การบูรณาการงานและความร้อนในโรงงานวนลูปของสารเคมี

Abstract

ในอุตสาหกรรมการผลิต ประสิทธิภาพการใช้พลังงานถือเป็นเรื่องสำคัญอย่างมากทั้งด้านเศรษฐกิจ และสิ่งแวดล้อม โดยหนึ่งในตัวแปรที่เกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพนี้ ได้แก่ งานที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงความ ดันโดยการบีบอัดหรือขยายตัวของกระแสในกระบวนการ ส่งผลให้อุณหภูมิของกระแสในกระบวนการ เปลี่ยนแปลงไป ซึ่งจะส่งผลโดยตรงต่อการถ่ายโอนความร้อน ทั้งนี้เพื่อให้กระบวนการเกิดประสิทธิภาพสูงสุด ในทุก ๆ ด้าน จึงเกิดแนวคิดการบูรณาการงานและความร้อนโดยการจัดวางเทอร์ไบน์หรือเครื่องอัดอากาศใน ตำแหน่งที่เหมาะสมในเครือข่ายเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน หรือที่เรียกว่าการบูรณาการงานและความร้อนขึ้น งานวิจัยนี้ศึกษากระบวนการเผาไหม้แบบเคมิคอลลูปปิง ซึ่งเป็นกระบวนการเผาไหม้ที่สามารถแยกก๊าซ คาร์บอนไดออกไซด์ออกจากก๊าซเผาไหม้ได้โดยง่าย การเผาไหม้เชื้อเพลิงในกระบวนการเคมิคอลลูปปิง ออกซิเจนจากอากาศจะถูกถ่ายโอนไปยังเชื้อเพลิงผ่านวัฏจักรออกซิเดชันและรีดักชันโดยมีโลหะทำปฏิกิริยากับ ออกซิเจนเกิดเป็นโลหะออกไซด์และเป็นตัวพาออกซิเจนไปมาระหว่างเครื่องปฏิกรณ์สองเครื่อง ในเครื่อง ปฏิกรณ์ เชื้อเพลิงโลหะออกไซด์ จะทำปฏิกิริยากับเชื้อเพลิงได้ผลิตภัณฑ์ คือ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์กับน้ำ ในขณะที่ในเครื่องปฏิกรณ์ อากาศ โลหะออกไซด์ที่ลดลงจะถูกสร้างขึ้นใหม่โดยกระแสอากาศและความร้อนที่ เกิดจากการสร้างโลหะออกไซด์สามารถนำไปผลิตไอน้ำและเปลี่ยนเป็นกระแสไฟฟ้าต่อไป งานวิจัยนี้นำเสนอ แบบจำลองเคมิคอลลูปปิง กรณี (i) ไม่มีการบูรณาการงานและความร้อนในระบบ และกรณี (ii) มีการบูรณา การงานและความร้อนในระบบ พบว่า กระบวนการมีประสิทธิภาพ 39.93% และ 69.32% ตามลำดับ แสดง ให้เห็นว่าการจัดการพลังงานสำหรับกระบวนการเคมิคอลลูปปิงด้วยการบูรณาการงานและความร้อนโดยการ เพิ่มเครือข่ายเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและวางตำแหน่งเทอร์ไบน์และเครื่องอัดอากาศที่เหมาะสมเข้าไปใน ระบบจะช่วยเพิ่มประวิทธิภาพของกระบวนการ และลดการใช้พลังงานจากภายนอกและค่าดำเนินการในกระบวนการ