На більшості промислових підприємств у технологічному ланцюжку виробництва присутні процеси нагрівання, залишкове тепло яких не використовується та викидається в атмосферу. Водночас майже завжди є потреба в отриманні пари, гарячого повітря або рідини. Системи рекуперації інтегруються в систему підприємства та, за рахунок використання вторинного тепла, дозволяють зменшити споживання газу чи електрики підприємством.
Встановивши на шляху проходження надлишків тепла систему рекуперації, Ви отримуєте можливість повторно використовувати енергію, що викидалася раніше, для потреб Вашого підприємства, таких як:
- Нагрів рідин та газів для технологічних процесів у виробництві;
- Нагрів води для системи гарячого водопостачання (ГВП);
- Опалення складських, виробничих та офісних приміщень;
- Нагрів повітря та газу перед подачею на пальники;
- Попереднє нагрівання заготовок або матеріалів перед надходженням в основну піч;
- Виробництво електричної енергії із використанням ORC-систем.
Системи рекуперації актуальні та затребувані на підприємствах практично всіх напрямків діяльності, де є технологічний процес нагрівання в ході виробництва:
- заводи-виробники сталі та продуктів металопрокату;
- машинобудівні підприємства;
- скляні заводи;
- виробники цементу;
- підприємства-переробники газу та нафти;
- хімічні фабрики;
- підприємства харчової промисловості.
Основні типи обладнання:
- системи рекуперації теплоти продуктів горіння природного газу чи іншого палива;
- системи відбору теплоти від електронагрівачів (індукторів електропечей та ін.);
- системи відбору теплоти конденсації холодильних машин;
- системи відбору теплоти олії чи інших теплоносіїв.
СИСТЕМИ РЕКУПЕРАЦІЇ ТЕПЛОТИ ПРОДУКТІВ ГОРІННЯ
Теплота продуктів горіння в різних процесах може бути високо або низькопотенційною. Це значно впливає на виконання обладнання, можливість подальшого використання відібраного тепла, вартість обладнання та, відповідно, термін окупності інвестицій в енергозберігаючі рішення. Найбільш «зручними» для впровадження систем рекуперації є підприємства, на яких технологічні процеси відбуваються за високих температур, наближених до 1000°С.
Дуже показовим може бути приклад рекуперації теплоти відпрацьованих газів печей термообробки металевих виробів. У печах для термічної обробки металу температура матеріалу становить 800-1000°С, а температура газів у робочому просторі печі досягає 850-1100°С; у печах нагріву перед прокаткою, куванням або штампуванням температура металу коливається в межах 1100-1250°С, а температура димових газів приблизно дорівнює 1200-1450°С. Димові гази мають дуже високу температуру і, залишаючи робочий простір, несуть із собою в середньому 60-65% теплоти. Іншими словами, 35-40% енергії скидається в навколишню атмосферу і навіть часткове скорочення втрат має бути одним з основних завдань, яке може дозволити зменшити собівартість продукції, що випускається, і збільшити конкурентоспроможність компанії на ринку.
Утилізація теплоти продуктів горіння на описаних вище виробництвах може відбуватися з поверненням відібраної теплоти у піч або без неї. У першому випадку можна проводити попередній нагрів металевих заготовок, палива чи повітря перед подачею на пальники, у другому – використовувати інших внутрішніх господарських потреб (виробництва гарячої води, пари) чи виробництва електроенергії.
При постановці завдання проектування і постачання устаткування, необхідне повне розуміння технології, коли він відбувається відбір тепла, оскільки однією з основних критеріїв є дотримання невтручання у раніше налагоджений і прогнозований процес. Крім того, потрібно розуміти техпроцес і з точки зору складу газів, що йдуть: чи містить воду і скільки, чи є в газах частинки сировини, готового продукту або супутні матеріали та сполуки: це впливає на вибір типу теплообмінного апарату, спосіб і періодичність його очищення, плановий коефіцієнт забруднення та ін.
Слід також звернути увагу на застосування теплоти, відібраної від продуктів горіння. Адже відібрати тепло – це тільки частина завдання, друга частина – віддати тепло туди, де воно необхідне і зможе частково або повністю замінити енергоресурси, що раніше використовуються (електрика, газ, інше).
Відбір теплоти від димових газів найчастіше реалізують методом установки на шляху проходження димових газів теплообмінника-рекуператора у виконанні газ/газ або газ/рідина. Комплект обладнання для відбору теплоти складається з таких основних елементів та систем:
- рекупераційного теплообмінника;
- системи байпасування (зміна схеми руху продуктів горіння, минаючи теплообмінник-рекуператор у разі відсутності споживання тепла);
- системи повітроводів для подачі гарячих газів на теплообмінник;
- зовнішнього контуру скидання теплоти як драй-кулера (за потреби, залежно від схеми реалізації);
- контуру циркуляції теплоносія;
- системи керування обладнанням;
- комплекту регулюючої та запірної автоматики та арматури.
ВІДБІР ТЕПЛА КОНДЕНСАЦІЇ
Практично на всіх підприємствах харчової промисловості та на більшості промислових встановлені холодильні машини. Принцип роботи яких полягає в перенесенні тепла з середовища, що охолоджується (за рахунок випаровування холодоагенту) назовні (за рахунок конденсації).
Система рекуперації теплоти конденсації (СРТК) передбачає встановлення додаткового устаткування відбору теплоти фреону перед конденсатором для нагрівання рідини (вода, розчини гліколів та інших.).
Теплоту, яку дозволяє відібрати зазначена система, можна використовувати для опалення приміщень у зимовий період року, для подачі в систему гарячого водопостачання для побутових потреб, у технологічних процесах або як попередній нагрівання в системі пароутворення.
Потужність, яку можна отримати і використовувати надалі, приблизно дорівнює споживаної потужності компресорів і холодопродуктивності холодильної машини.
Відбір тепла конденсації:
- Економія енергоносіїв за рахунок відбору тепла конденсації холодильної машини та перенаправлення її для потреб виробництва (гарячого водопостачання, опалення приміщень);
- Економія енергоносіїв;
- Період окупності трохи більше 1 року;
- Повністю автоматичний режим роботи.