エネルギー効率の高い廃熱回収の灯台

産業廃熱の回収は、世界的なエネルギー効率を向上させる最も効果的な方法の一つです。大気中や水中に失われてしまうエネルギーを回収し、他の用途に再利用することで、現在の水準と比較して燃料消費を大幅に削減することができます。その結果、世界的な炭素排出量も大幅に減少させることができます。

更新日 2024-06-17

オーロビスグループの取り組み:持続可能性の向上

オーロビスグループは持続可能性の向上に向け、この方法を一つの精錬所で採用しています。ドイツのエネルギー供給会社であるenercity Aktiengesellschaftとの提携により、オーロビスはハンブルクのハーフェンシティ地区をカバーする地域暖房ネットワークの推進力となりました。このネットワークのエネルギーは、オーロビスが近隣の硫酸工場から回収する廃熱から供給されます。このプロセスには、腐食に強く高圧や極端な熱に耐えるよう設計されたアルファ・ラバルのプレート熱交換器技術が使用されています。

ハンブルクの中心部での廃熱回収

オーロビスグループは、世界最大級の銅の生産者およびリサイクル業者の一つであり、ハンブルクのエルベ川に位置するペウテ島に大規模な精錬所を運営しています。ここでは、ピロメタルルギー銅プロセスの副産物として二酸化硫黄ガスが発生します。このガスは硫酸工場でまず三酸化硫黄に変換され、その後液体硫酸に変換されます。このプロセス中、硫酸は継続的に希釈され、希釈は非常に発熱性の高いプロセスであり、かなりの量の熱を放出します。アルファ・ラバルのGPHEのおかげで、オーロビスはこの熱を回収し、地域暖房に利用することが可能です。

 

高い機器設計と材料に対する要求

オーロビスの初期の課題は、この種の地域暖房方式で使用される温水の初期温度が少なくとも90°Cである必要があることでした。その結果、濃縮硫酸のプロセス温度を約120°Cに上げるために、中間吸収塔を完全に再設計する必要がありました。この新しい中間吸収塔の導入は、すでに厳しいプロジェクトにさらなる複雑さを加えました。プロセス温度の上昇により、媒体の腐食性が大幅に増加しました。

このプロジェクトの熱交換器には、高い圧力と温度に耐えるだけでなく、非常に高い熱性能を提供し、オーロビスプロセスから地域暖房ネットワークへの効率的な熱移動を保証するために、非常に腐食に強い材料で構築する必要がありました。

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挑戦に応える熱交換器

オーロビスはアルファ・ラバルに連絡し、厳しいプロセス環境に完全に適応したカスタマイズされたプレート熱交換器を設計するために協力しました。最終的なシステムは、最新のチャネルプレート設計を特徴とする8つの熱交換器で構成されていました。このうち3つの熱交換器は中間吸収塔のクーラーであり、ハステロイD-205素材で作られた半溶接ユニットでした。D-205は硫酸腐食に特に耐性のあるニッケルベースの合金であり、1990年代から世界中の多くの硫酸工場で実績のある性能を発揮しています。世界中で300以上のD-205ユニットが設置されており、この実証済みの材料は信頼性、安全性、および効率的な運転を確保するための明らかな選択肢でした。システムの残りの5つの熱交換器は、完全にガスケット化されたプレート熱交換器であり、3つの水-水熱交換器と2つの酸-酸インターチェンジャーです。

アルファ・ラバルの半溶接設計は、従来のガスケットプレート-フレーム熱交換器とは異なり、高い設計圧力と温度に対応する機械的疲労に耐えることができます。ユニークなプレート設計は非常に高い熱効率も保証し、温度差はわずか3°Cです。つまり、地域暖房ネットワークへの熱移動に使用される水媒体は、ユニットに入る熱い酸よりもわずかに低い温度で熱交換器を出ることができます。

さらに、プレート熱交換器はよりコンパクトであり、スペースの一部でより簡単でコスト効果の高い設置が可能です。

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持続可能性の向上

オーロビスは、回収した熱の約4分の1を精錬所の他のプロセスをサポートするために使用しています。残りの熱、約160,000 MWhに相当するエネルギーは、ハンブルクのハーフェンシティ地区に向かう地域暖房パイプラインを通じて供給されます。ハーフェンシティはペウテ島のエルベ川の向こう側に位置しているため、地域暖房ルートは3キロ以上に及びます。そのため、プロセスからの回収熱の一度一度が重要となります。

現在の推定では、プラントサイトで使用されるものに加えて、回収された熱は最大8,000の4人家族の家庭、オフィス、ホテル、および大学を供給します。回収された熱の実質的な炭素フットプリントはゼロであり、このプロジェクトは年間20,000トンのCO2排出量を削減します。その半分はオーロビス自体で削減されます。追加の利点として、オーロビスはもはやエルベ川からの冷却水に依存する必要がなくなり、地元の生態系にもさらなる利益をもたらします。

ドイツエネルギー機関は、このプロジェクトを「エネルギー効率の高い廃熱利用の灯台」として認めています。そして、さらに多くのことを達成する可能性があります。現在、オーロビスのコンタクトプラントの3つのラインのうち1つだけがハーフェンシティに産業廃熱を供給しているため、4億8,000万kWhがまだ回収可能です。将来的には、これにより年間14万トンのCO2排出量削減が見込まれます。

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エネルギー節約

160,000 MWh

排出削減

20,000トンのCO2/年

水の節約

1,200万立方メートルの冷却水

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