The use of adsorption chillers for waste heat recovery

The purpose of this article was to discuss the use of adsorption chillers for waste heat recovery. The introduction discusses the need to undertake broader measures for the effective management of waste heat in the industry and discusses the benefits and technical problems related to heat recovery in industrial plants. In addition, heat sources for adsorption chillers and their application examples were described. The principle of operation of adsorption chillers is explained in the next chapter. Heat sources for adsorption chillers are indicated and their application examples are described. The above considerations have allowed the benefits and technical obstacles related to the use of adsorption chillers to be highlighted. The currently used adsorbents and adsorbates are discussed later in the article. The main part of the paper discusses the use of adsorption chillers for waste heat management in the glassworks. The calculations assumed the natural gas demand of 20.1 million m³ per year and the electricity demand of 20,000 MWh/year. As a result of conducted calculations, a 231 kW adsorption chiller, ensuring the annual cold production of 2,021 MWh, was selected. The economic analysis of the proposed solution has shown that the investment in the adsorption chiller supplied with waste heat from the heat recovery system will bring significant economic benefits after 10 years from its implementation, even with total investment costs of PLN 1,900,000. However, it was noted that in order to obtain satisfactory economic results the production must meet the demand while the cost of building a heat recovery system shall not exceed PLN 1 million.

Celem artykułu było rozważenie problemu zagospodarowywania ciepła odpadowego przy wykorzystaniu chłodziarek adsorpcyjnych. Na początku wskazano genezę potrzeby podjęcia szerszych działań na rzecz efektywnego zagospodarowywania ciepła odpadowego w przemyśle oraz omówiono korzyści i problemy techniczne związane z odzyskiem ciepła w zakładach przemysłowych. W następnym rozdziale objaśniono zasadę działania chłodziarek adsorpcyjnych. Z kolei wskazano źródła ciepła dla chłodziarek adsorpcyjnych oraz opisano ich przykładowe zastosowania. Powyższe rozważania pozwoliły na uwypuklenie korzyści i barier technicznych związanych z wykorzystywaniem adsorpcyjnych urządzeń chłodniczych. W następnej części pracy scharakteryzowano stosowane obecnie adsorbenty i adsorbaty. W zasadniczej części pracy przeprowadzono analizę wykorzystania chłodziarek adsorpcyjnych do zagospodarowania ciepła odpadowego w hucie szkła. W obliczeniach rozważono przykładową hutę szkła, której zapotrzebowanie na gaz ziemny wynosi 20,1 mln m3/rok, a zapotrzebowanie na energię elektryczną wynosi 20 000 MWh/rok. W efekcie przeprowadzonych kalkulacji dobrano chłodziarkę adsorpcyjną o mocy 231 kW, która zapewni roczną produkcję chłodu wynoszącą 2021 MWh. Analiza ekonomiczna zaproponowanego rozwiązania wykazała, że inwestycja w chłodziarkę adsorpcyjną zasilaną ciepłem odpadowym z instalacji odzysku ciepła przyniesie znaczące korzyści ekonomiczne po 10 latach od jej zrealizowania nawet przy sumarycznych nakładach inwestycyjnych wynoszących 1 900 000 zł. Zaznaczono jednak, że uzyskanie tak zadawalających wyników ekonomicznych będzie możliwe tylko wtedy, gdy w hucie szkła będzie zapewniony ciągły odbiór chłodu, a koszt budowy instalacji odzysku ciepła nie przekroczy 1 mln zł.