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TRUMPF Hüttinger

化石能源升級為電能

助您實現工業加熱過程電氣化。

化石能源升級為電能 從化石能源升級為電能(F2E)的需求正愈加旺盛,因為 基於化石燃料的工業過程實現電氣化是減少碳排放的最重要戰略之一。 各種電加熱方案已層出不窮。每一種電加熱方案都需要專用的 電氣或電磁 供電系統。TRUMPF 霍廷格電 子可提供種類齊全的 供電裝置,涵蓋了直流電源到 微波電源不等。這樣您 就可尋獲加速脫碳 並助 您 實現可持續發展宏偉目標的解決方案。

工業過程電氣化

1. 碳中和式發電

例如透過太陽能或風能。

2. TRUMPF 霍廷格電子電能轉換系統

我們的 TruConvert 系列產品可為多種儲能應用提供靈活的解決方案。

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3. 輸電系統

為私人終端使用者和工業使用者配電。

4. TRUMPF 霍廷格電子供電系統

TRUMPF 霍廷格電子的產品包括直流、中頻、高頻以及微波電源,用於按所需頻率和功率供電。

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5. 工業過程電氣化

電漿可用於:

  • 穩定氮氣 (含 NH3 生產)
  • 甲烷電漿熱解,可製成青綠色的 H2 和/或 C 同素異形體,例如石墨烯、碳納米管(CNT)、富勒烯和金剛石
  • C2H2 生產
  • CO2 回收
  • 廢物利用

化石能源升級為電能(F2E)的應用示例

改造現有的燃氣爐和燃油爐已成為冶金、水泥以及玻璃等行業的熱門話題。視有待加工的材料,必須實施精准定義的加工參數,例如溫度
溫度範圍、壓力、流量等。使用各種類型的電漿,可針對加工應用為其創造專門的加工條件。
每種電漿都需要特定的激發頻率來點燃和維持其電漿。
電漿製程適用於各種 F2E 應用,例如:

冶金
玻璃熔化
化學製程
鋁熔煉
穩定氮氣
水泥生產
E Fuels (Power to X)
液態有機氫載體(LOHC)
廢物利用
二氧化碳回收

TRUMPF 霍廷格電子的產品組合

歐洲工業部門的電氣化潛力預計約有 800 TWh/a。化工、造紙、食品、玻璃和陶瓷這幾個行業的電氣化潛力占比最高。

我們發電機產品組合的功率範圍覆蓋了 DC 到 GHz,且輸出功率高達數百千瓦。我們為您提供的解決方案可助您加速脫碳並實現可持續發展的目標。

化石能源升級為電能(F2E)所需的製程電源

每一種電加熱方案都需要專用的電氣或電磁供電系統。TRUMPF 霍廷格電子可提供種類齊全的供電裝置,涵蓋了直流電源到微波電源不等

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化石能源升級為電能的加熱方案

射頻介電加熱

介電加熱,也稱為高頻加熱,這種製程透過將絕緣體或電介質暴露在高頻電磁場中進行加熱。加熱是透過高頻電磁場與材料中的偶極分子相互作用實現的。分子會試圖適應快速變化的電場,這樣分子就會相互摩擦並透過內部的摩擦力產生熱量。該製程對介電常數較高的材料尤為有效,例如水或合成材料。在工業應用領域,介電加熱技術通常用於烘乾、加熱或熔化材料。TRUMPF 霍廷格電子提供有品類齊全的高頻發電機和阻抗匹配器。我們還可根據客戶要求來設計合適的應用器。

固態微波電源透過半導體元件來發生微波。這種電源會以極高頻率生成高密度的功率,以刺激(偶極)分子振動(例如水、合成材料、玻璃、陶瓷、泡沫等)。這些振動會產生摩擦和熱量,從而對製程材料(工件)進行加熱。相較于傳統的磁控管式發電機,TRUMPF 霍廷格電子的固態發電機更為精確且高效。其加熱效果更加均勻,且可減少不必要的能量損耗。TRUMPF 霍廷格電子的固態微波電源具有脈衝(30 ns)功能,並且得益於頻率掃描或頻率切換,能夠良好應對特殊任務或此前通常難以解決的加熱任務。

感應式加熱

透過中頻發電機、所謂的外置電路(匹配)以及金屬感應器,在導電加熱元件(冷石墨坩堝)中或製程材料(工件)內會產生中頻磁場甚至渦流,而渦流又會(類似於電阻加熱過程)透過與金屬原子的相互作用而產生損耗,從而對材料進行加熱。這種加熱方式具有獨特優勢,即感應器和加熱元件或製程材料之間無直接接觸。TRUMPF 霍廷格電子提供有適合各種應用的電源,並且在加熱系統設計階段就可為客戶解決特定問題。

電漿加熱技術

電漿燃燒器:

當今的許多工業流程都使用天然氣生火以進行製程加熱。為達成特定的氣溫限制,此前召開的聯合國氣候變化大會已約定要在全球範圍內使二氧化碳生成過程變得更加昂貴,因此人們在幾年之後將無法負擔燃氣加熱的成本。 

其實許多工業加熱過程都可使用完全不同的加熱方法(介電、電阻、感應加熱見上文示例)。對於其他一些加熱製程,加熱所需的「火焰」還沒有真正的替代方案。

為此可使用電漿火焰(電漿燃燒器)作為解決方案。在大氣壓力下,加工氣體(H2、CO2、N2、O2、Ar、空氣等) 透過管道(直徑為 0.05 m - 1 m 甚至更大)進行流動。這類氣體透過外置的特殊佈局並借助輸入的中頻-高頻感應電源被無接觸點火,從而形成電漿或電漿火焰。有趣的是,上述加工氣體可進行「再迴圈」,即可在過程中迴圈利用——事實上在點火過程中,儘管火焰會產生熱量,但其實沒有任何物質在「燃燒」。

TRUMPF 霍廷格電子目前正在開發製程電源和功率耦合器,它們在不久之後就可取代天然氣火源,且最高可產生數兆瓦的熱量。電漿火焰的用途多樣,例如可用於金屬生產或回收、化工和玻璃生產行業。 

電阻式加熱

直流電或交流電在加熱元件(間接)內部或在製程材料(工件)本身之中起作用。它們均透過電阻進行加熱。根據佈局情況,可實現非常均勻的加熱且溫度控制穩定。TRUMPF 霍廷格電子為此主要使用可良好調控的直流電源。

未來是電氣化的天下!

儘管相較於化石能源加熱系統,電加熱系統的投資成本(e-CAPEX)壓力巨大,但二氧化碳稅收措施卻導致化石能源運營成本(f-OPEX)急劇增加。這樣就會縮短邊際貢獻時間(tbreak-even)。然而,盈虧平衡時間範圍取決於相應的 F2E 流程,大約在 5 到 10 年之間。

連絡人
Dr. Gerd Hintz
Industry Manager Industrial Heating
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