熱回収

産業用熱回収とは？

多くの産業プロセスでは、副産物として大量の熱が発生します。産業用熱回収とは、真空ポンプやコンプレッサーなど、あらゆる種類の産業機器によって発生する熱を回収して再利用し、エネルギー効率を向上させ、運用コストを削減するプロセスです。

この方法は、機械が継続的に稼働している環境では特に有益です。なぜなら、そのような状況では大量の熱が発生する可能性があるからです。この熱を回収すれば、さまざまな用途で再利用することができます。熱回収システムを導入することで、エネルギー消費を削減できるだけでなく、事業全体の持続可能性も高めることができます。

真空ポンプからの熱回収

あらゆる種類の産業機器は稼働中に熱を発生させます。真空ポンプも例外ではありません。真空ポンプがガスを圧縮すると、少量の熱が作られます。真空ポンプの効率が高いほど、発生する熱量は抑えられます。余分な熱は、冷却システムが対処します。一般的には、外気を使った空冷や、開放型または閉鎖型の循環回路を使った水冷が用いられます。熱回収システムがなければ、熱は冷却システムを介して放出され、エネルギーは実質的に失われてしまいます。

真空ポンプの熱回収プロセスでは、真空ポンプの冷却システムに接続された熱交換器を使用して熱エネルギーを回収します。熱交換器は、真空ポンプから放出された熱エネルギーを水などの熱輸送媒体に伝えます。熱交換器は、熱の移動に流体を利用します。流体は熱伝達率が高いため、熱の吸収や放出が効率的に行えるのです。

流体だけでなく、熱交換器の設計も熱輸送の効率に影響を及ぼします。熱交換器は、2種類の流体が常に熱を交換し続けるよう設計します。そのために、熱交換を行う表面積が最大化されます。さまざまな種類の設計があり、それぞれ効率性のレベルが異なります。最もシンプルな設計はダブルパイプ式熱交換器です。構造が複雑なものであっても、すべての熱交換器は基本的に同じ仕組みで動いています。

まず、熱を持った流体（ガスや冷却液）が、熱交換器内の一方の通路や管を流れることで、熱交換のプロセスが始まります。同時に、冷却水や空気などの冷たい流体が、隣接する別のチャンネルやパイプを流れます。熱交換器の内部では、熱い流体の持つ熱が壁を介して冷たい流体に移動します。これは、熱エネルギーが高温の媒体から低温の媒体に移動する熱伝導です。したがって、壁は銅やアルミニウムなどの非常に高い熱伝導性を持つ材料で作られています。

このようにして熱を受け取り温められた流体は、ボイラーの給水の予熱、暖房、乾燥工程など、本来であれば別途加熱のためのエネルギーが必要となるさまざまな産業プロセスに利用することができます。場合によっては、蒸留プロセス用の温水や熱成形機用の熱など、余分な熱を真空プロセスで直接再利用することもできます。

熱回収システムのメリット

作業環境の改善

熱が周囲の空気に逃げるような一般的な装置構成では、真空ポンプの周囲の温度が上昇します。最近の効率的な真空ポンプでは熱の発生はごくわずかですが、古いタイプのポンプでは部品が摩耗してくると、より多くの熱を出すことがあります。そのような場合、熱に弱いプロセスに対して追加の冷却措置が求められる可能性があります。真空ポンプから出る3キロワットの廃熱に対して、1キロワット分の冷却エネルギーが追加で必要になります。結果として、エネルギーコストが上昇します。熱回収システムは、この熱を回収し、生産的に利用できるエリアに運びます。現場に放出させません。放出すれば、室温が上昇し、空調の需要が増加することになります。

熱効率のための熱回収

熱回収システムは、廃熱を回収して再利用することにより、エネルギー効率を大幅に向上させます。このプロセスにより、生産現場全体のエネルギー消費が削減されます。まず、最初の用途に必要な正味のエネルギーは、発生した熱が最終的に再利用されることで削減されます。次に、熱を再利用することによってエネルギーコストをさらに節約できます。再利用したプロセスでは、新たにゼロから熱を作るよりもエネルギー消費を抑えることができます。場合によっては、追加のエネルギー投入の必要性を完全に排除することも可能です。これは、大幅なコスト削減につながります。

熱回収の環境への影響

エネルギー消費量が抑えられると、プロセスの環境への影響も低減されます。外部エネルギー源への依存や必要性を減らすことで、熱回収はプロセス全体のカーボンフットプリントの削減に貢献します。化石燃料を使うヒーターをこのようなシステムに置き換えることにより、二酸化炭素など、環境に有害な汚染物質の排出を完全に排除することも可能です。

熱回収プロセス向けのソリューション

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