Рекуперация тепла

На большинстве промышленных предприятий в технологической цепочке производства присутствуют процессы нагрева, остаточное тепло которых не используется и выбрасывается в атмосферу. Вместе с тем, почти всегда есть потребность в получении пара, горячего воздуха или жидкости. Системы рекуперации интегрируются в систему предприятия и, за счет использования вторичного тепла, позволяют уменьшить потребление газа или электричества  предприятием. 

 

Установив на пути следования излишков тепла систему рекуперации Вы получаете возможность повторно использовать выбрасываемую ранее энергию для нужд Вашего предприятия, таких как:

  • Нагрев жидкостей и газов для  технологических процессов в производстве;
  • Нагрев воды для системы горячего водоснабжения (ГВС);
  • Отопление складских, производственных и офисных помещений;
  • Нагрев воздуха и газа перед подачей на горелки;
  • Предварительный нагрев заготовок или материалов перед поступлением в основную печь;
  • Производство электрической энергии с использованием ORC-систем.

Системы рекуперации актуальны и востребованы на предприятиях практически всех направлений деятельности где есть технологический процесс нагрева в ходе производства:

  • заводы-производители стали и продуктов металлопроката;
  • машиностроительные предприятия;
  • стекольные заводы;
  • производители цемента;
  • предприятия-переработчики газа и нефти;
  • химические заводы;
  • предприятия пищевой промышленности.

Основные типы оборудования:

  • системы рекуперации теплоты продуктов горения природного газа или другого топлива;
  • системы отбора теплоты от электронагревателей (индукторов электропечей и др.);
  • системы отбора теплоты конденсации холодильных машин;
  • системы отбора теплоты масла или других теплоносителей.

СИСТЕМЫ РЕКУПЕРАЦИИ ТЕПЛОТЫ ПРОДУКТОВ ГОРЕНИЯ

Теплота продуктов горения в разных процессах может быть высоко- или низкопотенциальной. Это значительно влияет на исполнение оборудования, возможность последующего использования отобранного тепла, стоимость оборудования и, соответственно, на срок окупаемости инвестиций в энергосберегающие решения. Наиболее «удобными» для внедрения систем рекуперации являются предприятия, на которых технологические процессы происходят при высоких температурах, приближенных к 1000°С.

Очень показательным может быть пример рекуперации теплоты дымовых газов печей термообработки металлических изделий. В печах для термической обработки металла, температура материала составляет 800-1000°С, а температура газов в рабочем пространстве печи достигает 850-1100°С; в печах нагрева перед прокаткой, ковкой или штамповкой температура металла колеблется в пределах 1100-1250°С, а температура дымовых газов примерно равна 1200-1450°С. Дымовые газы имеют очень высокую температуру и, покидая рабочее пространство уносят с собой в среднем 60-65% теплоты. Другими словами, 35-40% энергии сбрасывается в окружающую атмосферу и даже частичное сокращение потерь должно быть одной из основных задач, которая может позволить уменьшить себестоимость выпускаемой продукции и увеличить конкурентоспособность компании на рынке.

Утилизация теплоты продуктов горения на описанных выше производствах может происходить с возвратом отобранной теплоты обратно в печь или без нее. В первом случае можно производить предварительный нагрев металлических заготовок, топлива или воздуха перед подачей на горелки, во втором – использовать для других внутренних хозяйственных нужд (производства горячей воды, пара) или производства электроэнергии.

При постановке задачи на проектирование и поставку оборудования, необходимо полное понимание технологии, при которой происходит отбор тепла, так как одним из основных критериев является соблюдение невмешательства в ранее отлаженный и прогнозированный процесс. Кроме того, нужно понимать техпроцесс и с точки зрения состава уходящих газов: содержит ли воду и сколько, есть ли в газах частицы сырья, готового продукта или сопутствующие материалы и соединения: это влияет на выбор типа теплообменного аппарата, способ и периодичность его очистки, плановый коэффициент загрязнения и др.

Следует также обращать внимание на применение теплоты, отобранной от продуктов горения. Ведь отобрать тепло – это только часть задачи, вторая часть – отдать тепло туда, где оно необходимо и сможет частично или полностью заменить ранее используемые покупаемые энергоресурсы (электричество, газ, другое).

Отбор теплоты от дымовых газов чаще всего реализуют методом установки на пути следования дымовых газов теплообменника-рекуператора в исполнении газ/газ или газ/жидкость. Комплект оборудования для отбора теплоты состоит из таких основных элементов и систем:

  • рекуперационного теплообменника;
  • системы байпасирования (изменение схемы движения продуктов горения, минуя теплообменник-рекуператор в случае отсутствия потребления тепла);
  • системы воздуховодов для подачи горячих газов на теплообменник;
  • внешнего контура сброса теплоты в виде драй-куллера (при необходимости, в зависимости от схемы реализации);
  • контура циркуляции теплоносителя;
  • системы управления оборудованием;
  • комплекта регулирующей и запорной автоматики и арматуры.

ОТБОР ТЕПЛА КОНДЕНСАЦИИ

Практически на всех предприятиях пищевой промышленности и на большинстве промышленных, установлены холодильные машины. Принцип работы которых заключается в переносе тепла из охлаждаемой среды (за счет испарения хладагента) наружу (за счет конденсации).

 Система рекуперации теплоты конденсации (СРТК) предполагает установку дополнительного оборудования для отбора теплоты фреона перед конденсатором для нагрева жидкости (вода, растворы гликолей и др.).

 Теплоту, которую позволяет отобрать указанная система можно использовать для отопления помещений в зимний период года, для подачи в систему горячего водоснабжения для бытовых нужд, в технологических процессах или как предварительный нагрев в системе парообразования.

 Мощность, которую можно получить и использовать в дальнейшем, приблизительно равна потребляемой мощности компрессоров и холодопроизводительности холодильной машины.

Отбор тепла конденсации:

  • Экономия энергоносителей за счет отбора тепла конденсации холодильной машины и перенаправления его для нужд производства (горячего водоснабжения, отопления помещений);
  • Экономия энергоносителей ;
  • Период окупаемости не более 1 года;
  • Полностью автоматический режим работы.