Kotlovi na otpadnu toplinu u industriji: kada se isplate?

Rast cijena energije i zahtjevi smanjenja emisija potiču iskorištavanje topline koja bi inače bila izgubljena. Kotao na otpadnu toplinu koristi energiju već nastalu u drugom procesu za proizvodnju pare.

Takav pristup može smanjiti dodatnu potrošnju goriva i operativne troškove. Stvarna korist ovisi o raspoloživom izvoru topline i potrebi za parom.

Upoznajte načelo rada kotla na otpadnu toplinu i podatke koje trebamo za procjenu njegove primjene u vašem pogonu.

Kako radi kotao na otpadnu toplinu?

Brojni energetski intenzivni strojevi stvaraju vruće dimne plinove ili drugi upotrebljiv izvor topline. Primjer su kogeneracijska postrojenja. Kotao prenosi tu toplinu na vodu i proizvodi paru za daljnji proces. Za projektiranje su važni sljedeći parametri.

Temperaturna razlika

Kotao se povezuje s izvorom otpadne topline. Razlika između temperature vrućih plinova i vode utječe na prijenos topline.

Pretvorba vode u paru

Preuzeta energija zagrijava vodu do isparavanja pri potrebnom tlaku. Dio energije dimnih plinova tako postaje raspoloživ u pari.

Maseni protok dimnih plinova

Masa plinova po jedinici vremena određuje, zajedno s temperaturom i sastavom, raspoloživu toplinsku energiju.

Tlak i temperatura pare

Potrebni tlak i temperatura proizlaze iz namjene pare. Oni određuju odgovarajuću konstrukciju i radne uvjete.

Učinak proizvodnje pare

Moguća količina pare u kg/h ovisi o raspoloživoj toplini, radnom tlaku, temperaturi napojne vode i izvedbi kotla.

Dimenzioniranje

Generator se bira prema toplinskom učinku u kW i pripadajućem učinku proizvodnje pare u kg/h. To su različite veličine. Treba obuhvatiti sadašnju potrebu, promjene opterećenja i planirano proširenje.

Moguće koristi za industriju

Kotao na otpadnu toplinu može biti zanimljiv procesima koji istodobno imaju raspoloživ izvor topline i potrebu za parom.

Ponovnim korištenjem topline poboljšava se ukupna učinkovitost. Manja potreba za dodatnim gorivom može smanjiti troškove i emisije CO₂, ovisno o zatečenom sustavu.

Što treba provjeriti prije ulaganja?

Da bi očekivane koristi bile ostvarive, treba procijeniti nekoliko ograničenja.

1. Onečišćenje i naslage

Dimni plinovi mogu sadržavati čestice koje stvaraju naslage i smanjuju prijenos topline. Potrebni su pristup za čišćenje i odgovarajući plan održavanja.

2. Prostor

Treba osigurati prostor za kotao, priključke i pristup za servis.

3. Početno ulaganje

Ulaganje može biti znatno iako sustav dugoročno štedi energiju. Financiranje i razdoblje povrata procjenjuju se prema konkretnom projektu.

4. Uvjeti rada izvora

Temperaturni profil dimnih plinova i trajanje rada stroja utječu na učinak. Potrebno je uskladiti proizvodnju otpadne topline i potrošnju pare.

Zato je prije kupnje potrebna analiza troškova i koristi; sustav se ne isplati u svakoj instalaciji.

Tri JUMAG primjera izračuna

JUMAG navodi sljedeće primjere primjene. Njihove vrijednosti odnose se na pojedine projekte; učinak vašeg sustava procjenjujemo prema stvarnim uvjetima.

Osnovna opskrba parom i sušenje žitarica

Kogeneracijski sustav ukupnog učinka približno 1 MW proizvodi oko 400 kW električne energije. Korištenjem otpadne topline opisani sustav proizvodi približno 330 kg/h pare pri 8 bar pretlaka za sušenje žitarica.

Osnovna opskrba i grijanje posuda za kuhanje

Kogeneracijsko postrojenje ukupnog učinka približno 285 kW, od čega 100 kW električno, u opisanom primjeru omogućuje približno 65 kg/h pare pri 6 bar pretlaka.

Predgrijavanje napojne vode za dva Loos kotla

U proizvodnji izolacijskih ploča otpadna toplina koristi se u sustavu s dva Loos kotla kapaciteta po 6 t/h. JUMAG opisuje kogeneraciju ukupnog učinka približno 900 kW, od čega 360 kW električno, i proizvodnju približno 290 kg/h pare pri 6 bar pretlaka za povezanu pripremu napojne vode.

Primjeri prikazuju iskorištavanje otpadne topline uz različite učinke i radne tlakove.

Projektna procjena uštede

Dobro usklađena izvedba može povezati energetsku uštedu i niže troškove. Učinak ipak ovisi o pojedinoj instalaciji.

Za procjenu kotla na otpadnu toplinu potrebni su podaci o izvoru topline, protoku, temperaturi i radnim satima te količini i tlaku potrebne pare. Na temelju njih može se pripremiti tehničko i troškovno rješenje.