Hồi Nhiệt Từ Tháp Giải Nhiệt

Giải Pháp Trong HVAC, Giải Pháp Trong Sản Xuất, Tin Tức - 2416 - GOMEC Vietnam

Contents/ Mục Lục

1. Thu hồi nhiệt thải từ tháp giải nhiệt bằng cách nào?
2. Cách thức hoạt động của tháp giải nhiệt
3. Thu hồi nhiệt từ tháp giải nhiệt với thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm Alfa Laval
4. Tiết kiệm chi phí từ việc thu hồi nhiệt từ tháp giải nhiệt
5. Đánh giá giải pháp

Hồi nhiệt từ tháp giải nhiệt là chủ đề được quan tâm trong các công trình hiện đại. Bởi trái đất đang nóng lên, biến đổi khí hậu và phát thải khí carbon là vấn đề chung của nhân loại. Điều đó đặt ra bài toán làm thế nào để sử dụng năng lượng một cách hiệu quả hơn. Các giải pháp thân thiện với môi trường và tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên đang được ưu tiên hàng đầu.

Nhiệt thải là năng lượng lãng phí vì nhiệt được tạo ra bằng cách đốt nhiên liệu hóa thạch, LPG, dầu, khí tự nhiên hoặc bằng điện. Do đó khi thu hồi lượng nhiệt thải, chúng ta không chỉ tiết kiệm năng lượng và chi phí mà còn góp phần vào việc bảo vệ môi trường.

1. Thu hồi nhiệt thải từ tháp giải nhiệt bằng cách nào?

Năng lượng từ nguồn nhiệt thải có thể được thu hồi từ nhiều nguồn khác nhau với các mức nhiệt độ khác nhau và được truyền nhiệt sang các chất lỏng có yêu cầu gia nhiệt. Gia nhiệt thông qua thiết bị trung gian là thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm gioăng đệm.

Ví dụ ở mức nhiệt độ cao là nước nóng tới 90°C có thể được sử dụng để sưởi ấm các tòa nhà và mức nhiệt độ thấp là nước vào tháp giải nhiệt ở 35°C có thể được sử dụng để gia nhiệt nước cấp trước khi cấp vào lò hơi hoặc gia nhiệt cho hệ thống nước nóng.

2. Cách thức hoạt động của tháp giải nhiệt

Các ngành công nghiệp sản xuất sử dụng nhiệt cho các hoạt động, các phản ứng và các quá trình sản xuất khác nhau. Sau đó lượng nhiệt thải này được thải ra khí quyển thông qua tháp giải nhiệt hở. Tương tự, trong các ứng dụng HVAC, nhiều không gian cho con người làm việc cần làm mát bằng các hệ thống điều hòa không khí. Do đó, giải phóng lượng nhiệt thải vào tháp giải nhiệt hở thông qua bình ngưng của chiller. Thông thường, tháp giải nhiệt hở được thiết kế để chịu nhiệt độ cao nhất trong điều kiện mùa hè và mức trênh nhiệt độ ΔT là 5°C. Nhiệt độ vào ra tháp thông thường là 37°C đến 32°C với nhiệt độ bầu ướt 29°C. Nhiệt độ 37°C có thể sử dụng để gia nhiệt nước cấp lò hơi khi nhiệt độ môi trường xung quanh là 15 – 20°C. Điều đó đồng nghĩa với nhiệt độ nước cấp vào lò hơi cũng là 15 – 20°C.

3. Thu hồi nhiệt từ tháp giải nhiệt với thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm Alfa Laval

Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm Alfa Laval với thiết kế trao đổi nhiệt giữa 2 môi chất là dòng chảy ngược chiều thường được sử dụng cho các ứng dụng thu hồi nhiệt vì chế độ dòng chảy tuyệt vời, làm cho nó có thể đạt hiệu suất chênh lệch nhiệt độ tới 1°C. Do đó nó có thể hồi nhiệt từ nước của tháp giải nhiệt với nhiệt độ 37°C sang bồn nước cấp cho lò hơi từ nhiệt độ 15 – 20°C lên đến 36°C. Tuy nhiên, để có hiệu quả kinh tế tốt nhất về quy mô và thời gian hoàn vốn tối ưu, Alfa Laval khuyến nghị sử dụng phương án thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm với độ chênh nhiệt độ 2°C, tức là làm nóng nước lò hơi đến 35°C.

Sơ đồ ứng dụng hồi nhiệt từ tháp giải nhiệt

4. Tiết kiệm chi phí từ việc thu hồi nhiệt từ tháp giải nhiệt

Một số chí phí sẽ được cắt giảm nhờ ứng dụng thu hồi nhiệt này

Giảm gần 40% hóa đơn nhiên liệu lò hơi, vì lò hơi sẽ làm nóng nước từ 35°C đến 60°C thay vì 20°C đến 60°C
Giảm lượng nước cấp bổ sung do lượng bay hơi giảm.
Giảm chi phí vận hành nhờ giảm nhiệt độ nước đầu vào tháp giải nhiệt.
Giảm chi phí hóa chất xử lý nước.

Tính toán chi phí tiết kiệm được

Ví dụ cụ thể thu hồi nhiệt từ tháp giải nhiệt 500 RT (1.758 kW) giải nhiệt từ nhiệt độ 37°C đến 32°C với lưu lượng 302 m³/giờ. Giả sử thu hồi nhiệt một phần với lưu lượng là 50 m³/giờ. Nước trước khi vào tháp giải nhiệt ở nhiệt độ 37°C được làm mát đến 22°C. Làm nóng sơ bộ nước cấp nồi hơi từ nhiệt độ 20°C đến 35°C.Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm lựa chọn với thông số như sau:

Nước được thu hồi nhiệt 50 m³/hr (13,9 l/s) 37°C → 22°C

Nước được gia nhiệt 50 m³/hr (13,9 l/s) 35°C ← 20°C

a. Lượng nhiệt thu hồi tính bằng kW

Nhiệt lượng thu hồi = Nhiệt lượng để gia nhiệt

Q = m x c x ΔT (phía nóng) = m x c x ΔT (phía lạnh)

Q: Lượng nhiệt thu hồi được (kW)

m: Lưu lượng nước (kg/s)

c: Nhiệt dung riêng của nước (kJ/Kg°C)

ΔT: Độ chênh nhiệt độ T_{nước ra} – T_{nước vào} (°C)

Q = 13,9 x 4,18 x (35-20) = 870,8 kW

b. Lượng nhiệt tiết kiệm được tính theo kW/h

Giả thiết thời gian hoạt động là 10 tiếng trong 1 ngày và 30 ngày trong 1 tháng.

Lượng nhiệt tiết kiệm được = 870,8 x 10 x 30 = 261.250 (kW/h /tháng)

c. Quy đổi ra tiền VND với đơn giá tạm tính 2.000 VND/kWh

Giả thiết lò hơi gia nhiệt bằng điện trở, hiệu suất điện/ nhiệt là 100%.

Số tiền tiết kiệm = 261.250 x 2000 = 522.500.000 VND/ tháng

d. Nhiệt độ nước vào tháp giải nhiệt sau hồi nhiệt

Với tổng lưu lượng 302 m³/giờ tách ra 50 m³/giờ tại 22°C và 252 m³/giờ tại 37°C

Do đó nhiệt độ nước khi hòa trộn để vào tháp giải nhiệt sẽ là:

(50×22)/302 + (252×37)/302 = 34,5°C

5. Đánh giá giải pháp

Với những ích lợi kể trên, việc sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm để tận dụng nguồn nhiệt từ tháp giải nhiệt trong các nhà máy, tòa nhà cao tầng hay cơ sở sản xuất mang lại hiệu quả to lớn giúp tiết kiệm chi phí sản xuất, góp phần bảo vệ môi trường.

Mẹo thực tiễn: Nếu nước được gia nhiệt sơ bộ không thể được sử dụng ngay lập tức tại nồi hơi, có thể lưu trữ nước này trong bồn chứa để sử dụng sau khi cần. Thời gian hoàn vốn sẽ giảm nếu tháp giải nhiệt và nồi hơi được đặt gần nhau, do chi phí đầu tư đường ống sẽ giảm.

Tham khảo thêm: Giải pháp hồi nhiệt từ máy nén khí

Thông tin liên hệ Công ty Cổ phần Cơ điện Gomec Việt Nam - đối tác ủy quyền của Dunham-Bush và Alfa Laval tại Việt Nam để cung cấp các sản phẩm Điều hòa không khí trung tâm, Thiết bị trao đổi nhiệt và Các giải pháp tiết kiệm năng lượng. Quý khách hàng cần tư vấn về giải pháp và thiết bị, vui lòng liên hệ chúng tôi để được tư vấn trực tiếp.