EE Metal
Pompy ciepła
Najlepsze dostępne techniki (BAT)
Odzysku ciepła za pomocą pomp ciepła
Krótki opis techniczny
Głównym zadaniem dla pomp ciepła jest przekształcenie energii z niższego poziomu temperatury (niskiej egzergii) do wyższego poziomu. Pompy ciepła mogą przenosić ciepło (nie wytwarzają ciepła) ze źródeł stworzonych przez człowieka, takich jak procesy przemysłowe lub z naturalnych lub sztucznych źródeł ciepła w okolicy, takich jak powietrze, ziemia lub woda do użytku domowego, zastosowań komercyjnych lub przemysłowych. Jednak najpopularniejszym zastosowaniem dla pomp ciepła są układy chłodzenia, lodówki, itp. Ciepło jest następnie przenoszone w przeciwnym kierunku, od zastosowania, które jest chłodzone, do otoczenia. Czasami nadmiar ciepła z chłodzenia jest używany do celów, na które jest jednoczesne zapotrzebowanie w innym miejscu. Pompy ciepła są wykorzystywane w kogeneracji i trójgeneracji, są to systemy, które zapewniają zarówno chłodzenie, jak i ogrzewania jednocześnie i ze zmiennymi sezonowymi wymaganiami.
W celu przeniesienia ciepła ze źródła ciepła do miejsca, gdzie ciepło jest wymagane, potrzebne jest zewnętrzne źródło energii do napędzania pompy ciepła. Napęd może być dowolnego typu, taki jak silnik elektryczny, silnik spalinowy, turbina lub źródło ciepła dla adsorpcyjnych pomp ciepła.
Typy pomp ciepła:
- Kompresyjne pompy ciepła (cykl zamknięty)
- Absorpcyjne pompy ciepła
- Mechaniczna rekompresja pary (MVR)
Osiągnięte korzyści środowiskowe
Pompy ciepła umożliwiają odzyskanie ciepła niskiej jakości, z konsumpcją energii pierwotnej niższą od produkcji energii (w zależności od COP oraz gdy spełnione są wymagania dotyczące dobrej sezonowej wydajności ogólnej). Pozwala to na wykorzystanie ciepła niskiej jakości w przydatnych zastosowaniach, takich jak ogrzewanie wewnątrz instalacji lub w przyległej społeczności. Powoduje to zmniejszenie zużycia energii pierwotnej i związanych emisji gazów, takich jak dwutlenek węgla (CO2), dwutlenek siarki (SO2) i tlenków azotu (NOx) w określonych zastosowaniach.
Efektywność każdej pompy ciepła jest silnie uzależniona od wymaganego podniesienia temperatury od źródła do radiatora.
Skutki przenoszenia zanieczyszczeń pomiędzy komponentami środowiska
Zastosowanie czynnika chłodniczego z oddziaływaniem na środowisko (efekt cieplarniany w szczególności) z przecieków lub kompresji przy wycofywaniu z eksploatacji lub absorpcyjnych pomp ciepła.
Dane operacyjne
Systemy sprężarek: używane w typowy sposób ciecze robocze ograniczają temperaturę wyjściową do 120 ° C.
Systemy absorpcji: pary cieczy roboczej bromek wody/litu może osiągnąć moc 100° C i podnoszenia temperatury 65 ° c. Nowa generacja systemów mają wyższe temperatury wyjściowe (do 260 ° C) i wyższa temperatura podnosi.
Obecne systemy MVR pracują z temperaturami źródła ciepła w wys. 70 - 80 ° C i dostawą ciepła w wys. 110 - 150 ° C, a w niektórych przypadkach do 200 ° C. Najczęstszym skompresowanym oparem jest para, chociaż inne opary procesu są również stosowane, zwłaszcza w przemyśle petrochemicznym.
Sytuacja w branży produkującej wspólnie ciepło i energię jest bardziej skomplikowana. Na przykład, z turbinami przeciwprężnymi, strata pracy z turbin musi również być uwzględniona.
Możliwość zastosowania
Pompy ciepła są stosowane w urządzeniach chłodniczych i systemach (gdzie ciepło usunięte jest często rozproszone). Jednak jest to dowód na to, że technologie są mocne i dobrze rozwinięte. Technologia jest w stanie podołać o wiele szerszym zastosowaniom dla odzysku ciepła.
- ogrzewanie pomieszczeń
- ogrzewanie i chłodzenie procesów przepływów
- ogrzewanie wody do mycia i czyszczenia urządzeń sanitarnych
- produkcja pary
- suszenie/osuszanie
- odparowanie
- destylacja
- zagęszczanie (odwodnienie).
Są one również wykorzystywane w systemach kogeneracji i trójgeneracji.
Najpowszechniejszymi strumieniami ciepła odpadowego w przemyśle są płyny chłodzące, ścieki, kondensat, wilgoć i ciepło skraplacza z instalacji chłodniczych. Ze względu na wahania w dostawach ciepła odpadowego, może okazać się konieczne użycie dużych (izolowanych) zbiorników do zapewnienia stabilnego funkcjonowania pompy ciepła.
Adsorpcyjne pompy ciepła mają zastosowanie do układów chłodzenia w obiektach, gdzie istnieje duża ilość ciepła odpadowego.
Większość instalacji MVR znajduje się w działalności jednostek, takiej jak destylacja, odparowanie i suszenie, ale produkcja pary do sieci dystrybucyjnej pary jest również częstym zjawiskiem.
Stosunkowo niewiele pomp ciepła jest zainstalowanych w przemyśle do odzysku ciepła i zazwyczaj są realizowane w trakcie planowania nowych obiektów i zakładów lub modernizacji.
Pompy ciepła są bardziej opłacalne, gdy koszty paliwa są wysokie. Systemy są bardziej skomplikowane niż systemy opalane paliwami kopalnymi, choć technologia jest mocna.
Ekonomia
Gospodarka silnie zależy od sytuacji lokalnej. Okres amortyzacji w przemyśle wynosi w najlepszym przypadku 2 lata. Można to wytłumaczyć z jednej strony niskimi kosztami energii, które minimalizują oszczędności poprzez zastosowanie pomp ciepła, a z drugiej strony przez wysokie zaangażowane koszty inwestycyjne.
Rentowność dla instalacji MVR, oprócz cen paliwa i energii elektrycznej, zależy od kosztów instalacji. Koszt instalacji dla instalacji w Nymölla w Szwecji, wyniósł około 4,5 mln euro. Szwedzka Agencja Energii przyznała dotację w wysokości prawie 1,0 mln. W czasie instalacji, roczne oszczędności wyniosły około 1,0 mln EUR rocznie.
Korzyści z realizacji
- oszczędności kosztów na energii eksploatacyjnej
- instalacja może zapewnić środki do zwiększenia produkcji bez konieczności inwestowania w nowy kocioł, jeżeli moc kotła jest czynnikiem ograniczającym.
Przykład
- Dåvamyren, Umeå, Szwecja: pompa ciepła napędzana sprężarką w zakładzie odpady – do – energii (W-t-E)
- Renova Göteborg, Szwecja: pompa ciepła napędzana absorbcją
- Borlänge, Halmstad i Tekniska Verken, Linköping, Szwecja, zakład W-t-E i palniki na biopaliwo, Szwecja: pompy ciepła MVR
- MVR został dostosowany do niewielkich instalacji, tam gdzie sprężarka może być napędzana przez prosty silnik elektryczny.