Wprowadzenie do odzyskiwania ciepła ze sprężarki powietrza
Praktycznie nie ma branży, która nie wykorzystywałaby sprężonego powietrza. Ze względu na jego ogromne znaczenie dla milionów firm, często nazywane jest ono „czwartym nośnikiem energii”. W związku z tym warto zastanowić się, jak ponownie wykorzystać ciepło wytwarzane przez sprężarki powietrza. Niniejszy artykuł skupia się na technologiach odzyskiwania ciepła odpadowego w przemyśle.
Produkcja sprężonego powietrza kosztuje. Doskonale widać to na rachunkach za prąd, które odpowiadają za większość kosztów posiadania sprężarki powietrza. Ponadto energia zużywana przez sprężarkę przekłada się na 99% jej emisji CO2.
Na szczęście firmy mogą zminimalizować te koszty energii.
Przede wszystkim mogą zainwestować w energooszczędne urządzenia eliminujące nadmiar ciepła.
- Przykładem może być sprężarka z napędem o zmiennej prędkości obrotowej (VSD), która zmniejsza zużycie energii nawet o 60%.
- Ponadto przedsiębiorstwa mogą zoptymalizować swój układ sprężonego powietrza, tak aby nie marnować energii. Można to zrobić, eliminując wycieki powietrza i upewniając się, że ciśnienie robocze powietrza nie jest zbyt wysokie.
W jaki sposób można zminimalizować straty energii podczas eksploatacji takiego sprzętu?
W tym miejscu warto sięgnąć po odzyskiwanie odpadowej energii cieplnej.
Odzyskiwanie ciepła ze sprężarki
Istnieje jednak inne źródło ogromnej ilości strat, które często jest pomijane.
Sprężanie powietrza powoduje wydzielanie dużej ilości ciepła. Ciepło to jest zazwyczaj rozpraszane, aby uniknąć przegrzewania się sprężarki i zapewnić, że sprężone powietrze jest wystarczająco chłodne do jego zastosowania. W większości przypadków ciepło to po prostu rozchodzi się w otoczeniu.
Jest to szczególnie marnotrawstwo, szczególnie biorąc pod uwagę, że ponad 90% energii elektrycznej zużywanej przez sprężarkę jest przekształcane w ciepło sprężania.
Dzięki zastosowaniu w układzie sprężonego powietrza technologii odzyskiwania odpadowej energii cieplnej można odzyskać znaczną część energii zużywanej przez sprężarkę. Wiąże się to z ponownym wykorzystaniem wytworzonego ciepła w innym miejscu.
Pozwala to zmniejszyć koszty eksploatacji dzięki możliwości odzyskania ogromnej większości (do 94%) ciepła sprężania. Właśnie dlatego taki system odzyskiwania ciepła zwykle zwraca się w ciągu niespełna trzech lat.
Poznanie sposobu chłodzenia sprężarki
Przed podjęciem decyzji o zainwestowaniu w system odzyskiwania odpadowej energii cieplnej należy dokonać rozróżnienia między sprężarkami chłodzonymi powietrzem a sprężarkami chłodzonymi wodą. W pierwszym przypadku proces odzyskiwania energii jest szczególnie prosty i niedrogi, dzięki czemu można go zastosować nawet do małych sprężarek.
Odzyskiwanie energii cieplnej w przypadku sprężarek chłodzonych wodą jest nieco bardziej skomplikowane. Może wymagać montażu dodatkowych podzespołów, takich jak pompy, wymiennik ciepła (opcjonalny w większości sprężarek firmy Atlas Copco) i zawory sterujące.
Z tego względu ma to sens z ekonomicznego punktu widzenia tylko w przypadku sprężarek o mocy powyżej 22 kW. Jednak wodę chłodzącą takie sprężarki można wykorzystać do wytworzenia gorącej wody o temperaturze do 90°C, co jest idealnym rozwiązaniem, ponieważ znajduje ona zastosowanie w różnych procesach.
Zastosowania dla odzyskanego ciepła, gorącej wody lub pary
To prowadzi nas do kolejnej ważnej kwestii: jak firma może wykorzystać odzyskane ciepło?
Najbardziej oczywistym przykładem jest wykorzystanie gorącego powietrza ze sprężarki chłodzonej powietrzem do ogrzewania hali produkcyjnej lub innego obiektu. Czas potrzebny systemom ogrzewania pomieszczeń nakłada jednak ograniczenia na to zastosowanie, np. przy niskiej temperaturze na zewnątrz.
Wśród innych zastosowań można wymienić ogrzewanie gorącą wodą pralni, czyszczenie instalacji przemysłowych i zasilanie urządzeń sanitarnych.
Gorącą wodę lub parę ze sprężarki chłodzonej wodą można różnorodnie wykorzystać w wielu różnych branżach.
Za przykłady mogą służyć następujące sektory i zastosowania:
- przemysł motoryzacyjny (różne procesy produkcyjne),
- przemysł farmaceutyczny (suszenie i sterylizacja),
- produkcja żywności i napojów (pasteryzacja, suszenie i czyszczenie),
- przemysł tekstylny (barwienie),
- przemysł chemiczny (różne procesy rafineryjne),
- przemysł elektroniczny (sterylizacja w pomieszczeniach czystych)
- i wiele innych.
Ile można zaoszczędzić dzięki układowi odzyskiwania ciepła ze sprężarki powietrza?
Istnieje możliwość prognozowania procentowych oszczędności energii płynących z zastosowania ekologicznej technologii. Przykładem może być porównanie działania sprężarki lub osuszacza o zmiennej prędkości obrotowej z konwencjonalnym wariantem analogicznego urządzenia.
Oszczędności, jakie może przynieść układ odzyskiwania energii, zależą od wielu czynników:
- typy i rozmiary sprężarek
- częstotliwość ich uruchamiania
- typ używanego chłodzenia
- układ sprężonego powietrza,
- możliwości wykorzystania odzyskanego ciepła przez firmę.
W większości przypadków oszczędności są jednak znaczne, a niektóre systemy odzyskiwania energii zwracają się nawet po upływie zaledwie roku.
Dodatkową korzyścią jest fakt, że taki system nie tylko obniża koszty produkcji, ale może również znacząco zmniejszyć emisję CO2 w firmie. To z kolei może sprawić, że taka inwestycja może zakwalifikować się skorzystania z zachęt rządowych oferowanych przy zakupie ekologicznych technologii.
Istnieje wiele powodów, dla których warto przejść na system odzyskiwania energii odpadowej. Nadal nie masz pewności, jakie będą korzyści dla Twojej firmy? Spotkaj się z przedstawicielem firmy Atlas Copco, który udzieli wszystkich potrzebnych informacji.