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압축기 시스템에서의 에너지 회수

Energy Recovery Compressors Compressed Air Wiki Compressor Installations

압축공기를 생산하는 많은 설비들은 폐 에너지 회수 형태라는 중요하며 자주 이용되지 않는 에너지 절감 가능성을 제공합니다. 규모가 큰 산업에서는 에너지 비용이 총 압축공기 생산 비용의 80%에 달할 수 있습니다. 하지만 많은 에너지를 회수하여 큰 비용을 절약할 수 있습니다.

압축기 설비의 폐에너지 회수는 무엇입니까?

압축기 시스템의 열 에너지 회수, 다이어그램
공기가 압축되면 열이 발생합니다. 압축공기가 배관 시스템으로 분배되기 전, 열 에너지는 추출되어 폐열이 됩니다. 각 압축공기 설비에 대해 충분하고 신뢰할 수 있는 냉각수 용량이 검토되어야 합니다. 냉각은 외기 또는 도시용수, 증기 또는 개방 또는 폐쇄형 시스템의 공정수를 사용하는 냉각수 시스템에 의해 이루어질 수 있습니다.

 연간 8,000시간 이상 500kW를 소비하는 대규모 산업의 압축기 중심 플랜트는 연간 에너지 소비가 400백만 kWh를 사용합니다. 실제로 뜨거운 공기나 물을 통해 상당량의 폐열을 회수할 수 있는 가능성이 있습니다. 예를 들어 무급유식 스크류 압축기에서 90°C의 뜨거운 물을 회수하는 것처럼 압축기에 공급된 에너지의 94%를 회수할 수 있습니다. 이 사실은 에너지 절약이 신속하게 실질적인 수익으로 이어지는 것을 보여줍니다. 에너지 회수를 통한 투자 수익 회수는 1–3년으로 비교적 짧은 시간 안에 가능합니다. 또한 몇 가지의 예를 들면, 폐쇄형 냉각 시스템으로부터 회수된 에너지는 균등한 온도와 높은 냉각수 품질로 인해 압축기의 작동 조건, 신뢰성 및 서비스 수명을 향상시켜줍니다. 이 분야에서는 북유럽 국가들이 선두에 서 있으며 압축기 설비에서 에너지 회수는 이제 표준으로 자리를 잡았습니다. 주요 공급업체의 많은 중대형 압축기는 현재 폐열 회수를 위한 표준 장비에 적합하도록 제작되고 있습니다.

회수 가능성은 어떻게 계산합니까?

물리학 법칙은 압축기 설비로 공급되는 거의 모든 에너지가 열로 변환된다고 규정합니다. 더 많은 에너지가 회수되어 다른 공정에서 사용할 수 있는 에너지가 많을수록 시스템의 전반적인 효율성이 향상됩니다.

a formula for dimensioning
회수된 에너지(kWh/년):
연간 절감액: (€)
TR = 회수된 에너지 수요 시간(시간/년)
K1 = 로딩된 압축기 포함 TR 부분(시간/년)
K2 = 오프로딩된 압축기 포함 TR 부분(시간/년)
Q1 = 로딩된 압축기 포함 사용 가능 냉각수 동력(kW)
Q2 = 오프로딩된 압축기 포함 사용 가능 냉각수 동력(kW)
ep = 에너지 가격 수준(€/kWh)
η = 일반 열원 효율성(%)

많은 경우 압축기 설비 냉각으로 확보한 에너지가 효율적으로 활용될 수 있다면 열 회수율이 90%를 초과할 수 있습니다. 냉각 시스템 기능, 소비 지점까지의 거리 및 열 요구 사항 정도와 연속성은 모두 결정적인 요소로 작용합니다. 열 흐름의 규모가 큰 경우 회수된 열 에너지를 판매할 수 있다는 가능성을 무시해서는 안 됩니다. 전기 에너지 공급업체가 잠재적인 고객이 될 수 있으며 투자, 2차 주문 및 인도를 안정적으로 협상할 수 있습니다. 몇 가지 공정으로 에너지 회수를 조율하여 비용 절감 기회도 확보할 수 있습니다.

공냉식 시스템에서 에너지를 어떻게 회수합니까?

압축공기 설비로부터의 에너지 회수는 필요하거나 또는 종종 충분한 양만큼이 발생하는 것은 아닙니다. 압축기 부하가 가변적인 경우 시간이 지남에 따라 회수되는 에너지 양이 달라집니다. 회수가 가능하도록 하려면 상대적으로 안정적인 열 에너지 수요가 필요합니다. 회수된 폐열 에너지는 시스템에 에너지를 추가로 공급하는 데 가장 적합합니다. 그런 방식으로 압축기가 작동할 때 발생하는 사용 가능한 에너지가 항상 활용됩니다. 낮은 온도 대비 상대적으로 높은 공기 흐름을 발생시키는 공냉식 압축기 옵션은 직접적인 난방 또는 배터리를 예열시킬 수 있습니다. 가열된 냉각 공기는 팬을 사용하여 분배됩니다.

건물에 열이 추가로 필요하지 않는 경우 뜨거운 공기는 온도 조절기를 통해 자동으로 대기로 배출되거나 공기 댐퍼를 수동으로 제어하여 대기에 배출됩니다. 제한 요소는 압축기와 난방이 필요한 건물 사이의 거리입니다. 이 거리는 제한되어야 합니다(인접한 건물 사이 정도의 거리가 권장됨). 또한 재생 가능성은 추운 계절로 인해 제한될 수 있습니다. 공기로 운반되는 에너지 회수는 중소 규모 압축기에 더 일반적입니다. 압축공기 냉각 시스템의 폐열 회수는 분배로 인한 손실이 적고 투자 비용이 거의 들지 않습니다.

수냉식 시스템에서 에너지를 어떻게 회수합니까?

온도가 최대 90°인 수냉식 압축기 냉각수는 온수 가열 시스템을 보완할 수 있습니다. 세탁, 청소 또는 샤워에 온수를 사용하는 경우 일반 기저 부하 온수 보일러가 계속 필요합니다. 압축공기 시스템에서 회수한 에너지는 보일러의 부하를 줄이고 난방 연료를 절약하며 더 작은 보일러를 사용할 수 있도록 하는 보조 열원을 형성합니다. 압축공기 압축기의 에너지를 회수하는 전제 조건은 압축기 유형에 따라 부분적으로 다릅니다. 표준 무급유 압축기는 에너지 회수를 위해 손쉽게 수정할 수 있습니다. 이런 유형의 압축기는 효율적인 에너지 회수에 필요한 수온(90°C)을 제공하므로 온수 가열 시스템 통합에 안성맞춤입니다. 급유식 압축기에서 압축 공정에 사용되는 오일은 냉각수 온도를 높일 수 있는 가능성을 제한하는 요소입니다. 원심 압축기에서 압축 단계당 압축 비율이 낮기 때문에 일반적으로 온도 수준이 낮으며 그 결과 회수 정도가 제한됩니다. 수인성 폐기 에너지 회수는 전기 모터 동력이 10kW 이상인 압축기에 가장 적합합니다. 수인성 폐기 에너지 회수는 공수 폐기 에너지 회수보다 더욱 복잡한 설비가 필요합니다. 기본 장비는 유체 펌프, 열 교환기 및 조절 밸브로 구성됩니다. 수인성 에너지 회수를 사용하면 많은 열 손실 없이 비교적 작은 파이프 직경(40-80 mm)으로 멀리 떨어진 건물에 열을 분배할 수 있습니다. 초기 수온이 높은 것은 온수 보일러에서 나오는 환원수 온도를 높이기 위해 폐기 에너지를 사용할 수 있음을 의미합니다. 따라서 정상적인 열원은 주기적으로 꺼지고 압축기의 폐열 회수 시스템으로 교체할 수 있습니다. 공정 산업 압축기의 폐열은 공정 온도를 높이는 데 사용할 수도 있습니다. 또한 공냉식 오일 윤활 스크류 압축기를 사용하여 수인성 폐기 에너지 회수에 적용할 수 있습니다. 이를 위해 오일 회로에 열 교환기가 필요하고 시스템은 무급유식 압축기보다 낮은 온도(50° - 60°)에서 용수를 제공합니다.

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