ปั๊มความร้อนสำหรับการนำความร้อนจากน้ำทิ้งในกระบวนการย้อมกลับมาใช้
เหตุใดโรงงานแปรรูปแบบเปียกของไทยจึงเปลี่ยนจากการฉีดไอน้ำโดยตรงมาใช้ปั๊มความร้อนจากแหล่งน้ำทิ้งเพื่อลดพลังงานความร้อนลง 30–45%
- เวลาอ่าน
- 8 นาที
- พื้นที่
- สมุทรสาคร
- ลำดับ
- §21
น้ำย้อมออกจากถังที่อุณหภูมิ 50–70°C และมักจะถูกทำให้เย็นด้วยน้ำประปาก่อนปล่อยทิ้ง ความร้อนนั้นคือพลังงานที่ซื้อมาแล้วไหลทิ้งไป ปั๊มความร้อนจากแหล่งน้ำทิ้งจะดึงพลังงานความร้อนระดับต่ำจากน้ำทิ้งอุ่นและส่งกลับมาเป็นน้ำกระบวนการที่อุณหภูมิ 70–85°C ซึ่งช่วยลดภาระของหม้อไอน้ำหรือไอน้ำโดยตรงโดยไม่ต้องเผาเชื้อเพลิงใหม่
หลักการทางเทอร์โมไดนามิกส์
ประสิทธิภาพของปั๊มความร้อนแสดงเป็นสัมประสิทธิ์สมรรถนะ (COP) สำหรับน้ำทิ้งที่ 45°C และเป้าหมายการส่งน้ำที่ 75°C ปั๊มความร้อนแอมโมเนียที่ออกแบบมาอย่างดีจะให้ค่า COP ที่ 4.5–5.5 ในทางปฏิบัติ ทุก 1 kWh ของไฟฟ้าคอมเพรสเซอร์จะเคลื่อนย้ายความร้อน 4.5–5.5 kWh กลับเข้าสู่กระบวนการ เมื่อเทียบกับหม้อไอน้ำแก๊สที่มีประสิทธิภาพ 85% ปั๊มความร้อนจะลดความเข้มข้นของคาร์บอนลงประมาณ 60% หากโครงข่ายไฟฟ้ามีความสะอาดปานกลาง
| แหล่งความร้อน | อุณหภูมิขาเข้า | อุณหภูมิที่ส่งออก | COP โดยประมาณ |
|---|---|---|---|
| น้ำทิ้งจากอ่างย้อม | 45–55 °C | 75 °C | 4.8 |
| ไอเสียจากเครื่อง Stenter (จับคู่) | 55–70 °C | 80 °C | 5.2 |
| วงจรน้ำหล่อเย็น | 35–40 °C | 65 °C | 4.0 |
การกำหนดขนาดและการบูรณาการ
ปั๊มความร้อนต้องได้รับการกำหนดขนาดตามภาระความร้อน ไม่ใช่ตามอัตราการไหลสูงสุดของน้ำทิ้ง โรงงานย้อมสีรีแอคทีฟขนาด 10 ตัน/วัน โดยทั่วไปจะระบายน้ำทิ้ง 80–120 ลบ.ม./วัน ที่อุณหภูมิ 50°C; ความร้อนที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้คือ 1,500–2,200 kWh/วัน ปั๊มความร้อนขนาด 250 kW ที่ทำงาน 16–20 ชั่วโมง สามารถรองรับภาระนี้ได้ และจับคู่กับถังน้ำร้อนแบบแบ่งชั้นเพื่อรองรับการเปลี่ยนแปลงกะ
สิ่งที่ต้องเฝ้าระวังระหว่างการทดสอบเดินเครื่อง
- ค่า pH ของน้ำทิ้งและเศษใยผ้า: ติดตั้งเครื่องกรองและถังพักก่อนเครื่องระเหยเพื่อป้องกันเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
- การเลือกสารทำความเย็น: แอมโมเนีย (R717) มีประสิทธิภาพและมีค่า GWP เป็นศูนย์ แต่ต้องใช้ช่างเทคนิคที่ได้รับการรับรอง; ระบบ CO₂ แบบทรานส์คริติคอลเป็นทางเลือกที่ปลอดภัยกว่าสำหรับโรงงานขนาดเล็ก
- ประสิทธิภาพที่โหลดบางส่วน: ระบุคอมเพรสเซอร์แบบขับเคลื่อนด้วยอินเวอร์เตอร์เพื่อให้ค่า COP ยังคงสูงเมื่อภาระการทำงานของโรงย้อมลดลง
- การป้องกันเชื้อลีจิโอเนลลา: รักษาระดับอุณหภูมิของถังน้ำร้อนให้อยู่สูงกว่า 60°C และออกแบบวงจรการฆ่าเชื้อด้วยความร้อนรายสัปดาห์
ต้นทุนเงินลงทุนสำหรับปั๊มความร้อนแบบใช้แหล่งน้ำทิ้งขนาด 250 kW ในประเทศไทยปัจจุบันอยู่ที่ 2.5–3.5 ล้านบาท ขึ้นอยู่กับสารทำความเย็นและข้อกำหนดของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสเตนเลสสตีล ด้วยไอน้ำที่ราคา 1,800 บาท/ตัน และค่า COP ที่ 4.8 โดยทั่วไปจะคืนทุนภายใน 2.5–3.5 ปี ประโยชน์ที่ใหญ่กว่าอาจเป็นความยืดหยุ่น: โรงงานที่อุ่นน้ำของตนเองล่วงหน้าจะได้รับผลกระทบจากราคาไอน้ำที่ผันผวนซึ่งเชื่อมโยงกับ LNG น้อยลง
เอกสารอ้างอิง
- [1]กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน (2024). การประยุกต์ใช้ปั๊มความร้อนในอุตสาหกรรมไทย, คู่มือทางเทคนิค TH-18.
- [2]IEA (2023). อนาคตของปั๊มความร้อนในกระบวนการอุตสาหกรรม.