Каскадный аммиачно-пентановый тепловой насос нагреет пар до 145°C для обработки креветок
20 Июня 2024
Японский OEM-производитель Mayekawa разрабатывает аммиачно-пентановую (R717/R601) каскадную систему для теплового насоса, нагревающего горячий пар до температуры 145°C. Устройство предназначено для норвежского производителя креветок Stella Polaris.
Новая система имеет уникальную каскадную конструкцию, включающую аммиачный и пентановый тепловые насосы. Такая конфигурация позволяет эффективно рекуперировать тепло, выделяемое существующей холодильной системой, и затем использовать его при производстве пара для приготовления креветок. Завод Stella Polaris в г. Финснес, Норвегия, ежегодно производит около 15 000 тонн замороженных, приготовленных и очищенных креветок.
– Новый тепловой насос должен уменьшить углеродный след примерно на четверть по сравнению с предыдущим бойлером на пропане, – заявил Фараз Неакахтар, проектный инженер Mayekawa. – Рекуперируя бросовое тепло, которое в противном случае было бы потеряно для окружающей среды, мы можем экономить энергию и сократить парниковые выбросы на 621 тонну CO2-эквивалента в год.
В настоящее время Stella Polaris замораживает креветки, используя систему, отводящую тепло в море. Для их приготовления завод применяет пропановый бойлер, ежегодно потребляющий 9 000 МВт-ч энергии и производящий 2 600 тонн CO2-эквивалента парниковых выбросов.
– В дополнение к экологическим преимуществам, ожидаемое сокращение энергопотребления в размере 1043 МВт-ч повысит энергосбережение новой системы, – добавил Неакахтар. – Наш проект нацелен на улучшение операционной эффективности и существенное сокращение углеродного следа норвежских производителей креветок.
Проект каскадного теплового насоса Mayekawa для Stella Polaris был представлен на Норвежской технической конференции 2024 года (NKM 2024), проходившей 10–11 апреля в Осло.
Разработка ведется в рамках проекта SPIRIT-Heat, финансируемого Европейским союзом, совместно Нидерландской организацией прикладных научных исследований (TNO) и Mayekawa. Проект SPIRIT-Heat, финансируемый по программе ЕС Horizon Europe, сосредоточен на «устойчивых технологиях модернизации производства тепла» для промышленности.
Конструкция системы
Аммиачный контур является нижней ступенью каскадной системы и служит, прежде всего, для повышения эффективности рекуперации тепла морозильной установки. В этом цикле температура бросового тепла, отводимого от конденсатора, повышается с 18°C до 82°C. В контуре применен поршневой компрессор серии HS и затопленный кожухопластинчатый испаритель.
Пентановый контур имеет дело с более высокими температурами в диапазоне от 78°C до 150°C. Этот контур необходим для производства 715 кВт тепловой энергии и подачи пара, нагретого до 145°C, под давлением 3,2 бара, использующегося непосредственно для приготовления креветок. В контуре применен винтовой компрессор MYCOM.
– В худшем случае, при температуре 18°C/21°C на теплообменнике аммиачного контура и 145°C/150°C на теплообменнике парогенератора, комбинированный COP аммиачно-пентанового теплового насоса равен 1,78, – сказал Неакахтар. – Однако, если система работает с источником тепла более высокой температуры 22°C/25°C и с более низкой температурой пара 135°C/140°C, COP может быть больше 2.
Следующие шаги
Ввод аммиачно-пентановой каскадной системы в эксплуатацию на заводе Stella Polaris запланирован на сентябрь-октябрь 2024 года. Эксплуатационная бригада сосредоточится на оптимизации компрессора и масляной системы при работе в условиях высоких температур к концу 2025 года, проводя тесты, чтобы убедиться в надежности и эффективности системы при неполной нагрузке.
– Наша система не только теоретически и технически безопасна, но также проверена в реальных условиях эксплуатации, что жизненно важно для более широкого внедрения в промышленности, – сказал Неакахтар. – Мы гордимся, что идем в авангарде этих перемен, заключающихся в расширении диапазона рабочих температур и использовании пентана в качестве хладагента для теплоснабжения различных процессов.
Портал ozoneprogram.ru продолжает публикацию материалов о международном опыте стимулирования и регулирования внедрения природных хладагентов, а также о конкретных примерах их применения, развивая тему конференции «Опыт применения природных хладагентов и хладагентов с низким потенциалом глобального потепления (ПГП) в системах холодоснабжения и кондиционирования воздуха. Финансово и технически приемлемые альтернативы для различных областей применения», организованной Россоюзхолодпромом, МЦНТИ и «Академией КриоФрост» при поддержке Минприроды и Минпромторга России.