Охладена киселина подпомага централно отопление

В началото на 80-те години на миналия век, генерираната топлина в абсорбционните и сушителните вериги на завода за сярна киселина на Kemira в Хелсингбори, Швеция, се губи в морето до завода.

След цялостна реконструкция на охладителната система, за да включва пластинчати топлообменници в затворен охладителен кръг, температурата на охлаждащата вода е повишена до ниво, при което може да се използва за централно отопление.

От директно охлаждане към регенериране на топлина

В началото на 80-те години на миналия век Kemira промени своята система за охлаждане на киселина от директно охлаждане към регенериране на топлина. В системата за директно охлаждане топлината от абсорбционните и сушителните кули се изпуска към морето. Разликата със система за регенериране на топлината е, че топлината се прехвърля към затворен контур на охладителна водна верига, съдържаща деминерализирана вода. Тази вода се нагрява и горещата вода се използва за подгряване на водата за централно отопление на град Хелсингбори.

В тази система за възстановяване на топлина киселината от абсорбционните кули се охлажда в четири анодно защитени тръбно-корпусни топлообменника, свързани в паралелни двойки. Киселината от сушилната кула се охлажда в анодно защитен тръбно-корпусен топлообменник.

През 1999 г. експлоатационният живот на анодно защитените тръбно-корпусни топлообменници изтече и те трябваше да бъдат подменени. В същото време Kemira реши да преработи напълно своята система за охлаждане на киселина. Вместо да използват три киселинни резервоара (по един за всяка абсорбционна кула и един за сушителната система), те монтираха един киселинен резервоар, захранващ както сушителната система, така и двете абсорбционни кули с циркулираща киселина.

Всички стари охладители бяха заменени с три полузаварени пластинчати топлообменника Alfa Laval от материал D205 с уплътнения FKMS, свързани паралелно. Материалът на пластината D205 и уплътненията FKMS бяха избрани поради високата температура на киселината от 105°C.

Нова система, водеща до големи икономии на енергия, емисии и разходи

В инсталацията за изгаряне на сярна киселина на Kemira с капацитет от 1000 тона на ден, от сушителните и абсорбционните кули се възстановяват около 530 MWh на ден. Тази топлина се доставя към топлофикационната мрежа на град Хелсингбори. Kemira доставя общо 240 GWh на година към мрежата.

Това е еквивалентно на около 22 000 кубични метра петрол, което отговаря на приблизително 25% от нуждите на града. От това общо количество, 80 GWh се доставят като пара, а останалата част е регенерирана топлина от сушителните и абсорбционните кули. Това означава, че през зимните месеци се осигурява топлина на около 10% от жителите на града, но през лятото Kemira доставя цялата топлина, която е необходима за подгряване на водата за битови цели.

Общите разходи за системата за регенериране на топлината, въведена в началото на 80-те години на миналия век, бяха 45 млн. шведски крони (включително тръба с дължина 3,5 км до топлофикационния център). Времето за изплащане на системата беше по-малко от година, тъй като по това време Kemira доставяше топлина на града на стойност 80 млн. шведски крони годишно (поради по-висок капацитет на киселината). Преминаването към общ резервоар за киселина за всичките три кули и нови киселинни охладители през 1999 г. струваше 10,5 млн. шведски крони. Изчислено спрямо днешните цени на петрола, стойността на топлинната енергия, доставена на града, е приблизително 22 млн. шведски крони годишно. Като резултат от това времето за изплащане отново беше по-малко от една година.

За град Хелсингбори това споразумение означава по-малка зависимост от петрола и следователно намалени емисии на серен диоксид във въздуха. Освен това, проектът елиминира необходимостта от нов когенерационен агрегат с мощност 45 MW, който би струвал на града 150 млн. шведски крони през 80-те години.

За Kemira доставянето на топлина се превърна във важен допълнителен продукт към сярната киселина и другите химикали. Също така почти се елиминира необходимостта от охлаждаща вода.

Контролирана температура, регулирана спрямо сезонните колебания

Веригата на деминерализирана вода загрява водата за централно отопление от 50 до 80°C в два от големите пластинчати топлообменници на Alfa Laval, с температурен подход от едва 4°C. Температурата в кръга за централно отопление може да се повиши до 90 – 95°C чрез инжектиране на отпадна пара от завода за сярна киселина. Два от пластинчатите топлообменници на Alfa Laval със среден размер се използват като допълнителни охладители в деминерализираната водна верига, когато е необходимо да се отговори на сезонните колебания в нуждите от отопление. Допълнителните охладители се байпасират, когато не са необходими.

Регенериране на топлината благодарение на пластинчати топлообменници на Alfa Laval

Около 65 MW топлина се генерира в инсталации за изгаряне на сярна киселина с дневен капацитет от 1000 тона. Около две трети от топлината идва от сярната горелка и конвертора. Повечето производители на киселина знаят как да регенерират тази топлина за производство на пара под високо налягане. Но останалата една трета от генерираната топлина обикновено се изпуска в морето или във въздуха в системи за директно охлаждане. Пластинчатият топлообменник дава възможност за икономично регенериране на топлината от циркулиращата киселина в сушителните и абсорбционните кули. Чрез инсталиране на затворен контур на охлаждаща вода, топлината може да се използва за други цели, като например за централно отопление, предварително подгряване на захранваща вода за котли, технологично отопление в съседни предприятия, затопляне на големи помещения във фабрики и офиси, както и производство на питейна вода чрез обезсоляване.