В процессе функционирования сложных энергетических систем, связанных с промышленным производством, возникают локации (места), куда энергия должна быть подведена (для обеспечения процессов нагрева, испарения, варки и др.), и места, откуда она должна отводиться (для охлаждения, кристаллизации, различных экзотермических реакций производственного цикла и т. п.). Как подвод, так и отвод теплоты связаны с материальными затратами, такими как капитальные (на покупку, ремонт и эксплуатацию теплообменного оборудования), энергетические (покупка топлива, острого пара и другого энергоносителей), экологические (налоги и штрафы за тепловое загрязнение окружающей среды).
Очевидным средством снижения двух последних позиций затрат является решение отводимую в производственном цикле теплоту направить в места, где её необходимо подводить. Однако это не всегда возможно или возможно только частично. Дело в том, что теплота самопроизвольно может передаваться от источников с более высокой температурой к потребителям с более низкой температурой. Мощным инструментом для определения степени такой возможности является пинч-технология, позволяющая определить не только максимально возможное количество теплоты, которое можно таким образом сэкономить, но и указать пути и технические решения для реализации такой идеи, то есть назначить теплообменные связи и нагрузку на них [1]. В очевидных случаях, когда система проста и количество источников/потребителей сравнительно мало, такие связи могут назначаться технологом. При этом работу данных связей называют регенерацией или утилизацией теплоты. Однако эти понятия не тождественны и в ряде случаев требуют различения.
В работе [1], посвящённой интеграции тепловых процессов, устанавливается различие этих понятий. Так, под термином «интеграция тепловых процессов» понимается создание теплообменных связей. При этом связь может быть осуществлена как с помощью рекуперативных теплообменных аппаратов, так и с участием тепловых насосов. Посему понятие «интеграции теплоты» наиболее общее и всеобъемлющее.
Под регенерацией теплоты следует понимать вторичное использование теплоты в том же производственном цикле.
Утилизацией теплоты является дальнейшее использование отводимой в производственном цикле теплоты для непроизводственных нужд. В качестве примера утилизации может выступать использование теплоты от выработки электроэнергии для отопления тепличного хозяйства.
Рассмотрим в качестве примера энергетической системы для демонстрации всех трёх понятий классический автомобиль. В бензиновых двигателях нередко часть теплоты отработавших газов используется для подогрева заряда на впуске, для улучшения испарения топливно-воздушной смеси. Такая теплообменная связь является регенерацией, так как однажды отработавшая в цилиндре двигателя теплота, вновь вводится в цилиндр для вторичного использования в цикле. Включённая печь отопителя салона создаёт теплообменную связь, называемую утилизацией, так как теплота не используется в цикле, а идёт на другие нужды. Оба рассмотренных случая являются теплообменными связями и могут называться интеграцией теплоты.
Таким образом, в статье было дано определение и разъяснение таких понятий, как регенерация, утилизация и интеграция теплоты.
