Ajin P&P: промышленный тепловой насос 1000 RT превращает отходящее тепло бумажного производства в пар 120 °C

Ajin P&P ведёт пусконаладку промышленного теплового насоса класса 1000 RT, интегрированного в действующую линию бумажного производства. Система рекупирует отходящее тепло 60–65 °C и рассчитана на выработку пара свыше 120 °C со скоростью около 5,5 т/ч; на мониторе в цехе коэффициент преобразования (COP) теплового насоса показывает порядка 3,5.

Проект и роль компании

Установка разрабатывается в рамках программы KETEP (Korea Energy Technology Evaluation and Planning) «Разработка ключевых технологий и технологий пусконаладки и эксплуатации промышленного теплового насоса класса 1000 RT с большим перепадом температур». Проект стартовал в 2023 г. и рассчитан до 2027 г. Его цель — освоить технологию рекуперации низкотемпературного отходящего тепла промышленных процессов и преобразования его в высокотемпературную тепловую энергию. Ajin P&P отвечает за построение демонстрационного оборудования в бумажном цехе, интеграцию с существующей производственной линией, оптимизацию режимов и сбор эксплуатационных данных.

Конфигурация и параметры

Система построена по каскадной схеме:

• теплообменник рекуперации отходящего тепла (Waste Heat HX) нагревает теплоноситель с ~38 °C до ~43 °C;
• низкотемпературный и высокотемпературный тепловые насосы повышают температуру до ~103–108 °C;
• парогенератор, использующий воду после установки обратного осмоса, вырабатывает пар;
• установка механического сжатия пара (MVR) доводит давление и температуру пара до рабочих значений.

Итоговый выход — пар свыше 120 °C, около 5,5 т/ч. Система работает параллельно с существующей паровой сетью низкого давления: в неё поступает как пар от теплового насоса, так и повторно испарённый пар из основного процесса, поэтому режимы учитывают колебания давления в зависимости от объёма пара.

Специфика бумажного производства

Бумажная промышленность — один из наиболее энергоёмких секторов: в процессе сушки бумаги расходуется большое количество пара, а значительная часть тепловой энергии уходит вместе с отходящими газами. На площадке Ajin P&P выпускается бумага с плотностью 90–300 г/м². В зависимости от типа продукции и сезона потребление пара варьируется: в типовом режиме около 28 т/ч, при производстве бумаги высокой плотности или в зимний период — 38–40 т/ч. Давление подачи в существующей паровой сети также зависит от условий: ~6 бар для высокой плотности, ~4 бар для низкой.

Именно поэтому, по оценке Ajin P&P, для промышленного теплового насоса важна не только высокая эффективность, но и стабильная интеграция с действующей паросистемой.

Текущий статус и контроль

На данный момент система находится на этапе кратковременных пусковых испытаний, направленных на проверку производительности и стабильности. По расчётам, при теплоносителе 43 °C и выходе 120 °C / 5,5 т/ч целевой интегральный COP составляет 2,56. На мониторе в цехе в реальном времени отображаются температура, давление, расход, энергопотребление и COP каждого узла.

Представитель Ajin P&P сообщил, что на начальном этапе управление парогенератором велось по уровню воды, однако колебания расхода отразились на общих показателях; сейчас применяется режим, учитывающий одновременно уровень и расход.

Перспективы масштабирования

Сейчас демонстрационная установка использует примерно треть отходящего тепла бумажного цеха. По оценке компании, при полном охвате отходящего тепла за счёт дополнительного монтажа теплового насоса экономия энергии может вырасти примерно втрое по сравнению с текущим планом, а годовая экономия на LNG — порядка 2,4 млрд вон. При этом для расширения необходимо комплексно учитывать начальные инвестиции, эксплуатационную эффективность, сопряжение с действующей линией, обслуживание оборудования и изменения теплового спроса по стадиям процесса.

Ajin P&P планирует в период до 2027 г. провести непрерывную эксплуатацию, проверить долгосрочную эффективность, экономический эффект и окупаемость, а также отработать режимы, адаптированные под конкретный промышленный процесс. Представитель компании подчеркнул, что применение теплового насоса на бумажном заводе требует разработки технологий, соответствующих реальным условиям эксплуатации, и добавил, что при подтверждении стабильности и экономической эффективности крупнотоннажного промышленного теплового насоса проект может способствовать расширению электрификации процессного тепла в энергоёмких отраслях, включая целлюлозно-бумажную промышленность.