Lämpöpumppu paperikoneen poistoilman lämmöntalteenotossa
Outinen, Tuuli (2021)
Kandidaatintyö
2021
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2021050428737
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2021050428737
Tiivistelmä
Tässä kandidaatintyössä perehdytään lämpöpumpun soveltuvuuteen paperitehtaan lämmöntalteenotossa. Paperin valmistus on energiaintensiivinen prosessi, jonka sivutuotteena syntyy suuri määrä matalalämpöistä ylijäämälämpöä. Työn tarkoitus on tutkia voiko paperikoneen kuivatusosalta tulevaa matalalämpöistä poistoilmaa hyödyntää prosessin muiden kohteiden lämmittämisessä nostamalla sen lämpötilaa lämpöpumpulla, ja näin parantaa paperitehtaan energiatehokkuutta.
Työn teoriaosassa selvitetään lämpöpumpun toimintaperiaate yleisesti ja esitellään ylijäämälämmön lähteitä ja hyödyntämistapoja. Lisäksi perehdytään lämpöpumpun etuihin ylijäämälämmön hyödyntämisessä.
Tapauskohtaisessa tarkastelussa laskettiin paperikoneen kuivatusosan poistoilmasta lämpöpumpun avulla saatava maksimilämpöteho ja selvitettiin lämmön hyödyntämisen kannattavuutta paperikoneen AHR-vesikierrossa. Kohteeseen soveltuva lämpöpumppu mitoitettiin tehtaan järjestelmistä saatavan tiedon perusteella ja laskenta tehtiin aikaisempien vuosien arvoihin perustuen. Lämpöpumppuinvestoinnin kannattavuusarvioinnin perusteella takaisinmaksuaika kasvaa liian pitkäksi, koska lämpöpumpun käyttöaika kyseisessä kohteessa jää suhteellisen lyhyeksi. Tästä johtuen hanketta ei todettu kannattavaksi toteuttaa.
Työn teoriaosassa selvitetään lämpöpumpun toimintaperiaate yleisesti ja esitellään ylijäämälämmön lähteitä ja hyödyntämistapoja. Lisäksi perehdytään lämpöpumpun etuihin ylijäämälämmön hyödyntämisessä.
Tapauskohtaisessa tarkastelussa laskettiin paperikoneen kuivatusosan poistoilmasta lämpöpumpun avulla saatava maksimilämpöteho ja selvitettiin lämmön hyödyntämisen kannattavuutta paperikoneen AHR-vesikierrossa. Kohteeseen soveltuva lämpöpumppu mitoitettiin tehtaan järjestelmistä saatavan tiedon perusteella ja laskenta tehtiin aikaisempien vuosien arvoihin perustuen. Lämpöpumppuinvestoinnin kannattavuusarvioinnin perusteella takaisinmaksuaika kasvaa liian pitkäksi, koska lämpöpumpun käyttöaika kyseisessä kohteessa jää suhteellisen lyhyeksi. Tästä johtuen hanketta ei todettu kannattavaksi toteuttaa.