На многих заводах холодильная система отводит тепло весь день, в то время как другая система сжигает газ или использует электричество для производства горячей воды или пара низкого давления. Это кажется нормальным, потому что так делалось годами. Но это также и незаметные потери. Если вашему предприятию одновременно требуется охлаждение и обогрев, рекуперация отработанного тепла конденсатора может превратить это отводимое тепло в полезную горячую воду, технологическое тепло или часть пара. В этой статье объясняется, в чем она превосходит традиционные газовые и электрические котлы, а в каких случаях все еще необходима тщательная проверка конструкции.
Почему потери тепла от конденсатора являются скрытыми затратами?
Холодильная установка не «уничтожает» тепло. Она перемещает тепло с холодной стороны на сторону конденсатора. В обычной установке большая часть этого тепла выводится наружу через конденсаторы или охлаждающую воду. Затем завод снова платит за производство горячей воды. Это немного похоже на то, как если бы вы принесли теплую еду к двери, выбросили ее, а затем заказали ужин.
Котлы обеспечивают подачу тепла, а рекуперация тепла позволяет повторно использовать тепло.
Газовый или электрический котел вырабатывает тепло из топлива или электроэнергии. Система рекуперации тепла в конденсаторе использует тепло, уже имеющееся в холодильном цикле, и повышает его до более полезной температуры. Именно поэтому экономия может быть привлекательной на предприятиях, которые в течение одного дня осуществляют хранение в холодильных камерах, заморозку, охлаждение, мойку и отопление.
МУНА-ТЕХ Решение системы восстановления тепла конденсации В основе этой концепции лежит идея рекуперации явного тепла, высокотемпературных тепловых насосов, тепловых аккумуляторов в непиковые часы, паровых тепловых насосов и паровых бустеров. Каждый вариант подходит для решения различных задач отопления, поэтому не нужно заставлять одну машину выполнять все задачи.
Для лучших мест необходимы одновременное охлаждение и обогрев.
Эта система наиболее практична, когда нагрузки на охлаждение и отопление совпадают. В качестве примера можно привести скотобойни с ошпаривающими емкостями, предприятия по переработке морепродуктов с холодильными камерами и потребностями в горячей мойке, молочные заводы с пастеризацией и очисткой, пивоваренные заводы с мойкой бутылок, заводы по производству замороженных продуктов, гостиницы, бассейны и другие объекты с постоянным спросом на горячую воду.
Если отопительная нагрузка невелика или возникает только раз в неделю, окупаемость может быть незначительной. Но когда холодильное оборудование работает каждый день, а горячая вода также необходима ежедневно, окупаемость начинает приобретать больше смысла.
Как система рекуперации тепла обеспечивает получение полезной горячей воды?
Принцип работы близок к циклу теплового насоса. Низкотемпературная рабочая среда поглощает тепло, компрессор повышает давление и температуру, а конденсатор отдает тепло воде. Важное отличие заключается в источнике тепла. Здесь система использует тепло конденсации из холодильной системы.
Горячая вода температурой 85°C удовлетворяет многие потребности производства.
Конденсационный теплонасос с рекуперацией тепла может использовать тепло, выделяемое холодильной системой, повторно повышать давление хладагента и увеличивать температуру насыщения. За счет выделения тепла при конденсации он может производить горячую воду температурой до 85 °C. В качестве рабочих сред обычно используются хладагенты R717, R507A и R134a, а винтовые компрессоры бывают открытого или полузакрытого типа.
Этот температурный диапазон подходит для отопления заводов, подпитки котлов, очистки воды и некоторых видов предварительного подогрева технологических процессов. Для многих покупателей 85°C уже достаточно. Нет необходимости искать источник пара, если горячая вода справится с задачей. Простые системы нравятся не только руководителям, но и операторам.
В некоторых процессах горячая вода температурой выше 90 °C может заменить пар.
Для некоторых процессов требуются более высокие температуры. Технология тепловых насосов с полной рекуперацией тепла позволяет производить горячую воду сверхвысокой температуры, превышающей 90 °C, что в некоторых задачах может заменить котельный пар, например, в ошпаривающих ваннах на линиях убоя скота.
Это не означает, что все процессы с использованием пара следует переводить на горячую воду. Необходимо по-прежнему проверять уровень температуры, расход, способ контакта с обрабатываемым материалом и точность управления. Но во многих задачах нагрева горячая вода проще в обращении, дозировании и обслуживании, чем пар.
В каких случаях это лучше, чем газовые или электрические котлы?
Котел — это простой и привычный способ отопления. В этом его преимущество. Однако прямое отопление может оказаться не самым дешевым вариантом, если ваше предприятие уже отводит большое количество тепла от холодильных установок. Реальное сравнение должно учитывать стоимость топлива, цену электроэнергии, затраты на техническое обслуживание, давление углерода, правила техники безопасности и срок службы оборудования.
Это сокращает повторяющиеся затраты энергии.
Традиционные котлы каждый раз производят тепло с нуля. Система рекуперации сначала использует тепло конденсатора, а затем добавляет электроэнергию только для того, чтобы поднять температуру до необходимого уровня. Это позволяет снизить количество приобретаемого топлива или необходимость прямого электрического отопления.
В одном из неназванных проектов по модернизации промышленного оборудования технологический процесс полностью зависел от пара из котла для подогрева воды в испарителе. После добавления системы косвенного теплового насоса тепло от паров, поступающих сверху, рекуперировалось и возвращалось в технологический процесс. В проекте использовались двухвинтовые компрессорные установки с впрыском масла, мощностью охлаждения 23,4 МВт и мощностью обогрева 27,4 МВт. Расчеты энергозатрат показали ежегодную экономию более 40 миллионов юаней и ежегодное сокращение выбросов углекислого газа на 79 530 тонн.
Это снижает нагрузку на котел, не меняя при этом все параметры.
Большинство предприятий не хотят заменять все котлы в одночасье. Это вполне понятно. Зачастую лучшим решением является частичная замена. Система рекуперации может обеспечивать базовую нагрузку горячей водой или паром низкого давления, а существующие котлы покрывают пиковые нагрузки, резервное электроснабжение и особые технологические условия.
Например, тепловые насосы с полной рекуперацией тепла могут генерировать пар низкого давления, частично заменяя паровые котлы при мойке пивных бутылок или пастеризации молочных продуктов. Котел остается, но работает с меньшей нагрузкой. Это кажется менее рискованным для производственных бригад.
А что насчет пара низкого давления и более высоких температур?
Некоторые покупатели, услышав о «рекуперации тепла», думают, что она позволяет получать только теплую воду. Это слишком узкое определение. При правильном подходе низкотемпературное тепло можно преобразовать в горячую воду или пар высокой температуры. Главное — подобрать источник тепла, соответствующий конечному назначению.
Высокотемпературные тепловые насосы могут достигать температуры 120°C.
Высокотемпературный тепловой насос для горячего водоснабжения или паросиловой обработки способен рекуперировать тепло из исходной воды с температурой выше 60 °C. Он может готовить горячую воду с температурой до 120 °C или насыщенный пар под давлением 2 бар·А. Это делает его полезным для рекуперации отработанного тепла в промышленности и замещения пара.
Более мощный центробежный паровой тепловой насос с функцией повышения температуры может использовать отработанное тепло из источников с температурой всего 20 °C и производить горячую воду до 140 °C или насыщенный пар под давлением 3,6 бар. Это открывает возможности для более глубокого использования отработанного тепла, но также означает, что проектирование должно быть серьезным. Стабильность источника тепла, выбор компрессора и расчет размеров теплообменника — это не то, что следует гадать.
Для повышения эффективности паровой обработки можно повторно использовать отработанный пар.
Если в вашем процессе уже образуется пар низкого давления или пар мгновенного испарения, паровой бустер может напрямую сжимать его и повышать давление. Данные из базы знаний включают в себя повышение давления пара до 14 бар изб. и температуры около 200 °C. Система использует водяной пар в качестве рабочей среды и может использоваться для регулирования мощности пара, испарения, кристаллизации и повторного кипячения.
Для завода, который выпускает пар мгновенного испарения, наблюдать за этим, зная цифры, очень тяжело. Этот пар по-прежнему имеет ценность. Отказаться от него не всегда можно, но это не должно быть первым решением.
Как следует планировать реальный проект?
Проект восстановления следует начинать с данных, а не с фотографий оборудования. Вам необходимо знать кривую холодильной нагрузки, количество тепла, выделяемого конденсатором, потребность в горячей воде, технологическую температуру, часы работы, качество воды, ограничения по площади и правила резервного копирования. На этом этапе пренебрежение правилами обычно приводит к проблемам в дальнейшем.
Подберите источник тепла в соответствии с потребностями потребителя тепла.
Начните с проверки наличия и необходимости отопления. Если ночью работает холодильник, а утром нужна горячая вода, могут помочь теплоаккумуляторы, использующие электроэнергию в непиковое время, или водонагревательные баки. Решение также включает в себя теплоаккумуляторы, использующие электроэнергию в непиковое время, которые могут накапливать холодную энергию или тепловую энергию, когда электроэнергия дешевле, и использовать ее в течение дня.
Для предварительного анализа проекта используется... консультации по всему процессу Эта страница полезна, поскольку проект может одновременно включать в себя системы охлаждения, горячего водоснабжения, пароснабжения, логики управления, резервуары для хранения и монтажное пространство.
Рассмотрите всю энергетическую цепочку.
Хорошая система рекуперации тепла не должна нарушать работу системы охлаждения. Она должна поддерживать стабильность холодильной системы, одновременно подавая тепло нужному потребителю. Именно поэтому при проектировании следует учитывать компрессоры, конденсаторы, теплообменники, насосы, системы водоснабжения, системы управления и предохранительные устройства в комплексе.
МУНА-ТЕХ поддерживает это посредством решение планирование, системная интеграция и вся отраслевая цепочка возможности. Для долгосрочной эксплуатации важен также объем предоставляемых услуг, включая планирование проекта, техническое консультирование, проектирование, комплектное оборудование, монтаж и ввод в эксплуатацию, обучение персонала, техническое обслуживание системы, диагностику и модернизацию системы, а также управление энергопотреблением по контракту.
Что следует проверить покупателям перед заменой котла отопления?
Перед выбором системы рекуперации отработанного тепла с конденсатором запросите четкий тепловой баланс. Поставщик должен указать источник рекуперируемого тепла, выход горячей воды, выход пара (при необходимости), время работы, ожидаемое снижение расхода топлива и режим управления.
Не сравнивайте только цену покупки.
На первый взгляд, котел может показаться дешевле. Но если он сжигает топливо каждый день, а тепло конденсатора теряется снаружи, эксплуатационные расходы за весь срок службы установки могут оказаться выше. Сравнивайте общую стоимость, а не только стоимость оборудования, указанную в коммерческом предложении.
Подтвердите температуру, расход и наличие резервного источника питания.
Необходимо уточнить требуемую температуру воды, расход, пиковую нагрузку, гигиенические требования, уровень давления и наличие резервного нагрева. На предприятиях пищевой промышленности даже несколько градусов могут повлиять на качество очистки или технологического процесса. Лучше задать скучные вопросы заранее, чем объяснять нестабильность горячей воды во время производства.
Для конкретного проекта вы можете передавать рабочие данные через контакт Отправьте запрос на страницу и попросите предложить практичный вариант, например, рекуперацию явной теплоты, высокотемпературный тепловой насос, паровой тепловой насос, паровой бустер или комбинированный план.
Часто задаваемые вопросы
В1: Может ли рекуперация отработанного тепла конденсатора полностью заменить газовый котел?
А: Иногда, но не всегда. Это зависит от вашей нагрузки по горячей воде или пару, требуемой температуры, времени работы и потребностей в резервном питании. Многие предприятия используют его для обеспечения базовой нагрузки, а котлы — для пиковых нагрузок.
В2: Какую температуру горячей воды может обеспечить конденсационный тепловой насос с рекуперацией тепла?
А: Конденсационный тепловой насос с рекуперацией тепла может производить горячую воду температурой до 85°C. Технология теплового насоса с полной рекуперацией тепла также позволяет производить сверхвысокотемпературную горячую воду (выше 90°C) для определенных технологических процессов.
Вопрос 3: Может ли система производить пар?
А: Да. Высокотемпературный тепловой насос для горячей воды или пара может производить горячую воду температурой до 120 °C или насыщенный пар под давлением 2 бар·А. Система с более высоким температурным диапазоном может достигать 140 °C или 3,6 бар·А насыщенного пара.
Вопрос 4: Какие отрасли промышленности получают наибольшую выгоду от утилизации отработанного тепла конденсаторов?
А: Наибольшую выгоду получают предприятия, нуждающиеся как в охлаждении, так и в отоплении, такие как скотобойни, предприятия по переработке морепродуктов, молочные и пивоваренные заводы, предприятия по производству замороженных продуктов, гостиницы, бассейны и производственные цеха с постоянными нагрузками на мойку или технологический нагрев.
В5: Какие данные следует подготовить перед запросом коммерческого предложения?
А: Подготовьте данные о холодопроизводительности, тепловых характеристиках конденсатора, температуре горячей воды, расходе, давлении пара (при необходимости), суточном времени работы, планировке площадки, качестве воды и текущей стоимости топлива для котла.