ブラックボックスの中のハイテク――噴霧乾燥エネルギー回収

従来の噴霧乾燥（開式）では、材料の終水含量を低くするために、排風温度は90℃以上に達することが多い。

フラッシュ乾燥、流動化床沸騰乾燥、このような使用ガスが直接材料と接触して乾燥効果を実現するプロセスは、排風温度も50〜80℃前後に達する。

排気ガス中の温度はエネルギーを意味し、措置を取らずに排気ガスから排出されると、エネルギーの浪費を意味する。排気ガスの温度が高いほど、無駄なエネルギーが多くなります。

エネルギー消費は直接生産コストに結びつき、コストを得る者は天下を得る。

排気ガスのエネルギーをどのように利用するのか。熱エネルギー回収システムに利用する

Heat Recovery System。最も一般的なのは熱交換器で、排気ガスと吸風を直接接触させず、プレート式交換器を通じて、排気ガスの熱を吸風に伝導し、吸風加熱時の蒸気または電気エネルギーの使用を低減した。

ドイツRomacoグループ傘下のTecpharmコーティング機に配置されたプレート式熱交換排ガスエネルギー回収システムは、同時にヒートポンプ式エネルギー回収システムを配置することができる

プレート式熱交換器は排ガス中の熱エネルギーを大幅に搾り取ることができず、回収効率は限られている。そこで、市場には熱エネルギー回収設備に専念する会社が現れ、エンタルピー変換を待つことで、排ガス中の熱エネルギーを最大限に搾り取る。

エンタルピー値が等しく、等エンタルピー変換され、設備内部の構造を公開しないブラックボックスシステムを加えて、この装備を神秘的にした。

プロセス風を自己昇温させる追加の加熱を必要としないブラックボックス

では、黒い箱の中にはいったい何があるのでしょうか。そんなにあやふやではありませんが、実は中には工業用ヒートポンプが入っています！

工業用ヒートポンプの動作原理は家庭用冷蔵庫と同じで、低温環境の熱を高温環境に運ぶ。ヒートポンプを使用することにより、噴霧乾燥、フラッシュ乾燥などの設備の高温排ガスから熱エネルギーを回収し、再利用（加熱入風、加熱液体または発生蒸気）することができ、さらに省エネの目的を達成することができる。

工業用ヒートポンプシステムの基本的な構成部分は、

蒸発器：蒸発器は管路とフィンから構成され、外側は低温廃熱源（例えば排気ガス）で、内部は冷媒である。余熱は冷媒を蒸発させ、その過程でエネルギーを吸収する。

圧縮機：蒸発した冷媒を圧縮機で圧縮する。圧縮ガスはその温度と圧力を上昇させ、高温高圧ガスを発生させる。

凝縮器：高温高圧ガスは凝縮器を通過し、そこで熱を放出して風に加熱する。この熱伝達は冷媒を凝縮させて液状に戻す。

膨張弁：凝縮された液体冷媒は次に膨張弁または絞り装置を通過する。この膨張は冷媒の急速な冷却と蒸発をもたらし、それによってその温度と圧力を下げ、再び蒸発器に入る準備をする。

これらの過程の循環を通じて、ヒートポンプシステムは絶えず廃熱源から熱を運搬し、再利用する。

馬を走らせるには馬に草をやらなければならない。工業ヒートポンプは熱を運搬する過程で、特に低温環境の熱エネルギーを高温環境に運搬することから、このような自然温度勾配に対抗する能力もエネルギー消費を必要とする。このプロセスは入力エネルギーを必要とし、通常は電力の形で圧縮機に電力を供給する。

性能係数（COP）はヒートポンプ効率を評価する重要な指標である。これは、ヒートポンプを運転するために必要な入力エネルギーに対する搬送熱の比率として定義されている。

COPが高いほど廃熱利用効率が高いことを示している。エンジニアはヒートポンプシステムを選択し、設計する際にCOPを考慮して、最適な省エネ効果を確保しなければならない。

ヒートポンプのCOP値が5の場合、凝縮器で4キロワットの熱を放出するには1キロワットの電気エネルギーを増やす必要があることを意味します。システムから5キロワットを運搬し、自分で1キロワットを使い果たしたことは、排気ガスから4 kWの熱を抽出したことに等しいと考えられる。

理論的には、材料中の水分温度が凝縮器端から析出した水分温度と同じで、システム管路に熱損失がなく、ブラックボックスの搬送能力が十分であれば、給風システムは確かに持続的な加熱を必要とせず、圧縮機に電力を供給するだけで排気ガス温度を給風温度の要求まで引き上げることができる。

しかし、システムには熱損失があるので、吸風端にはエネルギーを補充するために電気や蒸気が必要です。それでも、ヒートポンプシステムはエネルギー消費を大幅に節約しています。