Kuumalämpöpumppujen sovelluskohteet ja potentiaali metsäteollisuudessa
Lähteenaro, Paavo (2019)
Diplomityö
Lähteenaro, Paavo
2019
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019090326497
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019090326497
Tiivistelmä
Tämä työ käsittelee mahdollisuuksia soveltaa kuumalämpöpumppuja metsäteollisuuden prosesseihin energiatehokkuuden parantamiseksi. Kirjallisuusosassa esitellään lämpöpumppu ja kuumalämpöpumppu tekniikoina, sekä käydään läpi metsäteollisuuden prosesseja joihin kuumalämpöpumppua voi olla mahdollista soveltaa. Lisäksi selitetään laskuosassa käytettävät kustannusarviointimenetelmät.
Kuumalämpöpumpulle soveltuvia prosesseja löydettiin kuivaamisesta ja veden haihduttamisesta. Kierrättämällä hukkalämpöä takaisin prosessiin lämpöpumpulla voidaan vähentää höyryn kulutusta tai polttoaineen käyttöä. Prosessien kannattavuutta arvioitiin lämpöpumpun säästämän energian hinnan ja investointikulujen arvioinnin kautta.
Kannattavuuslaskennassa todettiin kuumalämpöpumpun olevan kilpailukykyinen fossiilisten polttoaineiden ja ostosähkön kanssa mutta ei olevan kannattava korvaamaan biomassanpolttoa nykyisillä hinnoilla. Kuumalämpöpumppua voi tämän tutkimuksen mukaan olla kannattavaa soveltaa tislaukseen, paperin kuivaukseen ja mustalipeän haihdutukseen. This thesis presents possibilities for application of high temperature heat pumps in forest industry processes for the purpose of improving energy efficiency. In the literature review section the concepts of heat pump and high temperature heat pump are presented along with forest industry processes in which high temperature heat pumps could be used. Methods for estimating economic viability which are used in the calculations are also explained.
Applications for high temperature heat pumps were found in drying and evaporation processes. By recycling waste heat back in the process using a heat pump, consumption of steam or fuel can be reduced. Economic viability was examined based on energy saved by utilizing heat pumps.
In the calculations high temperature heat pumps were found to be competitive in replacing fossil fuels and electric heating. However they were found not to be competitive in replacing heat from biomass burning boilers at current prices of fuel and electricity. This study found that high temperature heat pumps could be profitably applied in drying of paper, distillation and evaporation of black liquor.
Kuumalämpöpumpulle soveltuvia prosesseja löydettiin kuivaamisesta ja veden haihduttamisesta. Kierrättämällä hukkalämpöä takaisin prosessiin lämpöpumpulla voidaan vähentää höyryn kulutusta tai polttoaineen käyttöä. Prosessien kannattavuutta arvioitiin lämpöpumpun säästämän energian hinnan ja investointikulujen arvioinnin kautta.
Kannattavuuslaskennassa todettiin kuumalämpöpumpun olevan kilpailukykyinen fossiilisten polttoaineiden ja ostosähkön kanssa mutta ei olevan kannattava korvaamaan biomassanpolttoa nykyisillä hinnoilla. Kuumalämpöpumppua voi tämän tutkimuksen mukaan olla kannattavaa soveltaa tislaukseen, paperin kuivaukseen ja mustalipeän haihdutukseen.
Applications for high temperature heat pumps were found in drying and evaporation processes. By recycling waste heat back in the process using a heat pump, consumption of steam or fuel can be reduced. Economic viability was examined based on energy saved by utilizing heat pumps.
In the calculations high temperature heat pumps were found to be competitive in replacing fossil fuels and electric heating. However they were found not to be competitive in replacing heat from biomass burning boilers at current prices of fuel and electricity. This study found that high temperature heat pumps could be profitably applied in drying of paper, distillation and evaporation of black liquor.