pompecaldura.eu

Relativ putine pompe de caldura sunt instalate in mod curent in industrie. Cu toate acestea, ca si reglementarile de mediu sa devina mai stricte, pompele de caldura industriale pot deveni o tehnologie importanta pentru reducerea emisiilor, a imbunatatirii eficientei energetice si limitarea utilizarii apelor subterane pentru racire.

Pentru a asigura o buna aplicare a pompelor de caldura in industrie, procesele ar trebui sa fie optimizate si integrate. Prin procesul de integrare a eficientei energetice este realizata optimizarea termodinamica a proceselor industriale totale. Un instrument important pentru procesul de integrare este analiza pinch, o tehnologie pentru a caracteriza procesul de fluxuri de caldura si de a identifica posibilitatile de recuperare a caldurii. Astfel de posibilitati imbunatatite pot include retele de schimbatoare de caldura, de cogenerare si pompe de caldura. Analiza Pinch este deosebit de puternica pentru procesele mari, complexe, cu mai multe operatii, si este un instrument excelent pentru a identifica noi oportunitati ale pompelor de caldura.

Aplicatiile industriale au o mare variatie in tipul de unitate de energie, marimea pompei de caldura, conditiile de functionare, sursele de caldura si de tipul de aplicare. Unitatile de pompe de caldura sunt, in general, concepute pentru o aplicatie specifica, si sunt, prin urmare, unice.


Tipuri mari de pompe de caldura industriale sunt:

•    R-500 Temperatura medie (max 80 ° C);
•    Sisteme mecanice de recompresie de vapori (MVRs), clasificate ca pompe de caldura deschise sau semi-deschise. In sistemele deschise, vaporii de la un proces industrial sunt comprimati la o presiune mai mare si, astfel, rezulta o temperatura mai mare care este condensata in cadrul aceluiasi proces care genereaza caldura. In sistemele semi-deschise, caldura din vaporii recomprimati este transferata prin intermediul unui schimbator de caldura. Pentru ca unul sau doua schimbatoare de caldura sunt eliminate (vaporizatorul si/sau condensatorul), precum si de ridicarea temperaturii este in general mica in acest proces fata de temperature initiala, performanta sistemelor de MVR este ridicata, cu coeficienti tipici de performanta (COP) de 10 la 30. Sistemele actuale de MVR lucreaza cu temperaturi de caldura sursa de 70-80 ° C si livreaza caldura intre 110 si 150 ° C, in unele cazuri pana la 200 ° C. Apa este cel mai comun "fluid de lucru" (adica recomprimarea vaporilor de proces), desi alti vapori de proces sunt, de asemenea, utilizati, in special in (industria petro-chimica).
•    Pompele de caldura de compresie cu circuit inchis sunt descrise in sectiunea tehnologia pompei de caldura. Sunt aplicate in prezent fluide de lucru cu limita temperaturii maxime de iesire la 120 ° C.
•    Pompele de caldura de absorbtie (de tip I) nu sunt utilizate pe scara larga in aplicatii industriale. Unele au fost realizate pentru a recupera caldura din evacuarea instalatiilor de incinerare, in special in Suedia si Danemarca. Sistemele actuale cu apa/bromura de litiu ca fluid de lucru pereche atinge o temperatura de iesire de 100 ° C si o temperatura medie folosita de 65 ° C. COP de obicei variaza de 1.2 - 1.4. Noua generatie de sisteme avansate de pompe de absorbtie de caldura va avea temperaturi mai mari de iesire (pana la 260 ° C) si ascensoare mai mare de temperatura.
•   Transformatoarele de caldura (de tip II) au aceleasi componente principale si principiu de lucru ca pompele de caldura de absorbtie. Cu un transformator de caldura din deseuri pot fi folosite practic fara utilizarea energiei din alta sursa externa. Deseurile de energie termica la o temperatura medie (adica intre nivelul cererii si nivelul mediu) sunt furnizate la evaporator si la generator. Energia termica utila de o temperatura mai mare este data afara din absorber. Toate sistemele de uz curent sunt cu apa si bromura de litiu ca pereche de lucru. Aceste transformatoare de caldura pot realiza o livrare a temperaturii de pana la 150 ° C, de obicei cu o ascensiune de 50 ° C. COP, in aceste conditii, este in gama de 0.45-0.48.
•    Pompele de caldura cu ciclu invers - recupereaza solventii din gazele din multe procese. Solventii de aer sunt comprimati si apoi extinsi. Aerul se raceste prin extindere si solventii prin condeni sunt recuperati. Mai multe procese de expansiune (asociata cu racire suplimentara de condensare si de recuperare a solventilor) au loc intr-o turbina, care conduce la compresor.    



Aplicatii
Pompele de caldura industriale sunt utilizate in principal pentru:


•    Incalzirea spatiului;
•    Incalzirea si racirea fluxurilor procesuale;
•    Incalzirea apei pentru spalare, curatare si salubritate;
•    Productie de aburi;
•    Uscare/dezumidificare;
•    Evaporare;
•    Distilare;
•    Concentrare.

Atunci cand pompele de caldura sunt utilizate in uscare, evaporare si procese de distilare, caldura este reciclata in cadrul procesului. Pentru incalzirea spatiului, a procesului de incalzire in productie cat si a fluxurilor de aburi, pompele de caldura utilizeaza (deseuri) de surse de caldura intre 20 ° C si 100 ° C.


Sursele de caldura reziduala cele mai comunne in industrie sunt fluxurile de apa de racire, efluenti, condens, umiditate, caldura si condensatorul de la instalatiile de refrigerare. Din cauza fluctuatiei in aprovizionarea cu energie termica a deseurilor, poate fi necesara utilizarea rezervoarelor mari de depozitare de acumulare pentru a asigura functionarea stabila a pompei de caldura.

Incalzirea spatiului:
Pompele de caldura pot utiliza surse conventionale de energie termica pentru incalzirea serelor si a cladirilor industriale, sau pot recupera caldura reziduala industriala care nu a putut fi utilizata direct, si sa furnizeze o caldura de temperatura scazuta si medie care poate fi utilizata intern sau extern pentru incalzirea spatiului. In principal sunt utilizate pompele de caldura electrice cu ciclu inchis de compresie.

Procesul de incalzire si de racire al apei:
Multe industrii au nevoie de apa calda in procesele de fabricatie in intervalul de temperatura de 40-90 ° C, si adeseori au o cerere semnificativa de apa calda in acelasi interval de temperatura pentru spalat, salubritate si curatenie. Acest lucru poate fi indeplinit de catre pompele de caldura. Pompele de caldura pot fi, de asemenea, o parte a unui sistem integrat, care ofera atat racire cat si incalzire. In principal cele electrice cu circuit inchis, sunt instalate pompe de caldura de compresie, dar cateva pompe de caldura si transformatori de absorbtie de caldura sunt de asemenea in uz.

Productia de aburi:
Industria consuma mari cantitati de aburi de joasa, medie si de inalta presiune, in intervalul de temperatura de 100 - 200 ° C. Aburul este utilizat direct in procesele industriale, precum si pentru distributia caldurii. Pompele de caldura pe curent pot produce abur de pana la 150 ° C (o pompa de caldura prototip a atins 300 ° C). Ambele sisteme deschise si semi-deschise MVR, compresie cu circuit inchis, pompe de caldura in cascada (in combinatie succesiva) si cateva transformatoare de caldura sunt astazi in functiune.

Procesul de uscare:
Pompele de caldura sunt utilizate pe scara larga in dezumidificare industriala si in procesele de uscare la temperaturi scazute si moderate (maxim 100 ° C). Principalele aplicatii sunt de uscare de celuloza si de hartie, lemn de diverse produse alimentare si cherestea. Este interesanta si uscarea de produse sensibile la asemenea temperatura. Pompele de caldura uscatoare au, in general, o inalta performanta (COP 5-7), de multe ori si imbunatatesc calitatea produselor uscate, in comparatie cu metodele traditionale de uscare. Deoarece procesul de uscare este executat intr-un sistem inchis, mirosurile de la uscarea produselor alimentare, etc sunt reduse. Ambele tipuri de pompe de caldura, de compresie si a sistemelor MVR cu circuit inchis, sunt folosite.

Evaporarea si procesele de distilare:
Evaporarea si distilarea sunt procese consumatoare de energie, si cele mai multe pompe de caldura sunt instalate in aceste procese in industria chimica si industria alimentara. In procesele de evaporare, reziduul este principalul produs, in timp ce de vaporii (distilati) sunt produsul de baza in procesele de distilare. Cele mai multe sisteme sunt deschise sau semi-deschise MVRs, dar cu circuit inchis, dar sunt de asemenea folosite pompele de caldura de compresie. Temperaturile mici au rezultate de inalta performanta cu COP de la 6 la 30.