VYUŽITÍ DRUHOTNÝCH ZDROJU ENERGIE

Možnosti využití odpadního tepla chladící vody technologických zařízení:
V podstatě jsou tři:
1) chladící voda nemění v průběhu předávání tepla skupenství.
2) chladící voda mění skupenství (tzv. odparné chlazení),
3) využití odpadního tepla pomocí tepelných čerpadel.
Ad 1) Chladící voda nemění skupenství
Jedná se v podstatě o obdobné řešení jako u využití odpadního tepla chladící vody
energetických zařízení ve výměnících tepla voda – voda a voda – vzduch. Také v tomto
případě jsou omezené možnosti využití odpadního tepla (jedná se však o nízkopotenciální
teplo a tudíž problematické následné využití v zásobování teplem závodu). Získané teplo se
dá využít většinou jen pro ohřev TUV, příp. předehřev napájecí vody kotlů. Výpočet
výměníku tepla lze provést klasickým způsobem jako výměník tepla voda – voda, resp. voda
– vzduch (pro případný ohřev vzduchu v klimatizačním zařízení).Je možno použít trubkové
výměníky tepla, v poslední době také deskové. S ohledem na malé teplotní spády a velká
množství chladící i oteplené vody vychází specifické rozměry vysoké.
Ad 2) Odparné chlazení
Tento způsob využití odpadního tepla chladící vody se používá velmi často. Buď se
jedná o samostatný systém, který využívá pouze odpadní teplo chladící vody a vyrábí páru
(např. u vysokých pecí, SM pecí a ohřívacích pecí) , nebo v kombinaci s využitím odpadního
tepla spalin (např. kyslíkové konvertory a elektrické ocelářské pece, příp. i některé ohřívací
pece).
Výhodou je, že se podstatně snižuje spotřeba chladící vody, protože se k odvodu tepla
využívá nejen citelné teplo vody, ale také výparné teplo. U chladících systémů bez změny
skupenství při ohřevu vody o 10 o C je potřebné množství vody až 60 krát větší než u
odparného chlazení. Na druhé straně vyžaduje odparné chlazení úpravu přídavné vody,
zejména odstranění přechodné tvrdosti a odplynění, aby nedocházelo k zanášení chladnic
usazeninami Ca a Mg (tzv. kotelní kámen) a tím ke zhoršení přestupu tepla a snížení
životnosti zařízení).
Přes nesporné výhody odparného chlazení z hlediska energetického, stále se používají
klasické způsoby chlazení bez změny skupenství. Provozní technici požadují především
spolehlivost zařízení a méně problémů v provozu (např. tlakové zařízení odparné spadá do
kategorie vyhrazených zařízení – tlakové nádoby, pro něž platí přísnější předpisy).
Z hlediska tepelně- technického nemá první důvod opodstatnění, protože zkušenosti
z provozu kotlů potvrdily, že ocel a litina až do teploty 400 o C neztrácejí pevnost a že horká a
vroucí voda má za určitých podmínek vyšší součinitel přestupu tepla než voda studená.
Z konstrukčního hlediska je nutno u odparného chlazení zajistit, aby u profilovaných
chladících elementů, které mají často různé tvary (např. výfučny, skříně, deskové chladiče
apod.) byl zajištěn průtok vody všemi částmi. Nesmí vznikat mrtvé kouty, kde by se vytvářel
parní polštář. V těchto místech pak dochází z důvodu špatného odvodu tepla k přehřátí stěn a
praskání materiálu (pára má podstatně nižší součinitel přestupu tepla než vroucí voda).
Velmi dobře se odparné chlazení uplatnilo u SM pecí. Např.u SM pece o obsahu 70 t
byla výroba páry o tlaku 1,2 MPa a teplotě 180 o C okolo 1 t.h -1 , takže u skupiny 4 pecí vč.
využití odpadního tepla spalin ve spalinových kotlích činila průměrná výroba 20 až 25 t.h -1 .
V odparném chlazení lze vyrábět páru s atmosférickým tlakem (pak je ovšem teplota
páry jen 100 o C), nebo s přetlakem řádově 1,0 až 1,5 MPa. V prvém případě je výhodou, že
tento systém nespadá do kategorie vyhrazených tlakových zařízení. Tlak je pak možno zvýšit
parním kompresorem. Energeticky je i tento systém hospodárný, protože např. na zvýšení
tlaku páry z 0,1 MPa na 0,6 MPa u 1 tuny páry je zapotřebí elektrickou energii pro pohon
kompresoru cca 90 kWh, což při měrné spotřebě 12 000 kJ.kWh -1 odpovídá cca 26 t oe ,
39