Lämmöntalteenotto sulasta ferrokromista

Abstract

Tässä työssä tarkastellaan lämmöntalteenottoa sulasta ferrokromista. Hukkalämpöä syntyy teollisuudessa lähes aina, ja Suomessa sen määrä on noin 6TWh vuodessa. Sulan korkean lämpötilan vuoksi lämmöntalteenottojärjestelmä pyritään hyödyntämään säteilylämpöä. Laskelmat on suoritettu käyttäen laskentataulukko-ohjelmaa.

Työn alkuosassa perehdytään siihen, miksi tällaiselle työlle on kysyntää. Tämän jälkeen esitellään lämmönsiirron teoriaa ja laskemissa tarvittavat kaavat. Lämmöntalteenottojärjestelmää suunniteltaessa tulee ottaa huomioon vallitsevat olosuhteet ja käytettävä materiaali. Työ on tehty nykyisiä käytäntöjä ja olosuhteet huomioon ottaen, eikä niitä haluttu lähteä tässä työssä muuttamaan. Nämä tekijät ovat vaikuttaneen konseptien suunnitteluun. Työssä on suunniteltu kaksi konseptia lämmöntalteenottojärjestelmälle. Konsepti 2 keskilämpötilalla voitaisiin päästä vuotuiseen noin 60 000 € säästöihin ja takaisinmaksuaika olisi noin 6 vuotta.

Lämmöntalteenottojärjestelmän investointipäätöstä tehdessä tulee ensiksi määritellä, mihin talteen otettua energiaa halutaan käyttää, sekä pyritäänkö talteen otettavan energian määrä maksimoimaan vai painotetaanko käytännöllisyyttä ja huollettavuutta. Työn jatkotutkimuksiksi voitaisiin suorittaa ohjelmistomallinnuksia, joiden avulla lämmön jakautuminen talteenottoelementissä voitaisiin havainnollistaa.

This thesis examines heat recovery from molten ferrochrome. Waste heat is almost always generated in industrial processes. In Finland, its annual amount is approximately 6 TWh. Due to the high temperature of the molten material, a heat recovery system aims to make use of thermal radiation. The calculations have been carried out using spreadsheet software.

The first part of the work investigates why there is demand for this kind of a study. After that, the theory of heat transfer and the formulas needed for the calculations are presented. When designing a heat recovery system, it is important to consider the prevailing conditions, and the materials used. This work was done based on current practices and conditions, which were not intended to be changed in the scope of this study. These factors influenced the design of the concepts. Two heat recovery system concepts were designed as part of this work. With the medium temperature level of concept 2, annual savings of approximately €60,000 could be achieved, and the payback period would be approximately six years.

When making an investment decision regarding a heat recovery system, the first step is to define how the recovered energy will be used, and whether the goal is to maximize heat recovery or to prioritize practicality and ease of maintenance. As a continuation of this work, software simulations could be carried out to visualize how heat is distributed within the recovery element.