工業用浄化熱回収

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炭鉱換気シャフト還気廃熱利用プロジェクトにおける中間壁熱交換器の役割

炭鉱換気竪坑排熱利用プロジェクトにおいて、中間壁型熱交換器は熱を安全に輸送するための重要な設備です。その役割は、熱交換効率の向上だけでなく、システムの安全性と運用信頼性の確保にも及びます。中間壁型熱交換器の具体的な機能は以下の通りです。

シャフト凍結防止と補助シャフトエリアの冬季暖房という目的を達成するため、中間壁型熱交換器は、高温の還気を新鮮な空気または清浄媒体から安全に遮断し、効率的な熱交換を可能にする役割を果たします。主な機能は以下のとおりです。

還流空気の廃熱の効率的な回収と利用

戻り空気によって運ばれる大量の顕熱を利用して、熱は金属中間壁を通して外気または温水システムに安定して伝達され、シャフトに入る外気の温度が 2°C 以上に上昇し、凍結防止要件を満たします。

熱交換中の清潔さと安全性の確保

還気中には埃、湿気、さらには微量の有害ガスが含まれており、これらは直接外気システムに入ることはできません。中間壁構造により、高温媒体と低温媒体を効果的に隔離し、相互汚染を防ぎ、地下空気の品質と運用安全性を確保します。

暖房システムの運用信頼性の向上

熱交換器は堅牢な構造と安定した動作を備えており、極寒の環境下でも熱出力を継続します。これにより、補助シャフトにおける冬季暖房の継続性と信頼性が確保され、従来の電気暖房やボイラーシステムに伴う運用上の負担とリスクが軽減されます。

省エネ、排出削減、グリーン鉱山開発の推進

効率的な熱交換により、加熱エネルギーの消費量と運用コストが大幅に削減され、炭素排出量も削減されます。これにより、石炭鉱山がクリーンな生産とグリーン化を実現するための技術的支援となります。

 

翻訳者 DeepL.com （無料版）

ガス-ガスプレート熱交換器とは何ですか?

ガス-ガスプレート熱交換器とは何ですか?

Gas-Gas Plate Heat Exchanger

ガス-ガスプレート熱交換器

ガス-ガスプレート式熱交換器は、高温の排気ガスから熱を回収し、流入する冷気やその他のガス流に熱を伝える高効率熱伝達装置です。従来の熱交換器とは異なり、コンパクトなプレート構造により伝熱面積が最大化され、60%～80%の熱効率を実現します。この熱交換器は、薄い波形金属プレート（通常はステンレス鋼）で構成されており、高温ガスと低温ガスにそれぞれ独立した流路を形成することで、ガス流を混合することなく熱をプレートに通過させます。

この技術は、ハードウェア部品の超音波洗浄機の乾燥システムなど、大量の廃熱が発生する産業プロセスに特に適しています。ガス-ガスプレート熱交換器は、この廃熱を回収して再利用することで、加熱プロセスに必要なエネルギーを削減し、運用コストと二酸化炭素排出量を削減します。

エチレングリコール熱回収換気ユニット

エチレングリコール熱回収換気ユニットは、エチレングリコール溶液を熱媒体として排気から熱または冷却エネルギーを回収し、空調システムのエネルギー効率を向上させる空調装置です。病院、研究所、産業施設など、厳密に外気と排気を分離する必要がある場所で広く使用されています。

動作原理

エチレングリコール熱回収換気ユニットは、熱交換器とエチレングリコール溶液を通じてエネルギー回収を実現します。

  1. 排気側排気中の冷却または加熱エネルギーは熱交換器を介してエチレングリコール溶液に伝達され、溶液の温度を変えます。
  2. フレッシュエアサイド循環ポンプは、冷却または加熱されたエチレングリコール溶液を外気側の熱交換器に送り、外気温度を調整して空調システムの運転負荷とエネルギー消費を削減します。
  3. 熱回収効率: エチレングリコール溶液の熱回収効率は、システム設計と動作条件に応じて約 50% に達することができます。

システムコンポーネント

  • フレッシュエアサイド: 外気部、一次/中効率フィルタ部、エチレングリコール熱交換器、供給ファン部。
  • 排気側: 還気部、一次効率フィルタ部、エチレングリコール熱交換器、排気ファン部。

アプリケーション

  • 病院やクリーンルームなど、新鮮な空気と排気の完全な遮断が必要なシナリオに適しています。
  • 工場や輸送施設など、効率的なエネルギー回収を必要とする産業用または商業用の建物に最適です。

利点

  • 高いエネルギー効率: 熱回収により空調システムのエネルギー消費量を削減し、運用コストを削減します。
  • 柔軟性: 変化する気候条件に基づいて新鮮な空気の温度を調整し、多様な環境に適応します。
  • 安全性: エチレングリコール溶液は、低温環境下での熱交換器の凍結を防ぎます。

考慮事項

  • メンテナンス: エチレングリコール溶液の濃度と循環ポンプの動作を定期的に確認する必要があります。
  • 設計要件システム設計では、効率的な熱交換を確保し、相互汚染を防ぐために、新鮮な空気ダクトと排気ダクトのレイアウトを考慮する必要があります。

工業用乾燥機向け廃熱回収システム

産業用乾燥機向け廃熱回収システムは、高温の排気ガスや気流から熱エネルギーを回収・再利用することで、エネルギー効率の向上、運用コストの削減、排出量の削減を実現します。これらのシステムは、化学、食品、セラミック、繊維などの産業におけるエネルギー集約型の乾燥プロセスに有用です。以下では、主要な技術、メリット、そして米国に拠点を置くサプライヤーと連絡先について概説します。

工業用乾燥機における廃熱回収の主要技術
工業用乾燥機は、顕熱と潜熱を含む高温多湿の排気ガスを排出します。回収システムはこの熱を回収し、再利用します。一般的な技術には以下のものがあります。

空気対空気熱交換器:
プレート式熱交換器またはロータリー式熱交換器を介して、高温の排気から流入する新鮮な空気へ熱を伝えます。ポリマー製空気予熱器は、腐食や汚れに強いです。
用途: 乾燥機の吸入空気を予熱し、燃料消費量を最大 20% 削減します。
利点: シンプル、コスト効率が高く、メンテナンスが容易。
空気対液体熱交換器:
排気からの熱を捕捉して液体を温め、プロセス加熱や施設 HVAC に使用します。
用途: 食品加工工場における処理水の加熱。
利点: 多目的な熱再利用。
ヒートポンプ:
低温の廃熱を高温に昇温して再利用します。
用途: 化学業界や乳製品業界での乾燥機の空気予熱用の熱上昇。
利点: 低温源に対して高い効率。
直接接触熱交換器:
高温の排気ガスは液体と直接接触して熱を伝達し、多くの場合、排気ガスの汚染物質を除去します。
用途: 窯、オーブン、乾燥機からの熱回収。
利点: 熱を回収しながら排気を浄化します。
廃熱ボイラー：
高温の排気ガスをプロセス使用または発電用の蒸気に変換します。
用途: セラミックまたは鉱物処理における高温乾燥機。
利点: 蒸気または電気を生成します。
乾燥機における廃熱回収のメリット
エネルギー節約: 最大 20% の効率向上。
CO2 削減: 効率が 1% 向上するごとに、CO2 排出量が 1% 削減されます。
コスト削減: 回収期間は数か月から 3 年。
環境コンプライアンス: 排出量と廃熱の放出を削減します。
プロセスの最適化: 安定した温度により製品の品質が向上します。
課題と解決策
汚れと腐食: ポリマー熱交換器またはインライン洗浄システムにより問題が軽減されます。
ヒートシンクの可用性: 経済的な統合のためには、近くで熱を利用する必要があります。
システム設計: カスタム エンジニアリングにより互換性が確保されます。

熱回収外気ユニット

熱回収外気ユニットは、新鮮な外気を導入しながら排気から熱を回収する、エネルギー効率の高い換気システムです。熱交換器（通常はプレート式またはロータリーホイール式）を使用し、吸気と排気の熱エネルギーを混合することなく相互に伝達することで、暖房負荷または冷房負荷を大幅に削減します。

高効率フィルター、ファン、そして熱交換器コア（通常はアルミニウムまたはエンタルピー材）で構成されるこのシステムは、室内温度の安定性を維持し、空気質を改善しながら、新鮮な空気を継続的に供給します。エネルギー消費量の削減、室内の快適性の向上、そして現代の建築省エネ基準への適合に貢献します。

これらのユニットは、運用コストを抑えながら信頼性の高い換気と温度制御を必要とするオフィス、工場、学校、病院などの施設に最適です。

スプレー乾燥熱回収における空気対空気熱交換器の仕組み

で スプレー乾燥熱回収、 空気対空気熱交換器 乾燥室から排出される高温多湿の排気から廃熱を回収し、それを新鮮な（しかしより冷たい）空気に伝達します。これにより、乾燥工程のエネルギー需要が大幅に削減されます。

仕組み:

  1. 排気収集:

    • 噴霧乾燥後、高温の排気（多くの場合 80～120°C）には熱と水蒸気の両方が含まれます。

    • この空気はチャンバーから引き出され、熱交換器に送られます。

  2. 熱交換プロセス:

    • 熱い排気は熱交換器の片側を流れます（粘着性や弱酸性の可能性があるため、耐腐食性の材料で作られていることが多いです）。

    • 同時に、冷たい周囲の空気が別のチャネル（向流または直交流設定）で反対側を流れます。

    • 熱が伝わる 交換機の壁を通して 熱い側から冷たい側へ 混ぜずに 空気が流れる。

  3. 入気の予熱:

    • 流入する新鮮な空気は、スプレードライヤーのメインヒーター（ガスバーナーまたは蒸気コイル）に入る前に予熱されます。

    • これ 必要な燃料やエネルギーを削減する 希望する乾燥温度（通常は入口で150～250℃）に達するまで。

  4. 排気後処理（オプション）:

    • 熱を抽出した後、冷却器の排気は、放出またはさらに使用される前に、ほこりや湿気を除去するためにフィルタリングまたは処理することができます。

利点：

  • エネルギー節約: 設定に応じて燃料または蒸気の消費量を 10～30% 削減します。

  • 運用コストの削減: エネルギー入力が減ると光熱費も減ります。

  • 環境への影響: エネルギー効率の向上によりCO₂排出量を削減します。

  • 温度安定性: 一貫した乾燥性能を維持するのに役立ちます。

NMP熱回収における空気対空気熱交換器の仕組み

NMP 熱回収における空気対空気熱交換器は、工業プロセスからの高温の NMP を含んだ排気流と、より低温の流入新鮮空気流の間で熱エネルギーを移動させ、バッテリー製造などの産業におけるエネルギー効率を向上させます。

高温の排気（例：80～160℃）と低温の新鮮な空気は、別々のチャネルを通過するか、熱伝導面（例：プレート、チューブ、ロータリーホイール）を通過しますが、混合することはありません。高温の排気から低温の新鮮な空気への熱伝達は、顕熱伝達によって行われます。一般的な熱交換器には、プレート式熱交換器、ロータリー式熱交換器、ヒートパイプ式熱交換器などがあります。

NMP専用の設計では、ステンレス鋼やガラス繊維強化プラスチックなどの耐腐食性材料を使用し、NMPの腐食性に耐えます。フィン間隔を広くしたり、CIP（定置洗浄）システムを採用することで、粉塵や残留物による汚れの発生を防ぎます。また、結露の発生を抑えることで、目詰まりや腐食を防ぎます。

高温の排気は新鮮な空気に熱を伝え、新鮮な空気を予熱（例：20℃から60～80℃）することで、後続工程のエネルギー消費量を削減します。冷却された排気（例：30～50℃）は、NMP回収システム（例：凝縮または吸着）に送られ、溶媒を回収・リサイクルします。熱回収効率は設計に応じて60～95%です。

これにより、エネルギー消費量を15～301TP3トン削減し、温室効果ガス排出量を削減するとともに、排気を冷却することで溶剤回収を容易にし、NMP回収率を向上させます。汚れなどの課題は、より広い隙間、抽出可能なエレメント、または洗浄システムによって解決され、堅牢なシーリングによってクロスコンタミネーションを防止します。

電池製造工場では、プレート式熱交換器が120℃の排気を利用して新鮮な空気を20℃から90℃に予熱し、オーブンのエネルギー需要を約70%削減します。冷却された排気は、95%のNMP回収に使用されます。

木材乾燥における空気対空気熱交換器の仕組み

木材乾燥における空気対空気熱交換器は、2つの空気流を混合することなく熱を伝達し、エネルギー効率を最適化し、乾燥条件を制御します。その仕組みは以下のとおりです。

  1. 木材乾燥の目的木材乾燥（窯乾燥）では、木材のひび割れや反りなどの欠陥を生じさせることなく水分を除去するために、正確な温度と湿度の制御が必要です。熱交換器は、窯から排出される排気から熱を回収し、新鮮な空気に伝達することで、エネルギーコストを削減し、乾燥条件を一定に保ちます。
  2. コンポーネント:
    • 通常は一連の金属プレート、チューブ、またはフィンを備えた熱交換ユニット。
    • 2 つの独立した空気経路: 1 つは窯からの高温多湿の排気用、もう 1 つはより低温で新鮮な吸気用です。
    • システム内で空気を移動させるためのファンまたは送風機。
  3. 動作メカニズム:
    • 排気窯から出た高温で水分を含んだ空気（例：50～80℃）が熱交換器の片側を通過します。この空気は乾燥工程で発生した熱エネルギーを運びます。
    • 熱伝達排気からの熱は、熱交換器の薄い金属壁を通して、反対側にあるより冷たい（例えば20～30℃）新鮮な空気へと伝導されます。金属壁によって、2つの空気流が混ざることなく、効率的な熱伝達が実現されます。
    • 外気暖房：入ってくる空気は熱を吸収し、窯に入る前に温度を上昇させます。この予熱された空気により、窯を所望の乾燥温度まで加熱するために必要なエネルギーが削減されます。
    • 水分分離: 排気は冷たくなり、水分が凝縮して排出されるので、窯内の湿度をコントロールするのに役立ちます。
  4. 熱交換器の種類:
    • プレート式熱交換器: 平板を使用して空気の流れを分離し、高い効率を実現します。
    • チューブ式熱交換器: 空気の流れにチューブを使用し、高温用途にも耐久性があります。
    • ヒートパイプ交換器: 密閉されたパイプと作動流体を使用して熱を伝達します。大型窯に効果的です。
  5. 木材乾燥の利点:
    • エネルギー効率: 排気から 50～80% の熱を回収し、燃料や電気のコストを削減します。
    • 一貫した乾燥: 予熱された空気が窯内の温度を安定させ、木材の品質を向上させます。
    • 環境への影響: エネルギー消費量と排出量を削減します。
  6. 課題:
    • メンテナンス: 木材からのほこりや樹脂が交換器の表面に蓄積することがあるため、定期的な清掃が必要です。
    • 初期費用: 設置には費用がかかりますが、長期的にはエネルギーの節約になります。
    • 湿度制御: システムでは、過度の湿度状態を避けるために、熱回収と適切な水分除去のバランスをとる必要があります。

要約すると、木材乾燥における空気対空気熱交換器は、排気から熱を捕捉して流入空気を予熱することで、エネルギー効率を向上させ、最適な乾燥条件を維持します。これは、持続可能な高品質の木材加工を実現する最新の乾燥炉システムにおいて重要なコンポーネントです。

外気システムにおける空気対空気熱交換器の仕組み

外気システムにおける空気対空気熱交換器は、流入する新鮮な空気と排出される古い空気の間で熱を伝達しますが、両者を混合することはありません。その仕組みは以下のとおりです。

  1. 構造熱交換器は、薄いチャネルまたはプレートが交互に配置されたコアで構成されており、多くの場合金属またはプラスチック製で、入ってくる空気と出ていく空気を分離します。これらのチャネルは、空気の流れを遮断しながら熱伝達を可能にします。
  2. 熱伝達:
    • 冬には、排気される暖かい室内の空気がその熱をより冷たい新鮮な空気に伝え、それを暖めます。
    • 夏には、涼しい室内の空気がその「涼しさ」を暖かい空気に移し、暖かい空気を事前に冷却します。
    • このプロセスは、温度差によって熱交換器の壁を介した伝導によって発生します。
  3. 種類:
    • クロスフロー: 空気の流れが垂直に流れるため、中程度の効率が得られます(50-70%)。
    • 逆流: 空気の流れが反対方向に流れ、熱伝達が最大化されます (最大 90% の効率)。
    • ロータリー（エンタルピーホイール）回転ホイールが熱と湿気を吸収・移動し、湿度コントロールに最適です。
  4. 利点:
    • 排気熱の50～90%を回収することでエネルギーロスを削減します。
    • 冷暖房コストを最小限に抑えながら新鮮な空気を供給することで、室内の空気の質を維持します。
  5. 外気システムでの操作:
    • ファンが交換器を通じて建物から古い空気を吸い込み、別のファンが新鮮な屋外の空気を吸い込みます。
    • 交換器により、流入する空気が分配前に（室内温度に近くなるように）調整され、HVAC システムの負荷が軽減されます。
  6. 湿気コントロール （一部のモデル）
    • エンタルピー交換器は湿気も移動させ、室内の過度の乾燥や湿気を防ぎます。

このシステムは、空気の質を維持しながら熱をリサイクルすることで、換気効率、エネルギー節約、快適性を確保します。

ボイラーの熱交換器はどのように機能するのか

A heat exchanger in a boiler transfers heat from the combustion gases to the water circulating in the system. Here's how it works step by step:

  1. Combustion occurs: The boiler burns a fuel source (like natural gas, oil, or electricity), creating hot combustion gases.

  2. Heat transfer to the heat exchanger: These hot gases flow through a heat exchanger—typically a coiled or finned metal tube or series of plates made of steel, copper, or aluminum.

  3. Water circulation: Cold water from the central heating system is pumped through the heat exchanger.

  4. Heat absorption: As the hot gases pass over the surfaces of the heat exchanger, heat is conducted through the metal into the water inside.

  5. Hot water delivery: The now-heated water is circulated through radiators or to hot water taps, depending on the boiler type (combi or system boiler).

  6. Gas expulsion: The cooled combustion gases are vented out through a flue.

で condensing boilers, there's an extra stage:

  • After the initial heat transfer, the remaining heat in the exhaust gases is used to preheat incoming cold water, extracting even more energy and improving efficiency. This process often creates condensate (water), which is drained from the boiler.

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