Ohlađena kiselina se pretvara u daljinsko grejanje

Početkom osamdesetih godina XX veka, toplota proizvedena u krugovima za apsorpciju i sušenje u fabrici sumporne kiseline Kemira u Helsingborgu, Švedska, izgubljena je u moru pored fabrike.

Nakon potpune rekonstrukcije sistema za hlađenje radi uključivanja pločastih izmenjivača toplote u rashladni krug zatvorene petlje, temperatura rashladne vode je podignuta na nivo na kome se može koristiti za daljinsko grejanje.

Od direktnog hlađenja do rekuperacije toplote

Početkom osamdesetih godina XX veka, fabrika Kemira je promenila svoj sistem hlađenja kiseline sa direktnog hlađenja na rekuperaciju toplote. U sistemu direktnog hlađenja toplota iz apsorpcionih i sušnih tornjeva emitovala se u more. Sa sistemom za rekuperaciju toplote, toplota se umesto toga prenosi na zatvoreni krug rashladne vode koji sadrži demineralizovanu vodu. Ova voda se zagreva i topla voda se koristi za zagrevanje vode za daljinsko grejanje za grad Helsingborg.

U ovom sistemu za rekuperaciju toplote kiselina iz apsorpcionih tornjeva hlađena je u četiri anodno zaštićena izmenjivača toplote sa školjkom i cevima povezana u paralelno parove. Kiselina iz tornja za sušenje hlađena je u anodno zaštićenom izmenjivaču toplote sa školjkom i cevima.

Do 1999. godine, životni vek anodno zaštićenih izmenjivača toplote sa školjkom i cevima je došao do kraja i trebalo ih je zameniti. Istovremeno, u fabrici Kemira je odlučeno da potpuno prerade svoj sistem hlađenja kiseline. Umesto da koriste tri rezervoara za kiselinu (po jedan za svaki apsorpcioni toranj i jedan za sistem za sušenje), ugradili su jedan rezervoar za kiselinu, snabdevajući i sistem za sušenje i dva apsorpciona tornja cirkulišućom kiselinom.

Svi stari hladnjaci su zamenjeni sa tri poluzavarena Alfa Laval pločasta izmenjivača toplote u D205 sa FKMS zaptivkama, spojenim paralelno. Materijal ploče D205 i FKMS zaptivke su odabrani zbog visoke temperature kiseline od 105°C.

Novi sistem koji vodi do velikih ušteda energije, emisija i troškova

U Kemira postrojenju za sagorevanje sumporne kiseline, kapaciteta 1.000 tona dnevno, dnevno se iz sušnih i apsorpcionih tornjeva dobije oko 530 MWh. Ova toplota se isporučuje u mrežu daljinskog grejanja grada Helsingborga. Kemira isporučuje ukupno 240 GWh godišnje u mrežu

Ovo je ekvivalentno oko 22.000 m3 nafte, što odgovara približno 25% potreba grada. Od ovog ukupnog iznosa, 80 GWh se isporučuje kao para, a ostatak se dobija toplotom iz tornjeva za sušenje i apsorpciju. To znači da se tokom zimskih meseci toplotom snabdeva oko 10% stanovnika grada, ali u letnjem periodu Kemira snabdeva svu toplotu potrebnu za vodu za domaćinstvo.

Ukupni troškovi za sistem rekuperacije toplote koji je uveden početkom osamdesetih godina XX veka bio je 45 MSEK (uključujući cev dugu 3,5 km do centra za daljinsko grejanje). Vreme otplate za sistem je bilo manje od godinu dana, pošto je u to vreme Kemira snabdevala grad toplotom u vrednosti od 80 MSEK godišnje (zbog većeg kiselinskog kapaciteta). Prelazak na zajednički rezervoar za kiselinu za sva tri tornja i nove hladnjake za kiselinu 1999. godine koštao je 10,5 MSEK. Izračunato prema današnjim cenama nafte, vrednost toplotne energije koja se isporučuje gradu iznosi približno 22 MSEK godišnje. Kao rezultat toga, vreme otplate je opet bilo manje od godinu dana.

Za grad Helsingborg ovaj aranžman znači manju zavisnost od nafte i samim tim smanjenu emisiju sumpor-dioksida u vazduh. Štaviše, projekat je uklonio potrebu za novom kogeneracionom jedinicom od 45 MW, koja bi grad koštala 150 MSEK osamdesetih godina XX veka.

Za fabriku Kemira je isporuka toplote postala važan dopunski proizvod sumpornoj kiselini i drugim hemikalijama. To je takođe skoro uklonilo potrebu za rashladnom vodom.

Kontrolisana temperatura u skladu sa sezonskim varijacijama

Krug za demineralizovanu vodu zagreva vodu za daljinsko grejanje od 50 do 80°C u dva Alfa Laval velika pločasta izmenjivača toplote koja imaju razliku temperature od samo 4°C. Temperatura u krugu daljinskog grejanja može se podići na 90-95°C ubrizgavanjem otpadne pare iz postrojenja za proizvodnju sumporne kiseline. Dva Alfa Laval pločasta izmenjivača toplote srednje veličine se koriste kao rashladni uređaji u petlji demineralizovane vode kad god je to potrebno da bi se zadovoljile sezonske varijacije u potražnji za grejanjem. Rashladni uređaji se zaobilaze kada nisu potrebni.

Rekuperaciju toplote omogućavaju Alfa Laval pločasti izmenjivači toplote

Oko 65 MW toplote se proizvodi u postrojenjima za sagorevanje sumpora sa dnevnim kapacitetom od 1.000 tona. Otprilike dve trećine toplote potiče od sumpornog gorionika i pretvarača. Većina proizvođača kiseline zna kako da rekuperiše ovu toplotu za proizvodnju pare pod visokim pritiskom. Međutim, preostala trećina proizvedene toplote se obično emituje u more ili u vazduh u sistemima za direktno hlađenje. Pločasti izmenjivač toplote omogućava ekonomičnu rekuperaciju toplote iz cirkulišuće kiseline u tornjevima za sušenje i apsorpciju. Ugradnjom zatvorene petlje rashladne vode toplota se može koristiti u druge svrhe kao što su daljinsko grejanje, predgrevanje napojne vode za kotlove, procesno grejanje u susednim postrojenjima, zagrevanje prostora fabrika i kancelarija i proizvodnja sveže vode desalinizacijom.