ภาพรวมเทคโนโลยีการนำความร้อนส่วนเกินจากอุตสาหกรรมมาใช้ประโยชน์ในประเทศ

Thread Content

ในปัจจุบัน การใช้พลังงานในประเทศของเรายังคงมีปัญหาสำคัญ เช่น อัตราการใช้พลังงานที่ต่ำ ประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจที่ไม่ดี และแรงกดดันต่อสิ่งแวดล้อม ดังนั้น การลดการใช้พลังงานและการเพิ่มอัตราการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ จึงเป็นวิธีหลักในการแก้ไขปัญหาด้านพลังงานของประเทศเรา และถือเป็นสิ่งที่ควรได้รับการให้ความสำคัญเป็นอันดับแรก 　　การบรรลุเป้าหมายในการลดการใช้พลังงานและการปล่อยก๊าซเรือนกระจก รวมถึงการเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้พลังงานนั้น ขึ้นอยู่กับภาคอุตสาหกรรมเป็นหลัก ปริมาณการใช้พลังงานในภาคอุตสาหกรรมของประเทศเรานั้น คิดเป็นประมาณ 70% ของปริมาณการใช้พลังงานทั้งหมดของประเทศ โดยโดยเฉลี่ยแล้ว ปริมาณพลังงานที่ใช้ในการผลิตสินค้าอุตสาหกรรมต่างๆ นั้น สูงกว่ามาตรฐานระดับสากลประมาณ 30% นอกเหนือจากปัจจัยด้านกระบวนการผลิตที่ล้าสมัย และโครงสร้างอุตสาหกรรมที่ไม่เหมาะสมแล้ว อีกสาเหตุสำคัญที่ทำให้มีการใช้พลังงานสูงก็คืออัตราการใช้ประโยชน์จากความร้อนส่วนเกินในอุตสาหกรรมที่ต่ำ โดยอัตราการใช้พลังงานในประเทศของเราอยู่ที่ประมาณ 33% เท่านั้น ซึ่งน้อยกว่าประเทศที่พัฒนาแล้วประมาณ 10% โดยมีพลังงานที่ใช้ในอุตสาหกรรมอย่างน้อย 50% ที่ถูกทิ้งไปเปล่าๆ ในรูปแบบของความร้อนส่วนเกิน ดังนั้น หากมองในมุมอื่น ประเทศของเรามีทรัพยากรความร้อนส่วนเกินจากอุตสาหกรรมอย่างมาก โดยทรัพยากรดังกล่าวมีอยู่ในกระบวนการผลิตของอุตสาหกรรมต่างๆ ความร้อนส่วนเกินนี้คิดเป็นประมาณ 17% ถึง 67% ของปริมาณเชื้อเพลิงที่ใช้ไปทั้งหมด โดยสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ถึง 60% ดังนั้น จึงมีโอกาสมากในการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ความร้อนส่วนเกินนี้ และมีศักยภาพในการประหยัดพลังงานอย่างมาก การนำความร้อนส่วนเกินจากอุตสาหกรรมมาใช้ประโยชน์ ถือเป็น “พลังงานแบบใหม่” และในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ก็กลายเป็นส่วนสำคัญในการส่งเสริมการลดการใช้พลังงานและการปล่อยก๊าซเรือนกระจกในประเทศของเรา 　　ลักษณะเฉพาะของทรัพยากรความร้อนส่วนเกินในอุตสาหกรรม ทรัพยากรความร้อนส่วนเกินถือเป็นพลังงานชนิดที่สอง ซึ่งเกิดจากการแปลงพลังงานชนิดแรกหรือวัสดุที่สามารถเผาไหม้ได้ หรือเป็นความร้อนที่เหลืออยู่หลังจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงในกระบวนการผลิตต่างๆ ตามระดับอุณหภูมิ ความร้อนส่วนเกินจากอุตสาหกรรมโดยทั่วไปแบ่งออกเป็น 3 ประเภท ได้แก่ ความร้อนส่วนเกินที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 600°C ความร้อนส่วนเกินที่มีอุณหภูมิระหว่าง 300–600°C และความร้อนส่วนเกินที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า 300°C ส่วนตามแหล่งที่มาของความร้อนส่วนเกินนั้น ก็สามารถแบ่งออกได้เป็น ความร้อนส่วนเกินจากไอเสีย ความร้อนส่วนเกินจากสื่อที่ใช้ในการทำความเย็น ความร้อนส่วนเกินจากไอน้ำและน้ำเสีย ความร้อนที่เกิดจากปฏิกิริยาเคมี ความร้อนส่วนเกินจากผลิตภัณฑ์ที่มีอุณหภูมิสูงและเศษเหล็กจากการผลิต รวมถึงความร้อนส่วนเกินจากก๊าซและของเสียที่สามารถเผาไหม้ได้อีกด้วย 　　แหล่งพลังงานความร้อนที่เหลือมีอยู่ในหลากหลายรูปแบบ มีช่วงอุณหภูมิที่กว้าง และมีรูปแบบการมีอยู่ที่หลากหลายเช่นกัน จากมุมมองด้านการนำไปใช้ประโยชน์ แหล่งพลังงานความร้อนที่เหลือมักมีลักษณะร่วมกันดังนี้ นั่นคือ เนื่องจากกระบวนการผลิตมีลักษณะเป็นวัฏจักร หรือมีการหยุดชะงัก หรือมีความผันผวนในการผลิต จึงทำให้ปริมาณความร้อนที่เหลือไม่สม่ำเสมอ นอกจากนี้ สภาพของสื่อกลางที่ใช้ในการถ่ายเทความร้อนก็มักไม่เอื้ออำนวย เช่น ในก๊าซไอเสียอาจมีฝุ่นละอองมาก หรือมีสารที่กัดกร่อนอยู่ด้วย อีกทั้งอุปกรณ์ที่ใช้ในการนำความร้อนที่เหลือมาใช้ประโยชน์ก็มักถูกจำกัดด้วยเงื่อนไขต่างๆ เช่น สภาพพื้นที่ด้วย 　　ดังนั้น ระบบหรืออุปกรณ์สำหรับใช้ประโยชน์จากความร้อนส่วนเกินในอุตสาหกรรม จึงต้องทำงานในสภาพแวดล้อมที่ค่อนข้างรุนแรง จำเป็นต้องมีช่วงการทำงานที่มั่นคง เพื่อให้สามารถรองรับข้อกำหนดทางกระบวนการผลิตที่เปลี่ยนแปลงได้ นอกจากนี้ ชิ้นส่วนของอุปกรณ์ก็ต้องมีความน่าเชื่อถือสูง และต้นทุนในการลงทุนในช่วงแรกก็ค่อนข้างสูงด้วย เมื่อพิจารณาในแง่ของความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจ จำเป็นต้องออกแบบโครงสร้างโดยรวมร่วมกับกระบวนการผลิต เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของอุปกรณ์ในระบบการใช้ประโยชน์จากความร้อนที่เหลือ 　　เทคโนโลยีการใช้ประโยชน์จากความร้อนส่วนเกินในอุตสาหกรรม ความร้อนส่วนเกินมีอุณหภูมิที่หลากหลาย และมีรูปแบบของพลังงานที่แตกต่างกันไป นอกจากนี้ เนื่องจากสภาพแวดล้อมและกระบวนการผลิตที่แตกต่างกัน รวมถึงข้อจำกัดของสถานที่ด้วย จึงทำให้มีรูปแบบของอุปกรณ์ที่หลากหลาย เช่น เครื่องอุ่นอากาศ ห้องเก็บความร้อนในเตาเผา เครื่องกลั่นความร้อนส่วนเกิน และกังหันไอน้ำที่ทำงานที่อุณหภูมิต่ำ เป็นต้น มีวิธีการจำแนกการนำความร้อนส่วนเกินจากอุตสาหกรรมมาใช้ประโยชน์ได้หลายแบบ โดยอาศัยลักษณะของการถ่ายโอนหรือการเปลี่ยนรูปพลังงานของความร้อนส่วนเกินในระหว่างการนำมาใช้งาน ทำให้เทคโนโลยีการนำความร้อนส่วนเกินจากอุตสาหกรรมมาใช้ประโยชน์ในปัจจุบันสามารถแบ่งออกเป็น เทคโนโลยีการแลกเปลี่ยนความร้อน เทคโนโลยีการเปลี่ยนความร้อนให้เป็นพลังงานกล และเทคโนโลยีการใช้ความร้อนส่วนเกินเพื่อทำความเย็นหรือทำความร้อน 　　1. เทคโนโลยีการแลกเปลี่ยนความร้อน ควรใช้การนำความร้อนที่เหลือมาใช้ประโยชน์กับอุปกรณ์ในระบบนี้หรือในกระบวนการผลิตนี้เป็นหลัก เพื่อลดจำนวนครั้งในการแปลงพลังงานให้น้อยที่สุด การใช้ประโยชน์จากความร้อนที่เหลืออยู่นั้น ไม่ได้เปลี่ยนรูปแบบของพลังงานความร้อนเลย แต่เป็นเพียงการนำพลังงานความร้อนนั้นมาใช้ในกระบวนการผลิตโดยตรงผ่านอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน เพื่อลดการใช้พลังงานดิบ อุปกรณ์เหล่านี้สามารถเรียกรวมกันว่าเทคโนโลยีการแลกเปลี่ยนความร้อน ซึ่งถือเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพสูงที่สุดในการนำความร้อนที่เหลือจากกระบวนการอุตสาหกรรมมาใช้ประโยชน์ อุปกรณ์ที่ใช้ในการนี้ก็คือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนต่างๆ ทั้งเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบดั้งเดิม และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อความร้อน รวมถึงเครื่องกำเนิดไอน้ำจากความร้อนที่เหลืออีกด้วย 　　(1) เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบมีผนังกั้น โดยทั่วไปแล้ว เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ใช้ในอุตสาหกรรมสามารถแบ่งออกได้เป็น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบมีผนังกั้น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบผสม และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบกักเก็บพลังงานความร้อน ในบรรดานั้น แบบผนังกั้นและแบบเก็บความร้อนถือเป็นอุปกรณ์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการนำความร้อนส่วนเกินจากโรงงานมาใช้ประโยชน์ ส่วนเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบผสมนั้น จะใช้หลักการของการสัมผัสหรือการผสมกันของของไหลที่มีอุณหภูมิต่างกัน เพื่อถ่ายเทความร้อน ตัวอย่างเช่น หอระบายความร้อน หอล้าง หรือเครื่องควบแน่นด้วยแรงดันในกระบวนการผลิตอุตสาหกรรม ซึ่งอุปกรณ์เหล่านี้ไม่ค่อยถูกนำมาใช้ในการนำความร้อนส่วนเกินมาใช้ประโยชน์นัก 　　เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบมีผนังกั้น ส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นหลายประเภท เช่น แบบท่อ แบบแผ่น และแบบแลกเปลี่ยนความร้อนแบบกระแสเดียวกัน แม้ว่าเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อจะมีประสิทธิภาพในการแลกเปลี่ยนความร้อนที่ต่ำ โดยมีค่าเฉลี่ยเพียง 26%–30% เท่านั้น และยังมีข้อเสียในด้านความกะทัดรัดและปริมาณโลหะที่ใช้เมื่อเทียบกับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนประเภทอื่นๆ แต่เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อก็มีข้อดีคือมีโครงสร้างที่แข็งแรง สามารถปรับใช้ได้หลากหลาย และมีวัสดุให้เลือกใช้มากมาย จึงเป็นอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนที่นิยมใช้กันมากที่สุดในการนำพลังงานความร้อนที่เหลือจากกระบวนการอุตสาหกรรมมาใช้ประโยชน์อีกครั้ง ในบรรดาอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนของโรงงานผลิตโลหะนั้น มีถึง 40% ที่เป็นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อ โดยอนุญาตให้อุณหภูมิของไอควันที่เข้ามาสูงได้มากกว่า 1,000°C ส่วนอุณหภูมิของไอควันที่ออกมาอยู่ที่ประมาณ 600°C โดยมีความแตกต่างของอุณหภูมิเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ 300°C 　　เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น มีหลายประเภท เช่น แบบมีใบพัด แบบเกลียว และแบบแผ่น-เปลือก ซึ่งเมื่อเทียบกับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อแล้ว ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นจะสูงกว่าประมาณสองเท่า นอกจากนี้ยังมีประสิทธิภาพในการถ่ายเทความร้อนที่ดี มีโครงสร้างที่กระชับ และช่วยประหยัดวัสดุได้อีกด้วย ในอุตสาหกรรมโลหะวิทยา บริษัทขนาดกลางและขนาดย่อมมักใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นเพื่ออุ่นอากาศที่ใช้ในการเผาไหม้ โดยอัตราการกู้คืนความร้อนอยู่ที่ประมาณ 28%–35% อุณหภูมิของก๊าซไอเสียที่เข้ามาอยู่ที่ประมาณ 700°C ส่วนอุณหภูมิของก๊าซไอเสียที่ออกมาอยู่ที่ประมาณ 360°C แต่เนื่องจากอุณหภูมิและความดันที่สามารถใช้งานได้ของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นมีข้อจำกัดมากกว่าเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อ ทำให้ขอบเขตการใช้งานถูกจำกัดไปด้วย 　　สำหรับการนำความร้อนจากไอเสียที่มีอุณหภูมิสูงในเตาอุตสาหกรรมต่างๆ กลับมาใช้ใหม่นั้น มักจะใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบไหลผ่านด้วย โดยแบ่งออกเป็นสองประเภท ได้แก่ แบบรังสีและแบบการไหล ซึ่งมีการนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย โดยมักใช้ในเตาที่ใช้สำหรับทำให้อุณหภูมิสม่ำเสมอ หรือเตาที่ใช้สำหรับการให้ความร้อน เพื่อนำความร้อนที่เหลือจากไอเสียมาใช้ใหม่ ช่วยในการอุ่นอากาศหรือเชื้อเพลิง และช่วยลดปริมาณไอเสียที่ถูกปล่อยออกมา รวมถึงลดอุณหภูมิของไอเสียด้วย อุณหภูมิของไอเสียที่เข้าสู่เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบรังสีทั่วไปนั้น สามารถสูงได้มากกว่า 1,100°C ส่วนอุณหภูมิของไอเสียที่ออกมาก็สามารถสูงถึง 600°C เช่นกัน นอกจากนี้ยังสามารถใช้ในการอุ่นอากาศที่ใช้ช่วยการเผาไหม้ได้ถึง 400°C ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการเผาไหม้ได้เป็นอย่างดี อัตราประสิทธิภาพในการแลกเปลี่ยนความร้อนสามารถสูงได้มากกว่า 40% แต่อัตราการกู้คืนความร้อนนั้นค่อนข้างต่ำ โดยอยู่ที่ประมาณ 26%–35% เท่านั้น 　　(2) เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเก็บพลังงานความร้อน เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบนี้ทำงานโดยให้ของไหลที่มีอุณหภูมิต่างกันไหลผ่านองค์ประกอบที่สามารถเก็บพลังงานความร้อนได้ เพื่อแลกเปลี่ยนความร้อนกัน ถือเป็นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ทำงานแบบช่วงๆ จึงเหมาะสำหรับการนำพลังงานความร้อนที่เหลือจากการใช้งานมาใช้ใหม่ มักถูกนำมาใช้ในการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างก๊าซที่มีอุณหภูมิสูง เช่น การใช้ในการทำให้อากาศหรือวัสดุต่างๆ มีอุณหภูมิสูงขึ้น 　　ตามประเภทของสื่อกักเก็บความร้อนและรูปแบบการกักเก็บพลังงานความร้อน ระบบแลกเปลี่ยนความร้อนแบบกักเก็บความร้อนสามารถแบ่งออกได้เป็นการกักเก็บพลังงานความร้อนแบบจลน์ และการกักเก็บพลังงานความร้อนแบบการเปลี่ยนสถานะ การเก็บพลังงานจากความร้อนชัดเจนนั้นมีการใช้งานมาอย่างยาวนาน โดยมีอุปกรณ์สำหรับแลกเปลี่ยนความร้อนที่เรียบง่าย เช่น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบหมุน และอุปกรณ์ที่มีความซับซ้อนมากขึ้น เช่น เตาเผาไอน้ำที่ใช้เก็บพลังงานความร้อนในโรงถลุงเหล็ก เนื่องจากอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับเก็บพลังงานจากความร้อนที่มองเห็นได้มีข้อเสีย เช่น ความหนาแน่นในการเก็บพลังงานต่ำ มีขนาดใหญ่ และไม่สามารถรักษาอุณหภูมิของพลังงานที่เก็บไว้ได้ ดังนั้นจึงมีข้อจำกัดในการนำมาใช้ในการกู้คืนพลังงานความร้อนที่เ อุปกรณ์เก็บพลังงานจากความร้อนแฝงในการเปลี่ยนสถานะ ใช้คุณสมบัติด้านความจุความร้อนโดยธรรมชาติของวัสดุที่ใช้เก็บพลังงาน รวมถึงความร้อนแฝงในการเปลี่ยนสถานะ เพื่อเก็บและถ่ายโอนพลังงาน ด้วยเหตุนี้ อุปกรณ์ดังกล่าวจึงมีความหนาแน่นในการเก็บพลังงานสูงกว่าอุปกรณ์เก็บพลังงานแบบปกติอย่างน้อยหนึ่งระดับ ดังนั้น เมื่อต้องการเก็บพลังงานในปริมาณเท่ากัน อุปกรณ์เก็บพลังงานจากความร้อนแฝงในการเปลี่ยนสถานะจะมีขนาดเล็กลงกว่าอุปกรณ์เก็บพลังงานแบบปกติประมาณ 30% ถึง 50% 　　นอกจากนี้ อีกข้อดีหนึ่งของอุปกรณ์เก็บพลังงานจากความร้อนที่เกิดจากการเปลี่ยนสถานะของสสาร ก็คือ การปล่อยความร้อนที่มีความสม่ำเสมอ อุณหภูมิของสื่อนำความร้อนก็คงที่ และสภาพการทำงานของระบบนำความร้อนก็มีความเสถียรด้วย วัสดุกักเก็บพลังงานจากการเปลี่ยนสถานะ สามารถแบ่งออกได้ตามอุณหภูมิในการเปลี่ยนสถานะ เป็นวัสดุที่มีอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะสูง และวัสดุที่มีอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะต่ำถึงปานกลาง โดยวัสดุประเภทแรกจะมีอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะสูง และมีพลังงานซ่อนเร้นจากการเปลี่ยนสถานะสูงด้วย วัสดุเหล่านี้มักทำมาจากเกลืออนินทรีย์และส่วนผสมของเกลือเหล่านั้น ด่าง โลหะ และโลหะผสม รวมถึงวัสดุที่มีพื้นฐานเป็นเซรามิกหรือโลหะ ซึ่งเหมาะสำหรับการนำพลังงานความร้อนที่มีอุณหภูมิสูง ระหว่าง 450–1,100 องศาเซลเซียส หรือสูงกว่านั้นมาใช้ประโยชน์ และมีการนำไปใช้กันอย่างแพร่หลาย ส่วนวัสดุประเภทที่สองนั้น มักเป็นเกลือที่มีน้ำผสมอยู่ หรือสารอินทรีย์ ซึ่งเหมาะสำหรับการนำพลังงานความร้อนที่มีอุณหภูมิต่ำมาใช้ประโยชน์ 　　(3) อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนที่ใช้หลักการของท่อความร้อน ท่อความร้อนเป็นองค์ประกอบที่มีประสิทธิภาพสูงในการนำความร้อน โดยอาศัยกระบวนการเปลี่ยนสถานะของสารในท่อสุญญากาศที่ปิดสนิท รวมถึงการแลกเปลี่ยนความร้อนผ่านผนังกั้นระหว่างสองส่วน จึงถือเป็นอุปกรณ์ที่รวมหน้าที่ในการเก็บพลังงานความร้อนและการแลกเปลี่ยนความร้อนเข้าไว้ด้วยกัน ท่อความร้อนมีคุณสมบัติในการนำความร้อนที่ยอดเยี่ยม โดยค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนนั้นสูงกว่าเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบโลหะแบบดั้งเดิมเกือบหนึ่งระดับ นอกจากนี้ยังมีข้อดีอื่นๆ เช่น สามารถรักษาอุณหภูมิให้คงที่ได้ สามารถควบคุมอุณหภูมิได้ มีความสามารถในการถ่ายเทความร้อนสูง พื้นที่สำหรับการถ่ายเทความร้อนทั้งด้านร้อนและด้านเย็นสามารถปรับเปลี่ยนได้ตามต้องการ สามารถถ่ายเทความร้อนได้ในระยะทางไกล และไม่จำเป็นต้องมีอุปกรณ์ช่วยเหลือเพิ่มเติมอีกด้วย การทำงานของท่อความร้อนจำเป็นต้องเลือกวัสดุทำท่อและสารที่ใช้ให้เหมาะสมกับอุณหภูมิการใช้งานที่แตกต่างกัน โดยท่อความร้อนแบบเหล็กคาร์บอน-น้ำนั้นมีโครงสร้างที่เรียบง่าย มีราคาถูก สามารถผลิตได้ง่าย และนำไปใช้ได้อย่างกว้างขวาง จึงทำให้ท่อความร้อนประเภทนี้ได้รับการนำไปใช้กันอย่างแพร่หลาย ในการใช้งานจริง ท่อความร้อนมักถูกนำมาใช้ในอุณหภูมิระหว่าง 50–400 องศาเซลเซียส โดยใช้สำหรับการนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ในเตาอบ หรือการนำไอน้ำที่เหลือจากการเผาไหม้กลับมาใช้ประโยชน์ รวมถึงใช้เป็นอุปกรณ์สำหรับอุ่นอากาศในเตาไอน้ำหรือเตาเผาด้วย 　　(4) เตาไอน้ำสำหรับใช้พลังงานความร้อนที่เหลือ โดยใช้เครื่องกำเนิดไอน้ำ ซึ่งการนำพลังงานความร้อนที่เหลือมาใช้ใหม่ถือเป็นวิธีสำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ในอุตสาหกรรมโลหะกรรม มีการนำพลังงานความร้อนที่เหลือจากก๊าซเสียมาใช้ผ่านเตาไอน้ำนี้ถึงประมาณ 80% ซึ่งช่วยลดการใช้พลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ 　　ในหม้อไอน้ำที่ใช้ความร้อนเหลือ จะไม่มีการเกิดปฏิกิริยาการเผาไหม้ขึ้น แต่จะใช้ความร้อนเหลือจากก๊าซไอเสียที่มีอุณหภูมิสูง ความร้อนเหลือจากปฏิกิริยาเคมี ความร้อนเหลือจากก๊าซที่สามารถเผาไหม้ได้ รวมถึงความร้อนเหลือจากผลิตภัณฑ์ที่มีอุณหภูมิสูง เพื่อผลิตไอน้ำหรือน้ำอุ่น ซึ่งจะนำไปใช้ในกระบวนการผลิต หรือนำไปใช้ในระบบส่งความร้อนต่างๆ ในขณะเดียวกัน เตาไอน้ำที่ใช้ความร้อนส่วนเกินก็ถือเป็นอุปกรณ์สำคัญในระบบผลิตไฟฟ้าด้วยกังหันไอน้ำที่ทำงานที่อุณหภูมิต่ำ โดยมีหน้าที่จัดหาไอน้ำที่ใช้ในการขับเคลื่อนเครื่องจักรต่างๆ เช่น กังหันไอน้ำ 　　ในการนำไปใช้จริง มักจะมีการใช้หม้อไอน้ำที่ใช้พลังงานความร้อนส่วนเกินจากไอเสียที่มีอุณหภูมิ 350–1,000 องศาเซลเซียส ซึ่งเมื่อเทียบกับอุณหภูมิในการทำงานของหม้อไอน้ำที่ใช้ถ่านหินแล้ว ถือว่าเป็นหม้อไอน้ำที่มีอุณหภูมิต่ำ และมีประสิทธิภาพต่ำกว่า เนื่องจากไอร้อนที่เหลือมีฝุ่นควันในปริมาณมาก และมีสารที่กัดกร่อนอยู่ด้วย จึงทำให้เกิดปัญหาต่างๆ เช่น การสะสมของเถ้าถ่าน การกัดกร่อน และการสึกหรอของเครื่องกลั่นไอน้ำได้ง่าย ดังนั้น การป้องกันไม่ให้เกิดการสะสมของเถ้าถ่านและการสึกหรอจึงเป็นสิ่งสำคัญในการออกแบบเครื่องกลั่นไอน้ำที่ใช้กับไอร้อนที่เหลือ รูปแบบเตาที่มีการระบายความร้อนโดยตรง ห้องระบายความร้อนด้วยรังสีที่มีความจุสูง ผนังเตาที่มีการปิดผนึกอย่างดี ห้องสำหรับกำจัดฝุ่น รวมถึงอุปกรณ์สำหรับขจัดเถ้าถ่านจำนวนมาก ล้วนเป็นส่วนประกอบทางโครงสร้างที่ถูกออกแบบมาเพื่อช่วยให้เตาไอน้ำสามารถแก้ปัญหาเรื่องการสะสมของเถ้าถ่านและการสึกหรอได้ นอกจากนี้ เนื่องจากข้อจำกัดด้านพื้นที่ในสถานที่ผลิต หม้อไอน้ำที่ใช้ระบายความร้อนจึงมีการติดตั้งชิ้นส่วนที่ใช้ในการแลกเปลี่ยนความร้อนไว้ตามจุดต่างๆ ในกระบวนการผลิต แทนที่จะนำชิ้นส่วนเหล่านั้นมาประกอบเข้าด้วยกันเหมือนหม้อไอน้ำธรรมดา 　　ในช่วงสิบปีที่ผ่านมา เนื่องจากมีการดำเนินมาตรการลดการใช้พลังงานและลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก บริษัทผู้ออกแบบและผลิตเครื่องกลั่นความร้อนส่วนเกินในประเทศจึงมีการพัฒนาอย่างรวดเร็ว เครื่องกลั่นความร้อนส่วนเกินเหล่านี้ก็มีแนวโน้มจะมีขนาดใหญ่ขึ้นและมีคุณสมบัติที่ดีขึ้น เช่น เครื่องกลั่นความร้อนส่วนเกินสำหรับอุตสาหกรรมโลหะวิทยา ซึ่งมีอัตราการระเหยน้ำได้ 50 ตันต่อชั่วโมง และมีความดันในการทำงาน 4.2 เมกะปาสคาล หรือเครื่องกลั่นความร้อนส่วนเกินสำหรับอุตสาหกรรมเหล็ก ซึ่งมีอัตราการระเหยน้ำได้ 100 ตันต่อชั่วโมง และมีความดันในการทำงาน 12.5 เมกะปาสคาล เป็นต้น นอกจากนี้ การเพิ่มประสิทธิภาพในการถ่ายเทความร้อนของหม้อไอน้ำ รวมถึงการเพิ่มอัตราการใช้พลังงานความร้อนให้มากขึ้น และการลดปัญหาต่างๆ เช่น การสะสมของเถ้าถ่าน และการสึกหรอ ก็ถือเป็นสิ่งสำคัญในการพัฒนาเทคโนโลยีหม้อไอน้ำที่ใช้พลังงานความร้อนที่เหลือ โดยจะมีการปรับปรุงและพัฒนาในด้านรูปแบบการหมุนเวียนของไอน้ำ โครงสร้างของพื้นผิวที่รับความร้อน รวมถึงวิธีการทำความสะอาดเถ้าถ่านด้วย 　　2. เทคโนโลยีการแปลงพลังงานความร้อนเป็นพลังงานอื่น เทคโนโลยีการแลกเปลี่ยนความร้อนนั้นเป็นวิธีการนำพลังงานความร้อนที่เหลือมาใช้ใหม่ โดยการลดระดับอุณหภูมิของพลังงานความร้อนนั้น ซึ่งถือเป็นการใช้พลังงานในรูปแบบที่มีคุณภาพต่ำลง ดังนั้นจึงไม่สามารถตอบสนองความต้องการด้านพลังงานไฟฟ้าในกระบวนการผลิตหรือภายในองค์กรได้ นอกจากนี้ การนำทรัพยากรความร้อนที่เหลือจากกระบวนการผลิตในอุณหภูมิปานกลางถึงต่ำมาใช้ซ้ำด้วยเทคโนโลยีการแลกเปลี่ยนความร้อนนั้น ก็ไม่ได้ให้ผลลัพธ์ที่น่าพอใจนัก ดังนั้น การใช้เทคโนโลยีการแปลงพลังงานความร้อนให้เป็นพลังงานกล เพื่อเพิ่มคุณภาพของพลังงานความร้อนที่เหลือ จึงถือเป็นเทคโนโลยีสำคัญอีกอย่างหนึ่งในการนำพลังงานความร้อนที่เหลือจา 　　หากจำแนกตามชนิดของสารที่ใช้เป็นตัวกลางในการถ่ายเทพลังงาน ก็สามารถแบ่งเทคโนโลยีการแปลงพลังงานความร้อนเป็นพลังงานกลออกเป็นสองประเภท ได้แก่ เทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าด้วยไอน้ำ ซึ่งใช้น้ำเป็นตัวกลาง และเทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าด้วยสารอินทรีย์ที่มีจุด เนื่องจากคุณสมบัติของสารทำงานมีความแตกต่างกันอย่างชัดเจน ระบบและอุปกรณ์สำหรับการนำพลังงานความร้อนที่เหลือกลับมาใช้ใหม่ก็จึงมีลักษณะเฉพาะตัวเช่นกัน ปัจจุบัน การนำไปใช้งานหลักคือการใช้น้ำเป็นสื่อกลางในการถ่ายเทความร้อน โดยใช้หม้อไอน้ำที่ใช้ความร้อนส่วนเกินร่วมกับไทร์บีนหรือเครื่องขยายกำลัง เพื่อสร้างระบบกังหันไอน้ำที่มีอุณหภูมิต่ำสำหรับการผลิตไฟฟ้า 　　แหล่งพลังงานความร้อนที่สามารถนำมาใช้ในการผลิตไฟฟ้าด้วยกังหันไอน้ำที่ทำงานในอุณหภูมิต่ำ ได้แก่ ก๊าซไอเสียที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 350°C เช่น ก๊าซไอเสียจากเตาเผาในอุตสาหกรรมผลิตแก้วและปูนซีเมนต์ หรือก๊าซไอเสียที่มีอุณหภูมิลดลงมาอยู่ที่ 400–600°C หลังจากถูกนำมาใช้งานครั้งแรก กำลังการผลิตของเครื่องกังหันแต่ละเครื่องอยู่ที่หลายเมกะวัตต์ไปจนถึงหลายสิบเมกะวัตต์ โดยมีรูปแบบการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานความร้อนหลายรูปแบบ เช่น การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานความร้อนส่วนเกินจากเตาหลอมออกซิเจนในอุตสาหกรรมเหล็ก การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานความร้อนส่วนเกินจากกระบวนการซิงเคิลในอุตสาหกรรมเหล็ก การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานความร้อนส่วนเกินจากกระบวนการดับควันในอุตสาหกรรมโค้ก และการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานความร้อนในอุณหภูมิต่ำในอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์ เป็นต้น แต่เมื่อพิจารณาจากช่วงอุณหภูมิของพลังงานความร้อนที่เหลือ ก็จะเห็นได้ว่าเทคโนโลยีนี้จัดอยู่ในประเภทเทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานความร้อนระดับอุณหภ 　　นอกจากนี้ ไอน้ำจำนวนมากที่ถูกกู้คืนมาจากกระบวนการผลิตผ่านหม้อไอน้ำหรือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนนั้น ส่วนใหญ่เป็นไอน้ำที่มีความดันต่ำประมาณ 1 เมกะปาสคาล หรือน้ำร้อน ซึ่งไอน้ำและน้ำร้อนเหล่านี้มักถูกปล่อยทิ้งไปโดยไม่ได้นำมาใช้ประโยชน์ ปัจจุบัน การใช้พลังงานไอน้ำที่มีความดันต่ำในการผลิตไฟฟ้านั้น ส่วนใหญ่จะใช้เทคโนโลยีเครื่องยนต์ที่ใช้หลักการขยายตัวของสกรู เทคโนโลยีนี้มีข้อดีดังนี้: สามารถใช้แหล่งพลังงานรูปแบบต่างๆ ได้ เช่น ไอน้ำที่มีอุณหภูมิสูง ไอน้ำที่อยู่ในสภาวะอิ่มตัว หรือส่วนผสมของไอน้ำกับของเหลว นอกจากนี้ยังสามารถใช้กับควันไอเสีย น้ำร้อนที่มีสิ่งสกปรกปนอยู่ หรือของเหลวร้อนอื่นๆ ได้อีกด้วย มีโครงสร้างที่เรียบง่ายและกระทัดรัด สามารถปรับความเร็วในการทำงานได้โดยอัตโนมัติ มีอายุการใช้งานที่ยาวนาน และมีการสั่นสะเทือนน้อย อัตราการไหลของของเหลวภายในเครื่องต่ำ ทำให้มีการสูญเสียพลังงานน้อย และมีประสิทธิภาพสูง นอกจากนี้ยังมีคุณสมบัติการทำงานแบบไม่สัมผัสกันระหว่างโรเตอร์ทั้งสองตัว ซึ่งช่วยให้เกิดปรากฏการณ์การตัดขวาง ทำให้เครื่องมีความสามารถในการทำความสะอาดตัวเองและกำจัดสิ่งสกปรกได้ด้วยตัวเอง 　　เครื่องยนต์ขยายตัวด้วยสกรูจัดอยู่ในประเภทเครื่องยนต์ขยายตัวแบบปริมาตร โดยมีข้อจำกัดด้านความสามารถในการขยายตัว ดังนั้นแหล่งพลังงานที่สามารถนำมาใช้ขับเคลื่อนเครื่องยนต์นี้ได้ ก็คือไอน้ำที่มีความดันอยู่ระหว่าง 0.15–3.0 เมกะปาสคาล และมีอุณหภูมิต่ำกว่า 300 องศาเซลเซียส หรือน้ำร้อนที่มีความดันมากกว่า 0.8 เมกะปาสคาล และมีอุณหภูมิสูงกว่า 170 องศาเซลเซียส เนื่องจากลักษณะโครงสร้างของเครื่องยนต์นี้ ทำให้กำลังของเครื่องยนต์มีขีดจำกัด โดยส่วนใหญ่จะอยู่ที่ไม่เกิน 1,000 กิโลวัตต์ และมักถูกนำมาใช้ในกรณีที่มีกำลังความร้อนที่ไม่มากนัก 　　3. เทคโนโลยีการทำความเย็นและทำความร้อน (1) เทคโนโลยีการทำความเย็นด้วยพลังงานความร้อนส่วนเกิน เมื่อเทียบกับระบบทำความเย็นแบบอัดอากาศแบบดั้งเดิม ระบบทำความเย็นแบบดูดซับหรือแบบดูดจับสามารถใช้พลังงานราคาถูกและพลังงานความร้อนที่มีคุณภาพต่ำได้ ซึ่งช่วยลดการใช้ไฟฟ้า และแก้ปัญหาการขาดแคลนไฟฟ้าได้ นอกจากนี้ ระบบนี้ยังใช้สารทำความเย็นจากธรรมชาติ ซึ่งไม่มีสารคลอรีนหรือฟลูออรีนที่ก่อให้เกิดความเสียหายต่อชั้นโอโซน จึงมีประสิทธิภาพในการประหยัดไฟฟ้าและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ระบบนี้จึงได้รับการนำมาใช้อย่างแพร่หลายในช่วงปลายศตวรรษที่ 20 　　ลักษณะของวัฏจักรทางพลศาสตร์ของเทคโนโลยีการทำความเย็นแบบดูดซับและแบบดูดจับนั้นมีความคล้ายคลึงกันมาก โดยทั้งสองวิธีล้วนดำเนินการตามวัฏจักร “การเกิดปฏิกิริยา – การควบแน่น – การระเหย – การดูดซับ/ดูดจับ” เช่นเดียวกัน แต่ในเทคโนโลยีการทำความเย็นแบบดูดซับนั้น สารที่ใช้ในการดูดซับจะเป็นของเหลวที่มีความไหลเวียนได้ดี ส่วนสารที่ใช้ในการทำความเย็นก็คือแอมโมเนีย-น้ำ หรือสารละลายโบรไมด์ของลิเธียมในน้ำ เป็นต้น ส่วนกระบวนการเกิดปฏิกิริยาและการดูดซับนั้นจะเกิดขึ้นผ่านเครื่องก่อให้เกิดปฏิกิริยาและเครื่องดูดซับ ส่วนในเทคโนโลยีการทำความเย็นแบบดูดจับนั้น สารที่ใช้ในการดูดจับมักเป็นสารในรูปของของแข็ง โดยวิธีการดูดจับแบ่งออกเป็นการดูดจับแบบฟิสิกส์และการดูดจับแบบเคมี โดยปกติจะใช้สารอย่างเช่น โมเลกุลกรอง-น้ำ หรือแคลเซียมคลอไรด์-แอมโมเนีย เป็นต้น ส่วนกระบวนการแยกสารออกและการดูดจับนั้นจะเกิดขึ้นผ่านเครื่องดูดจับ 　　ระบบทำความเย็นแบบดูดซับที่ใช้สารละลายโบรไมด์ของลิเธียมเป็นสารทำความเย็นนั้น ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย โดยปกติแล้วสามารถใช้แหล่งความร้อนที่มีอุณหภูมิตั้งแต่ 80–250 องศาเซลเซียสได้ แต่เนื่องจากใช้น้ำเป็นสารทำความเย็น จึงสามารถทำให้อุณหภูมิของสารทำความเย็นอยู่ที่ 0 องศาเซลเซียสหรือสูงกว่าเท่านั้น ระบบนี้มักถูกนำมาใช้ในการควบคุมอุณหภูมิอากาศหรือสำหรับการผลิตน้ำเย็นในอุตสาหกรรม อัตราประสิทธิภาพของระบบนี้จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางความร้อนของสารทำความเย็นและวิธีการหมุนเวียนของระบบ โดยทั่วไปแล้ว อัตราประสิทธิภาพของระบบนี้จะไม่เกิน 2 เท่านั้น ซึ่งถือว่าต่ำกว่าระบบทำความเย็นแบบอัดอากาศอย่างมาก แต่เครื่องจักรประเภทนี้สามารถใช้พลังงานความร้อนที่มีคุณภาพต่ำ เช่น ความร้อนส่วนเกินจากโรงงาน พลังงานแสงอาทิตย์ และพลังงานความร้อนใต้ดินได้ โดยไม่จำเป็นต้องใช้พลังงานไฟฟ้าที่มีคุณภาพสูง ดังนั้นจึงมีข้อได้เปรียบในด้านการใช้ประโยชน์จากความร้อนส่วนเกินจากโรงงาน หน่วยทำความเย็นแบบดูดซับความร้อนมีประสิทธิภาพในการทำความเย็นสูง จึงเหมาะสำหรับการนำความร้อนส่วนเกินจำนวนมากมาใช้ประโยชน์ โดยมีกำลังการทำความเย็นตั้งแต่หลายสิบกิโลวัตต์ ไปจนถึงหลายเมกะวัตต์ ปัจจุบันมีการนำมาใช้งานอย่างแพร่หลายในประเทศไทย โดยมีเทคโนโลยีที่พร้อมใช้งาน และมีสเปคและประเภทของผลิตภัณฑ์ให้เลือกมากมาย 　　สารที่ใช้ในการทำความเย็นของเครื่องทำความเย็นแบบดูดซับนั้นมีหลายชนิด ได้แก่ สารที่ใช้ในการดูดซับแบบฟิสิกส์ สารที่ใช้ในการดูดซับแบบเคมี และสารที่ใช้ในการดูดซับแบบผสม สารเหล่านี้สามารถใช้งานได้ในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง นอกจากนี้ยังไม่จำเป็นต้องมีปั๊มสำหรับการเคลื่อนย้ายสารละลายหรืออุปกรณ์สำหรับการกลั่นอีกด้วย และไม่มีปัญหาเรื่องมลพิษจากเครื่องทำความเย็น การตกผลึกของสารละลายเกลือ หรือการกัดกร่อนโลหะอีกด้วย ระบบทำความเย็นแบบดูดซับมีโครงสร้างที่เรียบง่าย ไม่มีเสียงรบกวน และไม่ก่อให้เกิดมลพิษ สามารถนำไปใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีการสั่นสะเทือนได้ เช่น ในรถยนต์หรือเรือ แต่ประสิทธิภาพในการทำความเย็นค่อนข้างต่ำ โดยค่าสัมประสิทธิภาพของระบบทำความเย็นทั่วไปจะอยู่ที่ต่ำกว่า 0.7 นอกจากนี้ยังมีข้อจำกัดด้านกระบวนการผลิต ทำให้ปริมาณความเย็นที่ได้น้อย โดยปกติจะอยู่ที่ไม่เกินหลายร้อยกิโลวัตต์ ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับการนำความร้อนที่เหลือมาใช้ประโยชน์ หรือนำไปใช้ในระบบผลิตไฟฟ้าพร้อมทำความเย็นไปพร้อมกัน 　　(2) เทคโนโลยีปั๊มความร้อน ในกระบวนการผลิตอุตสาหกรรม มีของเสียที่มีอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิของสภาพแวดล้อมเล็กน้อย อยู่มากมาย เช่น น้ำที่ใช้ในการล้างสารตะกอนในอุตสาหกรรม หรือน้ำเสียจากแหล่งน้ำมัน เป็นต้น แม้ว่าอุณหภูมิของของเสียเหล่านี้จะไม่สูงมาก แต่ก็มีพลังงานความร้อนส่วนเกินอยู่มาก เทคโนโลยีปั๊มความร้อนจึงถูกนำมาใช้เพื่อนำพลังงานความร้อนส่วนเกินเหล่านี้มาใช้ประโยชน์ 　　ปั๊มความร้อนจะใช้พลังงานคุณภาพสูงบางส่วน เช่น พลังงานไฟฟ้า พลังงานกล หรือพลังงานความร้อนที่มีอุณหภูมิสูง เพื่อเป็นการชดเชย โดยผ่านกระบวนการหมุนเวียนของเครื่องทำความเย็น จะทำให้ความร้อนจากแหล่งความร้อนที่มีอุณหภูมิต่ำถูก “ส่ง” ไปยังสื่อกลางที่มีอุณหภูมิสูง เช่น น้ำร้อนที่มีอุณหภูมิมากกว่า 50°C ซึ่งสามารถนำมาใช้ในการกลั่น การทำให้ของเหลวเข้มข้น การทำให้แห้ง หรือการให้ความร้อนแก่อาคารต่างๆ ได้ ในปัจจุบัน ค่าสัมประสิทธิ์การผลิตความร้อนของเครื่องปั๊มความร้อนอยู่ที่ระหว่าง 3 ถึง 5 กล่าวคือ การใช้พลังงานไฟฟ้า 1 กิโลวัตต์ จะสามารถผลิตความร้อนได้ 3 ถึง 5 กิโลวัตต์ ซึ่งถือเป็นเทคโนโลยีที่มีความคุ้มค่าในการนำมาใช้กับน้ำเสียที่มีอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิของสภาพแวดล้อม เมื่ออยู่ภายใต้เงื่อนไขที่เหมาะสม 　　ปัจจุบันมีการพัฒนาและผลิตเครื่องปั๊มความร้อนแบบอัดอากาศเป็นหลัก ส่วนเครื่องปั๊มความร้อนขนาดกลางกำลังอยู่ในระหว่างการพัฒนา ส่วนเครื่องปั๊มความร้อนขนาดใหญ่นั้นยังไม่มีการพัฒนาเลย ในพัดลมความร้อนแบบอัด มีเทคโนโลยีพัดลมความร้อนที่ใช้น้ำเป็นแหล่งพลังงานที่ได้รับการนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด โดยสามารถนำมาใช้ในการนำความร้อนส่วนเกินจากระบบน้ำหมุนเวียนในโรงไฟฟ้าหรือโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ รวมถึงในอุตสาหกรรมอื่นๆ เช่น อุตสาหกรรมการย้อมผ้า และอุตสาหกรรมยา เ ตัวอย่างเช่น โรงไฟฟ้าใช้น้ำหมุนเวียนเป็นแหล่งพลังงานความร้อน โดยใช้เครื่องปั๊มความร้อนเพื่อเพิ่มอุณหภูมิของน้ำที่จะนำมาใช้กับหม้อไอน้ำ ทำให้อุณหภูมิของน้ำเพิ่มขึ้นจาก 15°C เป็น 50°C ซึ่งจะช่วยลดปริมาณถ่านหินที่หม้อไอน้ำต้องใช้ และช่วยประหยัดพลังงานได้ 　　โดยสรุปแล้ว อุปกรณ์ที่ใช้ในการใช้ประโยชน์จากความร้อนที่เหลือมีหลากหลายชนิด แต่ละชนิดก็มีเงื่อนไขการใช้งานที่แตกต่างกันไป ดังนั้นจึงควรเลือกวิธีการใช้ประโยชน์จากความร้อนที่เหลือให้เหมาะสม โดยคำนึงถึงอุณหภูมิของความร้อนที่เหลือ ปริมาณความร้อนที่มีอยู่ รวมถึงเงื่อนไขการผลิต กระบวนการผลิต และความต้องการพลังงานทั้งภายในและภายนอกด้วย 　　เทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าจากความร้อนส่วนเกินในอุตสาหกรรมที่อุณหภูมิต่ำ โดยใช้สื่ออินทรีย์เป็นพื้นฐาน 1. วัฏจักรแรงง์คินแบบอินทรีย์ที่อุณหภูมิต่ำ สำหรับความร้อนส่วนเกินที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า 200°C ซึ่งมีปริมาณมาก ในปัจจุบันยังไม่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยระบบการระเหยไอน้ำหรือน้ำร้อน ดังนั้นจึงควรใช้เทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าจากความร้อนส่วนเกินแบบวัฏจักรแรงง์คินแบบอินทรีย์ ซึ่งเป็นวิธีที่มีความคุ้มค่ามากกว่า 　　เทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าจากความร้อนส่วนเกินในอุตสาหกรรมที่ใช้สื่ออินทรีย์เป็นพื้นฐาน ถือเป็นเทคโนโลยีการแปลงพลังงานความร้อนให้เป็นพลังงานกล วัฏจักรร็องเคนแบบอินทรีย์คือวัฏจักรร็องเคนที่ใช้สารอินทรีย์ที่มีจุดเดือดต่ำเป็นสื่อกลางในการทำงาน โดยหลักการทำงานนั้นจะเหมือนกับวัฏจักรไอน้ำในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบปกติ แต่ต่างกันตรงที่สื่อกลางในการทำงาน ทำให้ระบบมีความเรียบง่ายและกระทัดรัดมากขึ้น วิธีการผลิตไฟฟ้าแบบนี้มีข้อได้เปรียบอย่างมากในการใช้ประโยชน์จากความร้อนส่วนเกินในอุณหภูมิต่ำ เนื่องจากกระแสความร้อนส่วนเกินไม่มีการสัมผัสโดยตรงกับสารที่ใช้ในการทำงาน นอกจากนี้ ไอของสารอินทรีย์มีค่าความจุต่อหน่วยปริมาตรที่น้อย ขนาดของท่อก็เล็ก พื้นที่ที่ใช้ในการไหลของไอก็น้อยเช่นกัน ทำให้ได้กำลังไฟฟ้าต่อหน่วยปริมาตรที่สูง จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการนำความร้อนส่วนเกินในอุณหภูมิต่ำมาใช้ประโยชน์ 　　การเลือกสารทำงานชนิดอินทรีย์ถือเป็นขั้นตอนสำคัญในเทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าจากความร้อนส่วนเกินในวัฏจักรรังเคนแบบอินทรีย์ โดยทั่วไปแล้ว สารที่ใช้เป็นตัวกลางในการผลิตพลังงานควรมีคุณสมบัติดังนี้: มีประสิทธิภาพในการผลิตพลังงานที่ดี; มีประสิทธิภาพในการถ่ายเทความร้อนที่ดี; มีค่าพารามิเตอร์สำคัญต่างๆ เช่น จุดเดือดที่ความดันปกติ ซึ่งเป็นคุณสมบัติทางฟิสิกส์ของความร้อนที่เหมาะสม; มีความเสถียรทางเคมีที่ดี ไม่แตกตัว มีความกัดกร่อนต่ำ มีความเป็นพิษต่ำ ไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม และไม่ติดไฟหรือระเบิดได้ง่าย; มีความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจ มีแหล่งที่มามากมาย และมีราคาถูก. แต่ในการนำไปใช้จริงนั้น สารที่ใช้เป็นตัวกลางในการถ่ายเทความร้อนมักจะไม่สามารถตอบสนองเงื่อนไขทั้งหมดดังกล่าวได้พร้อมกัน อีกทั้งเนื่องจากมาตรฐานด้านสิ่งแวดล้อมสำหรับสารอินทรีย์ที่ใช้เป็นตัวกลางในการถ่ายเทความร้อนมีแนวโน้มสูงขึ้นเรื่อยๆ ทำให้สารที่สามารถนำมาใช้ได้มีการเปลี่ยนแปลงไปเรื่อยๆ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องพิจารณาอย่างรอบคอบโดยคำนึงถึงประเภทของแหล่งความร้อนและระดับอุณหภูมิด้วย 　　ในอุปกรณ์ของระบบผลิตไฟฟ้าแบบวัฏจักรร็องเคนออร์แกนิกนั้น การออกแบบและผลิตอุปกรณ์ต่างๆ เช่น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ปั๊ม และวาล์วในท่อต่างๆ สามารถอ้างอิงจากอุปกรณ์เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในอุตสาหกรรมเคมีและอุตสาหกรรมทำความเย็นได้ ส่วนเครื่องกำเนิดไฟฟ้านั้นเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีอยู่ในตลาดอยู่แล้ว แต่สำหรับการเลือกออกแบบเครื่องขยายอากาศและเทคโนโลยีการปิดผนึกนั้น จำเป็นต้องมีการออกแบบแบบพิเศษที่ไม่เป็นมาตรฐาน เครื่องขยายพลังงานแบบทอร์บีนที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ได้แก่ เครื่องทอร์บีนแบบแกนหมุนหลายขั้นตอน ซึ่งเหมาะสำหรับสถานการณ์ที่มีอุณหภูมิสูง ปริมาณของสารที่ไหลผ่านมาก มีการลดค่าเอนทาลปีร์รวมมาก และมีกำลังการผลิตสูง แต่ประสิทธิภาพภายในจะค่อนข้างต่ำ และกระบวนการผลิตก็ค่อนข้างซับซ้อน ส่วนเครื่องทอร์บีนแบบแกนตั้งนั้น มีประสิทธิภาพภายในที่สูงกว่า มีโครงสร้างที่กระชับ และกระบวนการผลิตก็ง่ายกว่า แต่กำลังการผลิตต่อเครื่องจะน้อยกว่า ในต่างประเทศมีการนำเครื่องทอร์บีนแบบนี้มาใช้ในการใช้ประโยชน์จากความร้อนที่เหลืออยู่มากมาย โดยเหมาะสำหรับสถานการณ์ที่มีปริมาณความร้อนที่เหลืออยู่ไม่มากนัก 　　2. วัฏจักรคาลินา เป็นวัฏจักรแบบออร์กานิก-รังเคนที่ใช้สารทำงานชนิดบริสุทธิ์ โดยเนื่องจากกระบวนการระเหยของสารทำงานที่เกิดขึ้นในอุณหภูมิคงที่นั้น ไม่สามารถทำงานร่วมกับแหล่งความร้อนที่มีอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้นความแตกต่างของอุณหภูมิในการถ่ายเทความร้อนจึงสูง ส่งผลให้เกิดการสูญเสียพลังงานในรูปแบบที่ไม่สามารถกู้คืนได้ในปริมาณมาก วัฏจักรคาลินาเป็นระบบวัฏจักรที่ใช้ส่วนผสมของน้ำแอมโมเนียเป็นสารทำงาน วัฏจักรทางพลศาสตร์ความร้อนที่ง่ายที่สุดคือวัฏจักรการกลั่นระดับหนึ่ง โดยน้ำแอมโมเนียที่มีความเข้มข้นหนึ่งจะถูกส่งไปยังเครื่องสูบน้ำเพื่อเพิ่มความดัน จากนั้นจะถูกส่งไปยังเครื่องอุ่นน้ำเพื่อเพิ่มอุณหภูมิ ก่อนที่จะถูกส่งเข้าไปในเตาไอน้ำเพื่อให้เกิดไอน้ำแอมโมเนียที่มีอุณหภูมิสูง ไอน้ำดังกล่าวจะถูกนำไปใช้ในการขับเคลื่อนกังหัน จากนั้นจะมีการใช้ระบบการทำความเย็นที่ซับซ้อนเพื่อแก้ปัญหาการก่อตัวของของเหลวแอมโมเนียอีกครั้ง ทำให้ไอน้ำที่เหลือกลับมาเป็นสารทำงานที่มีความเข้มข้นเหมือนเดิม ก่อนที่จะถูกส่งกลับไปยังเครื่องสูบน้ำอีกครั้ง เพื่อให้เกิดวัฏจักรหนึ่งรอบสมบูรณ์ 　　ในวัฏจักรคาลินา สารทำงานจะระเหยภายใต้สภาวะความดันและอุณหภูมิคงที่ ซึ่งช่วยลดความไม่สามารถย้อนกลับได้ในกระบวนการดูดซับความร้อนของสารทำงาน นอกจากนี้ เนื่องจากสารทำงานในกระบวนการควบแน่นมีปริมาณแอมโมเนียต่ำ จึงช่วยแก้ไขข้อเสียของวัฏจักรออร์แกนิก-รังเคน ที่มีการสูญเสียพลังงานมากในกระบวนการควบแน่นได้ มีการวิเคราะห์ทางทฤษฎีว่า ระบบไอน้ำแบบคาลินามีประสิทธิภาพสูงกว่าระบบไอน้ำแบบออร์แกนิก-รังเคนที่ใช้สารทำงานชนิดเดียวถึง 15% ขึ้นไป แต่ในการใช้งานจริงแล้ว เนื่องจากความซับซ้อนในกระบวนการระเหยของสารผสมที่มีแอมโมเนียเป็นส่วนประกอบ ทำให้ระบบไอน้ำแบบคาลินาไม่ได้แสดงประสิทธิภาพที่สูงมากนัก 　　งานวิจัยแสดงให้เห็นว่า ในการนำพลังงานความร้อนที่เหลือจากกระบวนการผลิตมาใช้ประโยชน์ในอุณหภูมิระดับกลางถึงต่ำนั้น สำหรับประเภทของพลังงานความร้อนที่แตกต่างกันไป วงจรคาลินาและวงจรรังเคนก็มีข้อได้เปรียบในการนำพลังงานความร้อนมาใช้ประโยชน์แตกต่างกันไป แต่สำหรับกรณีที่อุณหภูมิและปริมาณของพลังงานความร้อนมีค่าคงที่ และพลังงานความร้อนที่ได้มานั้นถูกนำไปใช้ในกระบวนการผลิตที่มีอุณหภูมิคงที่เช่นกัน ระบบการนำพลังงานความร้อนระดับอุณหภูมิต่ำของวงจรรังเคนจะมีข้อได้เปรียบมากกว่า 　　บทสรุป ปัจจุบัน อัตราการนำเทคโนโลยีการใช้พลังงานความร้อนที่มีอุณหภูมิปานกลางถึงสูงมาใช้ในประเทศของเรายังไม่สูงนัก ส่วนการใช้พลังงานความร้อนที่มีอุณหภูมิต่ำนั้น ก็แทบจะไม่มีการนำมาใช้เลย เนื่องจากเทคโนโลยียังไม่พร้อม ดังนั้น ในการส่งเสริมการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกในภาคอุตสาหกรรม จำเป็นต้องส่งเสริมการใช้ประโยชน์จากความร้อนที่เหลืออยู่ในอุณหภูมิสูงและปานกลางให้มากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้ประโยชน์จากความร้อนที่เหลืออยู่ในบริษัทขนาดกลางและขนาดย่อม รวมถึงการปรับปรุงระบบการผลิตโดยรวมและเทคโนโลยีที่ใช้ในการใช้ประโยชน์จากความร้อนดังกล่าวด้วย ในอีกด้านหนึ่ง หากมองจากแง่ของการพัฒนาเทคโนโลยี ก็จะเห็นว่าเทคโนโลยีระบบรันเคนแบบใช้ความร้อนต่ำนั้น เป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพในการใช้พลังงานความร้อนส่วนเกินจากอุตสาหกรรม พลังงานความร้อนใต้ดิน และพลังงานแสงอาทิตย์ แต่ในประเทศไทยยังไม่มีความสามารถในการใช้เทคโนโลยีนี้ ดังนั้น การเสริมสร้างการวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีระบบรันเคนแบบใช้ความร้อนต่ำ รวมถึงการนำเทคโนโลยีเหล่านี้ไปประยุกต์ใช้จริง จะมีบทบาทสำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้พลังงานความร้อนส่วนเกินได้