Rekuperacija otpadne topline je ključni aspekt upravljanja energijom, posebno za male industrije. Ove industrije često stvaraju značajnu količinu otpadne topline tokom svojih proizvodnih procesa, koja se obično ispušta u okoliš bez korištenja. Kao dobavljač sistema za rekuperaciju otpadne toplote, dobro sam upoznat sa različitim opcijama koje su dostupne malim industrijama za prikupljanje i ponovnu upotrebu ove izgubljene energije. U ovom blogu ću istražiti različite opcije povrata otpadne topline pogodne za male industrije, raspravljajući o njihovim prednostima, ograničenjima i potencijalnim primjenama.
1. Termoelektrični generatori (TEG)
Termoelektrični generatori su čvrsti uređaji koji pretvaraju toplotu direktno u električnu energiju preko Seebeck efekta. U malim industrijama, TEG-ovi mogu biti atraktivna opcija za povrat otpadne topline, posebno kada izvor otpadne topline ima relativno visok temperaturni gradijent.
Jedna od glavnih prednosti TEG-a je njihova jednostavnost i pouzdanost. Nemaju pokretne dijelove, što znači da zahtijevaju minimalno održavanje i dug životni vijek. Ovo je posebno korisno za male industrije koje možda nemaju resurse ili stručnost za upravljanje složenim mašinama. Osim toga, TEG-ovi se mogu lako integrirati u postojeće industrijske procese, jer se mogu dizajnirati tako da odgovaraju različitim oblicima i veličinama.
Međutim, TEG-ovi imaju i neka ograničenja. Njihova efikasnost je relativno niska u poređenju sa drugim metodama proizvodnje električne energije, obično se kreće od 5% do 15%. To znači da se samo mali dio otpadne topline može pretvoriti u korisnu električnu energiju. Štaviše, cijena TEG-ova može biti relativno visoka, što može biti odvraćanje za neke male industrije s ograničenim budžetima.
Uprkos ovim ograničenjima, TEG i dalje mogu biti održiva opcija za male industrije u određenim aplikacijama. Na primjer, u industrijama u kojima postoji neprekidan i stabilan izvor otpadne topline, kao što su neki procesi prerade hrane ili hemijske proizvodnje, TEG mogu pružiti pouzdan izvor pomoćne energije.
2. Sistemi organskog Rankineovog ciklusa (ORC).
Organski Rankineov ciklus je termodinamički ciklus sličan tradicionalnom Rankineovom ciklusu koji se koristi u parnim elektranama, ali koristi organski radni fluid umjesto vode. ORC sistemi su pogodni za povrat otpadne toplote u malim industrijama, posebno kada izvor otpadne toplote ima relativno nisku do srednju temperaturu (između 80°C i 300°C).
Jedna od ključnih prednosti ORC sistema je njihova sposobnost da rade na nižim temperaturama u odnosu na Rankine cikluse zasnovane na pari. To ih čini pogodnim za rekuperaciju otpadne topline iz širokog spektra industrijskih procesa, kao što su ispušni plinovi iz kotlova, peći i motora. ORC sistemi takođe mogu postići relativno visoku efikasnost, obično u rasponu od 10% do 20%, u zavisnosti od temperature izvora otpadne toplote i dizajna sistema.
Još jedna prednost ORC sistema je njihova fleksibilnost. Mogu biti dizajnirani da proizvode i električnu i toplotnu energiju, što se može koristiti u različite svrhe unutar industrije, kao što su grijanje prostora, grijanje vode ili procesno grijanje. Ova mogućnost kombinovane toplote i energije (CHP) može značajno poboljšati ukupnu energetsku efikasnost industrije.
Međutim, ORC sistemi imaju i neke nedostatke. Oni su složeniji od TEG-ova i zahtijevaju više održavanja. Organski radni fluidi koji se koriste u ORC sistemima mogu biti skupi i mogu izazvati zabrinutost za životnu sredinu ako se njima pravilno ne upravlja. Pored toga, početni troškovi ulaganja u ORC sistem mogu biti relativno visoki, što može biti prepreka za neke male industrije.
3. Izmjenjivači topline
Izmjenjivači topline su jedna od najčešćih i najjednostavnijih opcija povrata otpadne topline za male industrije. Oni rade tako što prenose toplotu iz vrućeg fluida (izvor otpadne toplote) na hladni fluid (radni fluid), koji se zatim može koristiti u različite svrhe.
Dostupno je nekoliko tipova izmjenjivača topline, uključujući izmjenjivače topline sa školjkama i cijevima, pločaste izmjenjivače topline i izmjenjivače topline s rebrastim cijevima. Svaki tip ima svoje prednosti i nedostatke, a izbor izmjenjivača topline ovisi o faktorima kao što su temperatura i brzina protoka izvora otpadne topline, vrsta radnog fluida i specifična primjena.
Glavna prednost izmjenjivača topline je njihova jednostavnost i relativno niska cijena. Lako se instaliraju i održavaju i mogu se prilagoditi specifičnim zahtjevima industrije. Izmjenjivači topline se mogu koristiti za prethodno zagrijavanje ulaznih fluida, poput zraka za izgaranje ili napojne vode, što može smanjiti potrošnju energije u industriji. Mogu se koristiti i za zagrijavanje vode za procesnu ili kućnu upotrebu.
Međutim, izmjenjivači topline također imaju neka ograničenja. Oni mogu samo prenijeti toplinu, a ne pretvoriti je u električnu energiju. Dodatno, efikasnost izmjenjivača topline ovisi o temperaturnoj razlici između toplog i hladnog fluida, a ako je razlika u temperaturi mala, brzina prijenosa topline može biti ograničena.
4. Adsorpcijski i apsorpcijski rashladni sistemi
Adsorpcijski i apsorpcijski sistemi hlađenja mogu se koristiti za povrat otpadne topline i pretvaranje u energiju hlađenja. Ovi sistemi rade tako što koriste rashladno sredstvo i adsorbent ili upijajući materijal za stvaranje efekta hlađenja.
Sistemi za hlađenje za adsorpciju koriste čvrsti adsorbujući materijal, kao što je silika gel ili aktivni ugljen, da adsorbuju i desorbuju rashladno sredstvo. Apsorpcijski sistemi za hlađenje, s druge strane, koriste tekući apsorbent, kao što je litijum bromid ili amonijak, da apsorbuju i otpuštaju rashladno sredstvo.
Jedna od glavnih prednosti ovih sistema je njihova sposobnost da koriste otpadnu toplotu niskog kvaliteta, tipično u temperaturnom opsegu od 60°C do 120°C. To ih čini pogodnim za povrat otpadne topline iz industrijskih procesa koji stvaraju otpadnu toplinu relativno niske temperature, kao što su neki procesi proizvodnje tekstila ili papira.
Još jedna prednost je što ovi sistemi mogu pružiti isplativu alternativu tradicionalnim sistemima za hlađenje parom kompresijom, posebno u aplikacijama gdje postoji značajna potražnja za hlađenjem i lako dostupnim izvorom otpadne topline.
Međutim, sistemi za hlađenje adsorpcije i apsorpcije također imaju neka ograničenja. Imaju relativno nizak koeficijent performansi (COP) u poređenju sa parnim kompresijskim sistemima za hlađenje, što znači da im je potreban veći unos otpadne toplote da bi proizveli istu količinu hlađenja. Osim toga, ovi sistemi mogu biti složeniji i zahtijevati više održavanja od tradicionalnih rashladnih sistema.
5. Upotreba otpadne topline za procesno grijanje
U mnogim malim industrijama, otpadna toplota se može direktno koristiti za procesno grijanje. Na primjer, otpadna toplina iz ispušnih plinova može se koristiti za prethodno zagrijavanje sirovina, suhih proizvoda ili zagrijavanje reakcijskih posuda.
Ova opcija je često najjednostavniji i najisplativiji način povrata otpadne topline. Zahtijeva minimalnu dodatnu opremu i može se lako integrirati u postojeće industrijske procese. Korištenjem otpadne topline za procesno grijanje, industrije mogu smanjiti svoje oslanjanje na eksterne izvore energije, kao što su prirodni plin ili električna energija, što može rezultirati značajnim uštedama troškova.
Međutim, ova opcija također ima neka ograničenja. Dostupnost otpadne topline mora odgovarati zahtjevima procesa grijanja. Ako je izvor otpadne topline isprekidan ili ima promjenjivu temperaturu, može biti teško efikasno ga koristiti za procesno grijanje.
Zaključak
Male industrije imaju na raspolaganju nekoliko opcija povrata otpadne topline, od kojih svaka ima svoje prednosti i ograničenja. Kao dobavljač sistema za rekuperaciju otpadne toplote, razumem da izbor najpogodnije opcije zavisi od različitih faktora, kao što su vrsta i temperatura izvora otpadne toplote, energetski zahtevi industrije i raspoloživi budžet.
Za industrije koje traže jednostavno i isplativo rješenje, izmjenjivači topline ili direktno korištenje otpadne topline za procesno grijanje mogu biti najbolji izbor. Za one koji žele generirati električnu energiju ili hlađenje iz otpadne topline, termoelektrični generatori, ORC sistemi ili sistemi za hlađenje adsorpcije/apsorpcije mogu biti prikladniji.
Ako ste mala industrija zainteresirana za istraživanje mogućnosti povrata otpadne topline, preporučujem vam da me kontaktirate za detaljne konsultacije. Možemo procijeniti vašu specifičnu situaciju i preporučiti najprikladniji sistem povrata otpadne topline za vaše potrebe. Naša kompanija nudi niz visokokvalitetnih proizvoda za povrat otpadne topline, uključujućiHorizontalni daljinski radijator,Sistem za prenos i distribuciju energije, iDaljinski nadzor za generatorske setove. Hajde da radimo zajedno na smanjenju vaših troškova energije i uticaja na životnu sredinu kroz efikasan povrat otpadne toplote.
Reference
- Svjetski energetski savjet. (2019). Rekuperacija otpadne topline: Otključavanje potencijala.
- Međunarodna agencija za energiju. (2020). Tehnološki putokaz: povrat otpadne topline.
- Kreith, F., & Goswami, DY (2019). Principi prijenosa topline. Cengage Learning.
- Stoecker, WF, & Jones, JW (1982). Hlađenje i klimatizacija. McGraw - Hill.
