Odzysk ciepła z instalacji sprężonego powietrza

Spółka ALMiG Kompressoren GmbH z siedzibą w Köngen jest wiodącym dostawcą inteligentnych systemów sprężonego powietrza. Dzięki ich ekonomiczności i efektywności energetycznej są one ważnym czynnikiem produkcyjnym i zyskownym dla każdego klienta. Odzysk ciepła oferuje potencjały oszczędności energii, które były dotychczas niedoceniane w tym kontekście. Podczas gdy coraz więcej klientów docenia zalety kompresorów śrubowych z regulacją prędkości, niewielu zastanawia się nad dalszymi efektami synergii ich stacji sprężonego powietrza. Wykorzystanie ciepła odpadowego jest tutaj ważnym punktem wyjścia, ponieważ energia zużywana przy wytwarzaniu sprężonego powietrza jest całkowicie przekształcana w energię cieplną. Zbyt często energia ta jest niewykorzystana i odprowadzana do powietrza wylotowego, mimo że może być wykorzystana do innych celów, np. jako uzupełnienie ogrzewania budynków lub do wstępnego podgrzewania zimnej wody. Około 72% ciepła wytwarzanego w sprężarce powietrza jest oddawane do oleju chłodnicy oleju i doskonale nadaje się do odzysku ciepła.

W związku ze zmianą lokalizacji firmy Kurt Kauffmann Technische Federn GmbH, firma ALMiG została poproszona o wsparcie przy modernizacji istniejącej instalacji sprężonego powietrza. Podczas pomiarów i analizy starej instalacji przy użyciu systemu bilansu energetycznego ALMiG szybko stało się jasne, że tylko nowy system sprężonego powietrza firmy ALMiG Kompressoren GmbH może zapewnić firmie Kurt Kauffmann Technische Federn GmbH optymalny potencjał zaopatrzenia i oszczędności energii według najnowszego stanu techniki. W tym czasie zakład zużywał ponad 800 MWh energii elektrycznej rocznie - ogromną ilość energii, którą w dużej części można odzyskać, co stanowi znaczny potencjał oszczędności.

Nowy system sprężonego powietrza musiał spełniać wszystkie wymagania dotyczące bezpieczeństwa eksploatacji, a jednocześnie być ekonomiczny. Ponadto potencjały oszczędności energii, które można indywidualnie regulować, takie jak regulacja prędkości i odzysk ciepła, powinny być przedstawione w sposób przejrzysty i wymierny, aby kompleksowa koncepcja energetyczna uzasadniała inwestycję w nowy system sprężonego powietrza.

Koncepcja opracowana przez ALMiG obejmowała nie tylko kompresor z regulacją prędkości i dwa dodatkowe kompresory o stałej prędkości, ale również rozwiązanie do wykorzystania ciepła odpadowego i odzysku ciepła. Ponieważ już w fazie planowania nowego zakładu produkcyjnego przewidziano osobne pomieszczenie dla stacji sprężonego powietrza, warunki wyjściowe do realizacji tych opcji były doskonałe. Szyb piwniczny potrzebny do dopływu powietrza został zwymiarowany z zapasem, dzięki czemu zapewnione jest wystarczające zasilanie kompresorów w powietrze do sprężania i chłodzenia. Ponadto wszystkie kompresory miały być podłączone do kanału wylotowego. Ten kanał wylotowy umożliwia, za pomocą klapy obiegowej, sezonową regulację temperatury stacji - zimą ciepłe powietrze wylotowe jest wykorzystywane do ogrzewania, latem jest kierowane na zewnątrz, aby utrzymać temperatury w pomieszczeniu.

Równie ważny wkład w oszczędność energii miał wnieść odzysk ciepła. Wszystkie trzy kompresory miały być wyposażone w zintegrowany system odzysku ciepła, aby wykorzystać większość ciepła odpadowego oleju. Około 70% ciepła powstającego podczas sprężania miało być pobierane z odpowiednich obiegów olejowych za pomocą płytowych wymienników ciepła. W ten sposób uzyskana woda grzewcza może być zasilana do systemu grzewczego w zimie i wykorzystywana przez cały rok do ogrzewania wody sanitarnej.

Pomysł został przedstawiony podczas spotkania z firmą Kurt Kauffmann Technische Federn GmbH. Koncepcję można było obrazowo przedstawić na przykładzie własnej instalacji sprężonego powietrza ALMiG, w której zainstalowany jest również odzysk ciepła do podgrzewania wody użytkowej. Za pomocą programu obliczeniowego dodatkowo symulowano, jakie oszczędności kosztów można osiągnąć dzięki zastosowaniu zintegrowanego odzysku ciepła. Na podstawie czynników takich jak typ kompresora, moc znamionowa, godziny pracy, pożądana temperatura wody i cena oleju opałowego można przewidzieć ilość podgrzanej wody, zaoszczędzoną ilość oleju opałowego, a tym samym oszczędności kosztów oleju opałowego i redukcję bilansu CO2.

Nowa stacja sprężonego powietrza firmy Kurt Kauffmann GmbH składa się z trzech kompresorów śrubowych, z których dwa nieregulowane pracują jako maszyny obciążenia podstawowego oraz jedna maszyna z regulacją prędkości, która ze swoją zmienną wydajnością pokrywa szczytowe zapotrzebowanie na sprężone powietrze. Wraz z uruchomieniem nowych kompresorów zainstalowano również elektryczny zawór kulowy, który oddziela stację sprężonego powietrza od sieci sprężonego powietrza w okresach przestoju, minimalizując tym samym straty spowodowane nieszczelnościami.