Prąd elektryczny z przemysłowego ciepła odpadowego
Technologia organicznego obiegu Rankine'a (ORC) — umożliwiająca odzyskiwanie nadmiarowego ciepła niskogatunkowego — może istotnie przyczynić się do realizacji unijnych celów 20-20-20. Aktualna technologia nie wykorzystuje jednak niewielkich różnic temperatur względem otaczającego powietrza. Uczestnicy projektu "Low temperature heat valorisation towards electricity production" (LOVE) starali się zidentyfikować źródła niskotemperaturowego (poniżej 120 stopni Celsjusza) ciepła odpadowego i opracować opłacalne technologie umożliwiające przekształcanie tego ciepła w elektryczność. Partnerzy projektu określili metodologię optymalnej integracji cykli termodynamicznych, opartą na analizie punktów zbliżenia i integracji procesów. Zastosowano ją przede wszystkim do analizy przypadków pochodzących z przemysłu cementowego. Dwa 100 kW prototypy organicznych ORC wprowadzono do dwóch pilotażowych cementowni, gdzie podjęto próby odzyskiwania ciepła odpadowego i generowania energii. Dla potrzeb tych badań skonstruowano i powiększono komponenty, takie jak turbinę napływu radialnego, wymienniki ciepła na bazie rur żebrowych i wymienniki kolumnowe. Przeprowadzono także analizy teoretyczne dotyczące 1 MW systemu ORC. Opracowano także różne prototypy polimerowych gazowo-ciekłych wymienników ciepła, które poddano testom w skali laboratoryjnej Bez trudu opracowano wymienniki ciepła oparte na rurkach kapilarnych, uzyskując obiecujące wyniki w zakresie przenikania ciepła i spadku ciśnienia. Konstrukcje oparte na folii polimerowej wykazywały się dobrym przenikaniem ciepła, ale były trudne w produkcji. Analizowano także możliwości odzyskiwania ciepła odpadowego z materiału stałego, używając chłodnicy cementowej jako urządzenia testowego. Modelowanie i symulacje zjawisk dotyczące przenikania ciepła i masy umożliwiły określenie potencjalnych modyfikacji w konstrukcji chłodnicy cementowej w celu poprawy odzyskiwania ciepła. W oparciu o prototypy partnerzy projektu przeprowadzili szczegółową analizę techniczno-ekonomiczną dotyczącą odzyskiwania niskotemperaturowego ciepła odpadowego. Jej wyniki wskazują, że czas zwrotu z inwestycji jest dłuższy niż generalnie akceptowany w przemyśle. Oceniono także bezpieczeństwo i wpływ na środowisko instalacji ORC, przeprowadzając przy tym także ocenę cyklu życia dotyczącą śladu węglowego. Działania informacyjne objęły publikacje w czasopismach, na prezentacjach i podczas konferencji. Złożono także wniosek o objęcie ochroną patentową systemu odzyskiwania ciepła odpadowego ze spalin pochodzących z młyna surowca.
Słowa kluczowe
Elektryczność, ciepło odpadowe, przemysł, organiczny cykl Rankine'a, waloryzacja ciepła
