9.3. Atık Isı Geri Kazanımı

“Atık ısı geri kazanımı”, “ısı entegrasyonu”, yani aksi takdirde bertaraf edilecek veya basitçe atmosfere salınacak olan ısı enerjisinin yeniden kullanılması sürecidir. Tesisler, atık ısıyı geri kazanarak enerji maliyetlerini ve_CO2 emisyonlarını azaltabilir ve aynı zamanda enerji verimliliğini artırabilir.

Birkaç yaygın tüketici ürünü atık ısıyı geri kazanır. Örneğin, birden fazla otomobil üreticisi tarafından sağlanan turboşarjlı arabaları düşünün.

Normal, turboşarjsız arabalarda, içten yanmalı benzinli motor, yakıtı yandıktan sonra sıcak gazı arabanın egzozundan dışarı atar. Bu gaz hem ısı hem de kinetik enerji içerir ve bunların bir kısmı geri kazanılabilir. Turboşarjlı motorlar, sıcak gazı bir hava kompresörünü döndürmek için kullanılan bir türbine yönlendirir. Basınçlı hava, buharlaştırılan benzinle birlikte motorun yanma odasına yönlendirilir, bu da daha verimli bir ateşleme ve daha düşük yakıt tüketimi ile daha fazla güç elde edilmesini sağlar.

Endüstriyel atık ısı geri kazanımının enerji faydaları benzer olabilir ve bu makalede bazı örnekler incelenmiştir.

Ekonomizer

Suyu ısıtmak için yaygın olarak kullanılan baca ekonomizörleri, en basit atık ısı geri kazanımı türleri arasındadır. Tesis çalışanları, atık ısıyı geri kazanan bu yaygın cihazlara aşina olabilir. Kazan bacası ekonomizörleri, kazan besleme suyunu ısıtmak ve buhar yapmak için gereken enerji miktarını azaltmak için ısıtma işleminde bacaya atılan gazdan gelen ısı enerjisini kullanır. ABD Enerji Bakanlığı’na göre, bir kazan besleme suyu ekonomizerinin kurulması, bir kazanın ısıl verimini artırabilir ve yakıt tüketimini% 5 – 10 oranında azaltabilir.

Atık Isı Kazanı (WHB)

Ekonomizörlere benzer bir prensip kullanarak, atık ısı kazanları, fırınlarda veya endüstriyel tesislerde ekzotermik kimyasal reaksiyonlarda üretilen ısıyı geri kazanır. Bu konumlar, bir yığın için boşa harcanmaması gereken önemli miktarda enerji içerebilir. Bunun yerine, bu enerji bir atık ısı kazanında (WHB) düşük ila orta basınçlı buhar üretmek için yakalanabilir. Bir WHB, taşıma veya depolama için soğutulması gereken bir proses sıvısından ısıyı uzaklaştırmak ve bu ısıdan buhar üretmek için de kullanılabilir. WHP’de üretilen buhar, ısıtma uygulamaları için veya elektrik üreten, buharları sıkıştıran veya sıvıları pompalayan türbinleri çalıştırmak için kullanılabilir. WHB buharı önemli ölçüde ıslaklık içerebilir, bu nedenle WHB’nin alıcı prosese optimum kalitede buhar vermesini sağlamak için yüksek verimli bir separatör ve kondenstop kombinasyonunun kurulması önerilir.

Isı Geri Kazanımlı Buhar Jeneratörü (HRSG)

Kojenerasyon veya kombine çevrim sistemlerine sahip birçok yüksek verimli endüstriyel tesis, elektrik üretmek için bir gaz türbini (esasen bir jet motoru) kullanır ve ardından bir ısı geri kazanımlı buhar jeneratörü (HRSG) kullanarak atık ısıdan buhar oluşturur. Bu bölüm, bu sürecin nasıl işlediğini ve bir HRSG’nin nasıl harekete geçtiğini açıklayacaktır.

Turboşarjlı bir araba motorunun önceki örneğini düşünün, ancak bunun yerine motoru bir jet motoruna değiştirin. Gaz türbini / jet motoru doğal gaz kullanılarak ateşlenir ve egzozu, ısı ve kinetik enerjinin bir kısmı yakalanmazsa atmosfere atılacak olan aşırı sıcak buhar içerir. Peki, bu atık ısı turboşarjlı otomatik ile yapıldığı gibi nasıl kullanılabilir? Dışarı atılan sıcak gazın başka bir türbini çalıştırması gerekir, bu nedenle egzoz, aşağı akışlı bir buhar türbinini çalıştıran aşırı ısıtılmış buhar oluşturan bir HRSG’den geçirilir. Türbin ya bir jeneratörü çalıştırabilir (kombine çevrim sistemi) ya da sadece buharı proses uygulamalarında (kojenerasyon veya birleşik ısı ve güç (CHP)) kullanabilir. HRSG’ler tek bir buhar tamburuna (aşağıdaki animasyonda gösterildiği gibi) veya birden fazla buhar tamburuna ve basıncına sahip olabilir. Hem doğal sirkülasyonlu (aşağıda gösterilmiştir) ateşlenmemiş çeşitler hem de ek ısıtma olan kanal ateşlemeli çeşitler de vardır. Kanal ateşleme, buhar üretimini ve kalitesini artırır ve bir türbinde aşırı ısıtılmış buhar ve hatta daha fazla güç oluşturma yeteneğine sahiptir.

Absorpsiyonlu Soğutucu

Bazı enerji verimli CHP sistemleri, atık ısıdan oluşturulan buharı kullanan absorpsiyonlu soğutucuları dahil ederek soğutma ekleyebilir.

Absorpsiyonlu soğutucuların mekanizması aşağıdaki aşamalara ayrılabilir:

• Seyreltilmiş emici sıvı (%60 lityum bromür tuzu, %40 su), emiciden jeneratöre geçerken kondens ile önceden ısıtılır.
• Jeneratörde, emici sıvı buharla ısıtılır, bu da içinde bulunan suyun bir kısmının buharlaşmasına neden olarak sıvıyı daha konsantre hale getirir.
• Konsantre emici sıvı, sürekli döngüsünde daha fazla su yakalamak için emiciye aşağı doğru geri akar. Aynı zamanda, su buharı kondansatöre hareket eder.
• Kondenserde soğutma suyu, buharın sıvılaşmasına ve vakum basıncına yakın olan evaporatöre doğru aşağı doğru akmasına neden olur.
• Evaporatöre girmeden hemen önce, yoğuşan su bir delikten veya genleşme valfinden akar. Bu kısıtlama akışı sınırlar ve su tekrar 4.5 ° C’de [40 ° F] soğuk bir sis halinde buharlaşır. Soğutmanın gerçekleştiği yer burasıdır. Düşük sıcaklıktaki buhar, soğutulmuş su döngüsünden ısıyı çekerek sıcaklığını yaklaşık 5°C [9°F] düşürür.
• Sis, soğutulmuş su döngüsünden ısıyı emdiğinde ısıtılır, ancak konsantre tuz çözeltisinin güçlü çekimi, suyu emiciye konsantre emiciye çeker ve işlem sırasında evaporatörde vakuma yakın basınç oluşturur.

• Evaporatör: Gerçek soğutma burada gerçekleşir. Su bir vanadan geçerek düşük sıcaklıkta bir sis oluşturur. Soğutulmuş su döngüsünün üzerine püskürtülür, ısıyı emer ve soğutucuyu soğutur.
• Emici: Konsantre emici, evaporatörden su buharını çeker ve emiciyi seyreltirken vakuma yakın basınç oluşturur.
• Jeneratör: %60/40 karışım emici ısıtılır, su buharlaştırılır ve konsantre (rejenere edilmiş) emici emiciye geri döner.
• Kondenser: Jeneratörden sağlanan su buharı, ısının soğutma suyuna aktarılmasıyla yoğuşturulur.

Buhar Termokompresyon

Termokompresyon, enerjiyi düşük basınçlı buhar gibi aksi takdirde boşa harcanan bir akışta kullanabilen başka bir ısı geri kazanım yaklaşımıdır. Bu, aşağıda gösterilen TLV’nin SC Sistemi gibi buhar sıkıştırma ekipmanlarını kullanarak bir ara basınç oluşturmak için yüksek basınçlı ve düşük basınçlı buharı karıştırma işlemidir.

Orijinal Kaynak: https://www.tlv.com/en-de/steam-info/steam-theory

Daha fazla bilgi için bkz.