制稳定。通快霍廷格电子为此主要使用可良好调控的直流电源。

未来是电气化的天下!

尽管相较于化石能源加热系统,电加热系统的投资成本(e-CAPEX)压力巨大,但二氧化碳税收措施却导致化石能源运营成本(f-OPEX)急剧增加。这样就会缩短边际贡献时间(tbreak-even)。然而,盈亏平衡时间范围取决于相应的 F2E 流程,大约在 5 到 10 年之间。

联系方式
Dr. Gerd Hintz
Industry Manager Industrial Heating
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