가스를 변환하는 대형 히트펌프

Jul 19, 2023

조니 우드

점점 더 디지털화되는 세상에서 스크린에 대한 의존도가 높아지는 것은 신문용지, 필기용지 및 인쇄용지 사용이 감소함에 따라 종이 제조업체에게 불길한 신호입니다. 그러나 저급 포장재, 포장재, 가정용 종이에 대한 수요는 계속해서 증가하여 매년 2%씩 증가하고 있습니다.

국제에너지기구(IEA)에 따르면 펄프와 종이 생산은 2021년 전 세계 산업 CO2 배출량의 2%를 차지했으며 생산량은 2030년까지 계속 증가할 것으로 예상됩니다. 이는 산업의 장기적인 지속 가능성에 대한 중요한 질문을 제기합니다.

이것이 열 펌프가 필요한 곳입니다. 미래 지향적인 장비 제조업체는 펄프 및 제지와 같은 가스 집약적 산업의 탈탄소화를 돕기 위해 가정에서 사용되는 기존 열 펌프 설계를 초대형화하고 있습니다.

종이를 생산하려면 건조 과정에서 다량의 물을 증발시키기 위해 강한 열이 필요합니다. 이 열은 낭비되기보다는 재사용될 수 있습니다. 건조는 제지에서 사용되는 에너지의 2/3 이상을 차지합니다.

열 펌프 기술을 확장하면 제지 제조업체는 생산 과정에서 대량의 저온 잔열을 활용하고 건조 공정을 위해 고온에서 사용하도록 용도를 변경할 수 있습니다.

미쓰비시 중공업(MHI) 그룹 회사인 터보덴(Turboden)은 유럽의 펄프 및 제지 업계 선도 기업과 생산 과정에서 CO2 배출 없이 고온 증기를 생성할 수 있는 맞춤형 대형 히트 펌프(LHP) 제작 계약을 체결했습니다. 프로세스.

냉매 액체를 사용하는 Turboden의 LHP 기술은 기계식 증기 압축기와 통합되어 10~12°C 사이의 낮은 등급의 열을 종이 생산에 필요한 200°C 이상의 과열 증기로 전환합니다.

LHP는 저온 열원의 열에너지를 열교환기로 전달하여 천연 냉매 액체를 가스로 전환합니다. 압축기는 가스에 에너지를 전달하여 가스의 온도와 압력을 더욱 증가시킵니다. 가압된 냉매 가스의 열은 응축수를 가열하여 과열 증기로 사용할 준비가 된 상태로 방출되며, 감압을 통해 냉매가 더 냉각되면서 냉매는 액체 형태로 돌아가고 사이클이 다시 시작될 준비가 됩니다.

이 프로젝트는 또한 MHI 그룹 두 회사 간의 마음의 만남으로 Turboden의 업계 노하우와 Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corporation의 전문 지식 및 경험을 결합하여 보다 깨끗하고 효율적인 열 공급 시스템을 개발합니다.

이 두 기술의 결합은 유럽의 펄프 및 제지 회사가 가열 공정에서 연간 최대 23,200톤의 CO2를 줄이는 데 도움이 될 것입니다.

펄프 및 제지와 같은 가스 집약적 산업의 경우 LHP와 증기 압축기 기술을 결합하면 화력 생산과 관련된 산업 온실가스 배출을 줄이는 효율적인 방법을 제공합니다. EHPA/Cepi 실무 그룹 보고서에 따르면 이 두 가지 기술은 종이를 건조하는 데 사용되는 에너지를 절반 이상 줄일 수 있다고 합니다.

제지를 보다 에너지 효율적으로 만들기 위한 대안적 노력도 종이 건조 공정을 개선하는 데 중점을 두고 있습니다. IEA는 네덜란드의 기술 대학 컨소시엄이 전기력을 기반으로 한 비열수 제거 기술을 개발하기 위해 노력하고 있다고 밝혔습니다.

물을 사용하지 않고 제지하는 방법을 개발하기 위한 연구가 독일과 스칸디나비아에서도 진행 중이지만, 이러한 솔루션을 대규모로 배포할 수 있는 방법이 있습니다.

유럽히트펌프협회(EHPA)와 유럽제지산업연맹(Cepi) 공동 실무 그룹에 따르면 현재 히트펌프는 유럽과 같은 지역에서 최종 산업 에너지 수요의 약 10%를 제공하고 있습니다. 이는 화석 연료에 대한 의존도를 줄임으로써 많은 산업 부문에서 에너지 효율성을 높이고 배출량을 줄이는 데 도움이 됩니다.

철강 제조는 열 집약적이고 감소하기 어려운 또 다른 산업으로, 폐열을 재활용하면 엄청난 효율성 향상과 배출 감소를 가져올 수 있습니다. Turboden은 또한 이탈리아 철강 산업에서 Ori Martin을 위한 LHP 솔루션을 개발하는 또 다른 프로젝트를 진행하고 있습니다. Turboden은 이탈리아 북부 롬바르디아 지역에 있는 Ori Martin 철강 제조 공장을 위한 LHP 솔루션을 만들었습니다. 대형 히트펌프 솔루션은 전기로 냉각 회로의 저온 잔열을 가압수로 변환하여 인근 도시 브레시아의 지역난방 네트워크에 전력을 공급합니다.