Zrównoważony rozwój i wydajność są nieodzowne w przemyśle i bez wątpienia stanowią jedno z najważniejszych wyzwań stojących dziś przed producentami i operatorami instalacji. Jednak wytwarzanie powietrza procesowego wymaga stosunkowo dużego nakładu energii. Uwalnia to dużą ilość energii cieplnej, tzw. ciepła procesowego. Znajduje się ono zarówno w wytwarzanym strumieniu powietrza, jak i pod osłoną akustyczną poprzez ciepło wytwarzane przez silnik, tłumiki i sprężarki. W przeszłości często pozostawało niewykorzystane.
AERZEN, jako producent wysokowydajnych sprężarek, od dłuższego czasu opracowuje innowacyjne rozwiązania w celu racjonalnego wykorzystania energii cieplnej. W ten sposób firma oferuje operatorom instalacji najlepszą technologię do sprężonego powietrza i skrojone na miarę systemy do odzyskiwania ciepła z jednego źródła.
Potencjał oszczędności wynikający z montażu instalacji odzysku ciepła jest ogromny: Aż do 85% energii cieplnej można w prosty sposób wykorzystać do innych procesów, np. do ogrzewania wody, procesów suszenia, wstępnego podgrzewania powietrza w palniku.Straty energii przykładowo przez odprowadzanie ogrzanego powietrza na zewnątrz.Odzyskiwanie ciepła oznacza zatem ukierunkowane i efektywne zasoby gwarantujące oszczędność energii.
Koszty inwestycji w system odzyskiwania ciepła są stosunkowo niskie i szybko zwracają się dzieki oszczędności energii. Bez większych nakładów można zmodernizować i zoptymalizować również starsze instalacje. Firma AERZEN z przyjemnością wspiera swoich klientów indywidualnymi rozwiązaniami. Odzyskiwanie ciepła można wykorzystywać w szerokim zakresie procesów i zastosowań:
Celem każdego konstruktora instalacji jest redukcja kosztów poprzez jak najwydajniejsze wykorzystanie energii wprowadzanej do procesu. W sektorze produkcji sprężonego powietrza odzysk ciepła jest nieskomplikowanym sposobem na sprostanie temu wyzwaniu. Aby zrozumieć, dlaczego podczas pracy sprężarki wytwarzana jest energia cieplna i w jaki sposób można ją wykorzystać, warto przyjrzeć się zasadzie działania sprężarki powietrza:
Duża ilość ciepła odpadowego powstającego podczas produkcji sprężonego powietrza nie mówi nic o wydajności maszyn. Ciepło odpadowe jest produktem ubocznym, który powstaje podczas generowania powietrza procesowego. Znajdujący się w nim ogromny potencjał energetyczny był przez długi czas niedostrzegany przez operatorów instalacji. Zasadniczo rozgrzewanie odbywa się na dwa różne sposoby: pierwszy to sprężanie medium przez urządzenie, drugi to ciepło odpadowe (powietrze chłodzące) z silnika, stopnia i tłumika oraz powietrze z chłodnicy oleju.
Niektóre maszyny, takie jak sprężarki lub dmuchawy rotacyjne, sprężają powietrze zasysane z otoczenia za pomocą śrub lub tłoków obrotowych. Sprężanie powietrza jest procesem termodynamicznym, w którym zasysane medium, np. powietrze lub gaz, nagrzewa się. W ujęciu fizycznym energia elektryczna jest tutaj przekształcana w energię cieplną. Przy zastosowaniu sprężarek możliwe jest rozgrzanie gazu procesowego aż do 280°C.
Do odzysku ciepła z powietrza procesowego wskazane jest stosowanie wymienników ciepła: Poprzez wbudowanie wymiennika ciepła w strumień powietrza, woda przepływająca przez wymiennik ciepła może być podgrzana do zadanej temperatury. Równocześnie ciepło oddaje strumień powietrza. Podgrzana woda może być dalej wykorzystana jako woda procesowa lub użytkowa bądź wprowadzona do instalacji centralnego ogrzewania. AERZEN oferuje specjalnie w tym celu stworzone wymienniki ciepła, które przetwarzają maksymalną możliwą do przeniesienia ilość ciepła przy najmniejszych możliwych stratach ciśnienia.
Kolejna energia cieplna jest wytwarzana pod osłoną dźwiękową urządzenia przez promieniowanie z silnika, chłodnicy oleju, sprężarki lub tłoków obrotowych, rurociągów lub tłumika. W praktyczny sposób można wykorzystać również mocno ogrzane powietrze chłodzące: Wbudowane w sprężarkę kanały powietrza wylotowego mogą gromadzić ciepło i transportować je jako powietrze grzewcze do sąsiednich pomieszczeń lub hal fabrycznych. Sterowany temperaturą wylot reguluje przepływ powietrza w taki sposób, aby uzyskać równomierną temperaturę w pomieszczeniu . Przykładowo jeśli w okresie letnim nie ma potrzeby korzystania z ogrzewania, zbędne ciepłe powietrze odprowadzane jest na zewnątrz.
Zestawy Oczyszczanie ścieków jest główną specjalizacją działalności firmy AERZEN Maschinenfabrik. Rodzinne przedsiębiorstwo jest światowym graczem na polu oczyszczania ścieków i przez cały czas opracowuje dla swoich klientów z całego świata nowe kompleksowe rozwiązania, które oszczędzają zasoby i środowisko naturalne. Obejmuje to nie tylko wybór „szytej na miarę”, optymalnej technologii, lecz również koncepcji odzyskiwania ciepła. Sprężarki stosowane są w oczyszczalniach ścieków najczęściej do napowietrzania reaktorów biologicznych. Dmuchawy rotacyjne, dmuchawy turbo i sprężarki AERZEN jako samodzielne jednostki lub w zespołach maszynowych wytwarzają przepływ powietrza o ciśnieniu ok. 1 bar. Następnie powietrze wtłaczane jest do reaktora biologicznego (tzw. biologii instalacji). Tlen doprowadzony w powietrzu jest kluczowy dla ważnego etapu procesu biologicznego oczyszczania ścieków.
Biorąc pod uwagę całkowite koszty energetyczne oczyszczalni ścieków, największy udział ma w nich oczywiście wytwarzanie strumienia powietrza. Dlatego też w tym procesie potencjał oszczędności jest największy. Skutkuje to ogromnym potencjałem: Sprężarka o mocy 22 kW może pokryć zapotrzebowanie na ciepło domu jednorodzinnego.
Liczne sukcesy firmy Aerzener Maschinenfabrik pokazują wyraźnie, w jaki sposób zastosowanie rozwiązań z zakresu odzysku ciepła i dobór optymalnej technologii maszynowej mogą znacznie poprawić bilans energetyczny oczyszczalni ścieków. Przedstawiamy kilka przykładów:
Również w oczyszczalni ścieków Essen-Kupferdreh zrealizowano wysokowydajny odzysk ciepła w instalacji we współpracy z AERZEN. Oczyszczalnia ścieków wykorzystuje cztery dmuchawy rotacyjne do zaopatrywania reaktora biologicznego w powietrze. Poprzez zainstalowanie płaszczowo-rurowego wymiennika ciepła, ciepło odpadowe z dmuchaw jest wykorzystywane racjonalnie i efektywnie: Przetworzona energia urządzenia zasila energią cieplną system grzewczy i zbiornik buforowy ciepłej wody użytkowej. W rezultacie powstają ogromne oszczędności: Tylko dzięki procesowi odzysku ciepła w Essen-Kupferdreh można zaoszczędzić ponad 30 000 EUR kosztów energii rocznie.
W oczyszczalni ścieków Wertach w Bawarii zastosowanie wymiennika ciepła umożliwiło rezygnację z instalacji nowego palnika do ogrzewania wody kotłowej. W Wertach użytkowane są do podstawowej obsługi dwie maszyny Delta Blower o stałej liczbie obrotów. Przy zwiększonym zapotrzebowaniu, np. w trakcie sezonu, przy dużej liczbie turystów lub amatorów sportów zimowych, dołączana jest trzecia dmuchawa o zmiennej liczbie obrotów.
Powstałe w procesie sprężania powietrze o temperaturze 68°C jest schładzane do temperatury 30°C przy pomocy płytowego wymiennika ciepła powietrze–woda. Oznacza to, że powstała w ten sposób różnica temperatury wynosząca prawie 40°C może być wykorzystana do zasilania wody kotłowej dla systemu grzewczego. Zintegrowany z systemem wymiennik ciepła jestwyposażony w profile zoptymalizowane pod względem przepływu i praktycznie nie powoduje utraty ciśnienia w powietrzu procesowym.
Jeśli nie ma potrzeby ogrzewania (np. latem), wówczas wykonuje się proste przełączenie: Mechaniczna klapa zamontowana w rurach kieruje powietrze w całości lub częściowo do reaktora biologicznego, omijając wymiennik ciepła – w ten sposób w każdej chwili możliwe jest elastyczne i zorientowane na zapotrzebowanie sterowanie i odzyskiwanie ciepła. W Wertach dzięki odzyskowi ciepła osiągnięto oszczędność oleju opałowego w wysokości ok. 1850 litrów rocznie. Dalsze informacje na ten temat można znaleźć w naszym magazynie dla klientów „Efektywne ogrzewanie stratami ciepła”.
Ze względu na zaostrzone przepisy dotyczące ochrony środowiska w wybudowanej w latach 60. oczyszczalni ścieków w Filderstadt-Bonlanden w Badenii-Wirtembergii, w ramach projektu modernizacji i przebudowy przy współpracy AERZEN, cztery hybrydowe sprężarki rotacyjne Delta Hybrid zostały wyposażone w system odzysku ciepła.
Zespół agregatów dostarcza w sposób efektywny i energooszczędny sprężone powietrze w 100% wolne od olejów i materiałów absorpcyjnych do systemu napowietrzającego reaktor biologiczny. Brak zawartości olejów i materiałów absorpcyjnych oznacza nie tylko oszczędności w konserwacji i serwisie, lecz również bezpieczeństwo procesu w instalacji. Po przeprowadzeniu modernizacji ogrzane przez maszyny powietrze z otoczenia jest przekazywane za pomocą systemu wyciągowego do ogrzewania pomieszczeń technicznych.
Znaczące oszczędności przyniosło jednak wyposażenie głównego rurociągu systemu w płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła. W wymienniku ciepła z powietrza procesowego pobierana jest energia cieplna wykorzystywana następnie do ogrzewania wody. Pozwala to na zaoszczędzenie całkowitych kosztów produkcji ciepłej wody. Więcej informacji o odzyskiwaniu ciepła w oczyszczalni ścieków Filderstadt-Bonlanden można znaleźć w naszym magazynie dla klientów w artykule „Optymalne wykorzystanie każdego kilowata”.
Odzysk w transporcie pneumatycznym, np. w przemyśle spożywczym, materiałów sypkich, chemicznym lub materiałów budowlanych, polega na transportowaniu za pomocą powietrza materiałów sypkich, takich jak mąka, pył, piasek lub cement. Do wytwarzania strumienia powietrza często wykorzystywane są sprężarki, dmuchawy i sprężarki rotacyjne AERZEN. Tym samym możliwe jest osiągnięcie bardzo wysokiej temperatury na wylocie powietrza.
Powietrze z otoczenia, które najczęściej ma temperaturę ok. 20°C jest zasysane i w wyniku procesu sprężania może osiągnąć temperaturę do 280°C – na przykład w zastosowaniu ze sprężarkami śrubowymi.
Aby chronić transportowany materiał przed wysokimi temperaturami należy często schładzać powietrze procesowe. Z pomocą wymiennika ciepła sprężone powietrze może oddać energię cieplną, którą można potem wykorzystać do celów grzewczych, ogrzewania wody lub jako ciepło procesowe. W zależności od konstrukcji, straty ciśnienia w wyniku montażu wymiennika ciepła wynoszą 1-3% w stosunku do bezwzględnego ciśnienia wlotowego do chłodnicy końcowej. Wynikająca z tego zwiększona moc silnika nie ma więc żadnego wpływu na energię zaoszczędzoną przez wymienniki ciepła.
Zanim podejmie się decyzję o zakupie urządzenia do odzyskiwania ciepła, należy wziąć pod uwagę pewne czynniki.
Po pierwsze należy przeanalizować warunki konstrukcyjne: Jeśli są one od siebie mocno oddalone, należy uwzględnić straty energii spowodowane transportem i zwiększone koszty linii. Jeżeli nakłady na transport lub magazynowanie ciepła są wysokie, należy zasadniczo liczyć się również z wyższymi kosztami inwestycyjnymi. Aby instalacja systemu odzyskiwania ciepła była opłacalna, w układzie pomiędzy źródłem ciepła odpadowego a radiatorem powinna znajdować się również ΔT o wartości co najmniej 5-10 k.
W zasadzie można stwierdzić, że zastosowanie odzysku ciepła jest korzystne w przypadku większych obiektów i procesów produkcyjnych realizowanych w sposób ciągły. . Jednakże system odzysku ciepła może opłacać się również w przypadku małej ilości ciepła odpadowego, a dużej wydajności. Zasadniczo odzysk ciepła jest tym bardziej opłacalny, im dłużej pracują urządzenia.
Duże zapotrzebowanie na energię wykorzystywaną do produkcji sprężonego powietrza można odzyskiwać i wykorzystywać na wiele sposobów. Dzięki technologiom i fachowej wiedzy firmy AERZEN nowe projekty w zakresie oczyszczania ścieków lub transportu pneumatycznego mogą być opracowane w taki sposób, aby energia cieplna była wykorzystywana do ogrzewania pomieszczeń, hal lub do produkcji ciepłej wody (wody procesowej lub użytkowej) lub do innych etapów produkcji. Możliwe są różne zastosowania.
W prosty sposób można również zmodernizować i zwiększyć wydajność istniejących instalacji. AERZEN oferuje swoim klientom w tym zakresie szeroki wachlarz usług, np. 24-godzinny serwis informacyjny, Diagnostyka maszyny lub AERauditpodczas którego pracownik serwisu przygotowuje plan modernizacji instalacji. Z pomocą kalkulatora wentylacji technicy i właściciele oczyszczalni ścieków mogą również sami znaleźć odpowiedni wymiennik ciepła dla swojej instalacji.
STRONY DOT. OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW NA ŚWIECIE:
Uzdatnianie wody i ścieków | Świadczenia dla operatorów oczyszczalni ścieków | Przykłady zakresu zastosowania | Performance³ | Przewodnik w zakresie oczyszczania ścieków | Kalkulator efektywności
