Большие тепловые насосы, преобразующие газ

Джонни Вуд

В мире, который становится все более цифровым, наша растущая зависимость от экранов является зловещим знаком для производителей бумаги, поскольку использование газетной, писчей и печатной бумаги сокращается. Однако спрос на оберточную, упаковочную и бытовую бумагу более низкого качества продолжает расти, увеличиваясь на 2% ежегодно.

По данным Международного энергетического агентства (МЭА), на производство целлюлозы и бумаги пришлось 2% глобальных выбросов CO₂ от промышленности в 2021 году, и ожидается, что производство будет продолжать расти до 2030 года, что поднимает важные вопросы о долгосрочной устойчивости отрасли.

Вот тут-то и приходят на помощь тепловые насосы. Дальновидные производители оборудования расширяют возможности традиционных конструкций тепловых насосов, используемых в домашних хозяйствах, чтобы помочь декарбонизировать газоемкие отрасли, такие как целлюлозно-бумажная промышленность.

Производство бумаги требует интенсивного нагрева для испарения большого количества воды в процессе сушки: тепла, которое можно использовать повторно, а не тратить впустую. На сушку приходится более двух третей энергии, используемой при производстве бумаги.

Масштабирование технологии тепловых насосов позволяет производителям бумаги использовать большое количество низкотемпературного остаточного тепла производства и повторно использовать его для использования при высоких температурах в процессе сушки.

Компания Turboden, входящая в группу Mitsubishi Heavy Industry (MHI), подписала контракт с ведущей европейской компанией целлюлозно-бумажной промышленности на создание специального большого теплового насоса (КТН), способного генерировать высокотемпературный пар без выбросов CO₂ на производстве. процесс.

Используя жидкий хладагент, технология LHP компании Turboden будет интегрирована с механическим компрессором пара, чтобы превращать низкопотенциальное тепло в диапазоне 10-12°C в перегретый пар с температурой более 200°C, необходимый для производства бумаги.

КТН передает тепловую энергию от низкотемпературного источника тепла в теплообменник, превращая природный жидкий хладагент в газ. Компрессор передает энергию газу, вызывая дальнейшее повышение его температуры и давления. Затем тепло из сжатого газообразного хладагента высвобождается и может быть использовано для нагрева конденсата до перегретого пара, в то время как хладагент возвращается в жидкую форму по мере дальнейшего охлаждения за счет сброса давления, готового к возобновлению цикла.

Этот проект также является результатом встречи двух компаний группы MHI, объединяющей отраслевые ноу-хау Turboden, а также знания и опыт Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corporation для разработки более чистой и эффективной системы теплоснабжения.

Сочетание этих двух технологий поможет европейской целлюлозно-бумажной компании сократить выбросы CO₂ на 23 200 тонн ежегодно в процессе нагрева.

Для газоемких отраслей, таких как целлюлозно-бумажная промышленность, сочетание технологий КТВ и паровых компрессоров обеспечивает эффективный способ сокращения промышленных выбросов парниковых газов, связанных с производством тепловой энергии. Эти две технологии могут более чем вдвое сократить потребление энергии для сушки бумаги, говорится в отчете рабочей группы EHPA/Cepi.

Альтернативные усилия по повышению энергоэффективности производства бумаги также направлены на улучшение процесса сушки бумаги. Консорциум технических университетов Нидерландов работает над разработкой технологий удаления воды без термического воздействия на основе электрических сил, отмечает МЭА.

В Германии и Скандинавии также ведутся исследования по разработке методов производства бумаги без использования воды, хотя есть некоторые возможности для масштабного внедрения таких решений.

По данным совместной рабочей группы Европейской ассоциации тепловых насосов (EHPA) и Конфедерации европейской бумажной промышленности (Cepi), в настоящее время тепловые насосы обеспечивают около 10% конечного промышленного спроса на энергию в таких регионах, как Европа. Это помогает повысить энергоэффективность и снизить выбросы во многих отраслях промышленности за счет снижения зависимости от ископаемого топлива.

Сталелитейная промышленность — еще одна теплоемкая отрасль, которую трудно снизить, где утилизация отработанного тепла может привести к огромному повышению эффективности и сокращению выбросов. Turboden также работает над другим проектом по разработке решения LHP для Ori Martin в итальянской сталелитейной промышленности. Компания Turboden разработала решение LHP для сталелитейного завода Ori Martin в северной итальянской провинции Ломбардия. Решение с большим тепловым насосом преобразует низкотемпературное остаточное тепло из контура охлаждения электродуговой печи в воду под давлением, которая питает сеть централизованного теплоснабжения близлежащего города Брешиа.