システムインテグレーション その５ ”インテグレーションパーツを見つける”

インテグレーションを構築するためには、まず、利用されずに捨てられているエネルギーを見つけることです。そのためにはプラントの熱収支を計算して、廃棄されているエネルギーの温度レベルと熱量を整理します。

もちろんエネルギーには圧力エネルギーや化学反応熱などの内部エネルギーがありますので、熱量には生成熱量あるいは発熱量を含めることにします。また、圧力変化も温度変化に変換されていますので、温度とエンタルピーを計算することで事足りるでしょう。

圧縮機による圧力エネルギー増加は、吐出ガス温度上昇として現れています。例えば多段圧縮機の中間冷却器の熱負荷は、全段の圧縮軸馬力と等しいとして近似することが出来ます。

そこで廃棄されているエネルギー、つまりインテグレーションパーツの候補となる一例を示してみます。

1. プロセス流体冷却器：下記の項目を除く冷却水などで捨てられている熱。一般には６０～８０℃以下の温度で、回収できる熱量としてはＡ、Ｂ、Ｃの中のＢクラス。一部はボイラー水の予熱などに利用されているが、全てを回収することは出来ないので冷却器はなくならない。
2. 循環系の冷却器：脱硫系や合成系など循環ループを構成する設備に設置されている冷却器。温度レベルが５０～６０℃以下と低く、循環流量が多いために熱量としては膨大である。回収できる熱量としてはＡ、Ｂ、Ｃの中のＣクラス。
3. 蒸留塔の凝縮器：温度レベルは蒸留塔の塔頂温度に等しく、６０～７０℃。ただし、熱量的には大きく利用価値があるのだが、凝縮器の設置場所が高所にあるなど、再利用する上で難しい点がある。
4. 燃焼排ガス：燃焼炉からの排出ガスが有する熱量。温度レベルは100℃以上で利用価値があるが、圧力が低いためにエネルギー密度が低い。
5. スチームタービンの凝縮器：スチームタービンからの排気スチームの凝縮器で、温度レベルは４０～７０℃。捨てられる熱量は膨大。

さて、ここからどうやってインテグレーションパーツを選択するのかは、次回に・・・。