Trvalá udržateľnosť a efektívnosť sú v tomto odvetví nevyhnutné. V súčasnosti nepochybne patria medzi najvýznamnejšie výzvy, ktorým čelia výrobcovia a prevádzkovatelia systémov. Výroba procesného vzduchu si však vo svojej podstate vyžaduje relatívne vysoké množstvo energie. V procese sa uvoľňuje veľké množstvo tepelnej energie, ktorá je známa pod pojmom „procesné teplo“. Vzniká nielen v generovanom prietoku vzduchu, ale aj pod protihlukovým krytom, a to v dôsledku tepelných strát z motora, tlmiča a kompresora. V minulosti sa toto teplo využívalo len zriedka.
Spoločnosť AERZEN, výrobca vysokovýkonných kompresorov, dlhodobo vyvíja inovatívne riešenia na praktické využitie tepelnej energie. Spoločnosť preto ponúka prevádzkovateľom čistiarní špičkovú technológiu s využitím stlačeného vzduchu a primerané systémy na spätné získavanie tepla z jedného zdroja.
Potenciálne úspory, ktoré by mohla priniesť inštalácia systému spätného získavania tepla, sú obrovské: až 85 percent tepelnej energie sa dá ľahko použiť v iných procesoch,ako je ohrev vody, sušenie alebo predohrev vzduchu v horáku. Predíde sa tak aj energetickým stratám, napr. stratám, ktoré vznikajú pri odvádzaní teplého vzduchu. Spätné získavanie tepla teda predstavuje cielenú úsporu energie so šetrením zdrojov.
Investičné náklady na systém spätného získavania tepla sú relatívne nízke a úspora energie ich rýchlo vykompenzuje. V starších čistiarňach môže byť systém zavedený dodatočne a optimalizovaný bez toho, aby museli na inštaláciu vynaložiť veľa času a peňazí. Spoločnosť AERZEN vám rada pomôže pri implementácii jednotlivých riešení. Spätné získavanie tepla môže byť zavedené v celom rade procesov a použití:
Cieľom každého projektanta čistiarne je znížiť náklady prostredníctvom čo najefektívnejšieho využitia energie v rámci procesu. V oblasti výroby stlačeného vzduchu je spätné získavanie tepla jednoduchým spôsobom, ako túto výzvu splniť. Aby sme pochopili, prečo pracujúci kompresor generuje tepelnú energiu a ako sa táto energia dá využiť, pozrieme sa na princíp činnosti vzduchového kompresora:
Veľké množstvo odpadového tepla, ktoré je produkované pri tvorbe stlačeného vzduchu, nehovorí nič o účinnosti stroja. Je to vedľajší produkt, ktorý nevyhnutne vzniká pri výrobe procesného vzduchu. Prevádzkovatelia čistiarní si dlho neuvedomovali jeho obrovský energetický potenciáli. Teplo sa spravidla vyrába dvoma rôznymi spôsobmi: buď pri, stláčaní nejakého média, alebo prostredníctvom odpadového tepla (chladiaceho vzduchu) z motora, fázy a tlmiča a odpadového vzduchu z chladiča oleja.
Stroje, ako sú skrutkové kompresory a dúchadlá s rotačným piestom, stlačujú nasávaný okolitý vzduch pomocou skrutiek alebo rotačných piestov. Táto forma stláčania vzduchu je termodynamický proces, ktorý ohrieva nasávané médium, napríklad vzduch alebo plyn. Z fyzikálneho hľadiska sa v rámci procesu premieňa elektrická energia na energiu tepelnú. V prípade použitia kompresorov môže procesný plyn dosiahnuť teplotu až 280 °C.
Logickým prístupom k spätnému získavaniu tepla z procesného vzduchu je použitie výmenníkov tepla. Keď sú v prietoku vzduchu integrované tepelné výmenníky, môže nimi prechádzať médium (napríklad voda), ktoré sa môže zohriať na vopred stanovenú teplotu, pričom sa súčasne z prietoku vzduchu odvádza teplo. Zohriata voda sa dá opätovne použiť ako procesná alebo úžitková voda alebo môže byť privádzaná do systému ústredného kúrenia. Spoločnosť AERZEN ponúka na tento účel precízne navrhnuté výmenníky tepla, ktoré konvertujú maximálne množstvo prenosného tepla s minimálnymi tlakovými stratami.
Ďalšia tepelná energia sa tvorí pod protihlukovým krytom zostavy prostredníctvom radiácie z motora, olejového chladiča, kompresorového stupňa, rotačného piestového stupňa, potrubia a tlmiča. Aj tento vysoko zohriaty chladiaci vzduch sa dá prakticky využiť. Teplo sa dá konsolidovať v odpadových vzduchových kanáloch integrovaných v zostave a prepraviť ako vykurovací vzduch do priľahlých miestností alebo dielní. Výstup s reguláciou teploty môže prietok vzduchu regulovať tak, aby bola dosiahnutá jednotná okolitá teplota. Ak kúrenie nie je potrebné (napr. v lete), prebytočné teplo sa môže odvádzať von.
Čistenie odpadových vôd je kľúčovým sektorom spoločnosti Aerzener Maschinenfabrik. Rodinná firma je globálnym hráčom v tejto oblasti a pre zákazníkov z celého sveta neustále vyvíja riešenia, ktoré šetria zdroje a sú šetrné k životnému prostrediu. Zaoberá sa výberom optimálnej technológie strojov „na mieru“ aj koncepciou na spätné získavanie tepla. V čistiarňach odpadových vôd sa zostavy bežne používajú na prevzdušňovanie prevzdušňovacích nádrží. V tomto procese sa prietok vzduchu s tlakom približne 1 bar generuje pomocou dúchadiel s rotačným piestom, turbodúchadiel a kompresorov od spoločnosti AERZEN, ktoré pracujú spoločne alebo ako samostatné zostavy. Prietok vzduchu prechádza do prevzdušňovacích nádrží („biológia“ čistiarne). Rozhodujúcu úlohu v dôležitom kroku procesu - v biologickom čistení odpadových vôd - hrá kyslík obsiahnutý vo vzduchu.
Najväčšie percento celkových nákladov na energiu predstavuje pre čistiareň odpadových vôd generovanie prietoku vzduchu. Prevzdušnený úspor v tejto oblasti je preto mimoriadne vysoký. Možnosti sú nespočetné: len jeden kompresor s výkonom 22 kW dokáže uspokojiť potreby vykurovania rodinného domu.
Mnohé úspešné výsledky spoločnosti Aerzener Maschinenfabrik naznačujú, ako možno energetickú bilanciu čistiarne odpadových vôd výrazne zlepšiť implementáciou riešení na spätné získavanie tepla a výberom optimálnej technológie stroja pre každé použitie. Tu nájdete niekoľko príkladov:
Ďalším príkladom vysokoefektívneho spätného získavania tepla realizovaného v spolupráci so spoločnosťou AERZEN je čistiareň odpadových vôd Essen-Kupferdreh. Čistiareň používa na prívod vzduchu do prevzdušňovacích nádrží štyri dúchadlá s rotačným piestom. Vďaka inštalácii výmenníka tepla na zväzky rúr čistiareň teraz prakticky a efektívne využíva odpadové teplo z dúchadiel. Premenená energia z komponentu teraz dodáva tepelnú energiu do vykurovacieho systému a vyrovnávacej nádrže na teplú vodu. Výsledné úspory sú obrovské: samotné spätné získavanie tepla pomáha čistiarni Essen-Kupferdreh ušetriť ročne viac ako 30 000 EUR.
Vďaka použitiu výmenníka tepla nebolo nutné v čistiarni odpadových vôd Wertach v Bavorsku inštalovať nový horák na ohrev vody z kotla. V čistiarni Wertach sa pri základnom pracovnom zaťažení používajú dve dúchadlá Delta s nemennými rýchlosťami. Ak sa požiadavky zvýšia (napr. počas sezóny, keď oblasť vo veľkom navštevujú turisti a lyžiari), aktivuje sa tretie dúchadlo s premenlivou rýchlosťou.
Vzduch s teplotou 68 °C, ktorý vygeneruje proces kompresie, sa pomocou doskového výmenníka tepla vzduch-voda ochladí na teplotu pod 30 °C. Výsledná delta v hodnote takmer 40 °C sa teda môže použiť na akumuláciu vody z kotla vykurovacieho systému. Integrovaný výmenník tepla je vybavený profilmi optimalizovanými z hľadiska prietoku a negeneruje skoro žiadnu stratu tlaku v prietoku procesného vzduchu.
Ak ohrievanie nie je potrebné (napr. v lete), ľahko sa dá vypnúť. Vďaka mechanickému ventilu v potrubí je časť vzduchu alebo celé množstvo vzduchu nasmerované priamo do prevzdušňovacích nádrží a neprechádza cez výmenník tepla. Týmto spôsobom možno spotrebu neustále riadiť a spätne získavať teplo. V čistiarni Wertach pomáha spätné získavanie tepla ušetriť približne 1 850 litrov vykurovacieho oleja ročne. Viac informácií o tejto téme nájdete v článku s názvom „Efektívny ohrev strateným teplom“ v našom zákazníckom časopise.
V rámci projektu modernizácie a obnovy čistiareň odpadových vôd Filderstadt-Bonlanden, ktorá bola postavená v 60. rokoch v nemeckej spolkovej krajine Bádensko-Württembersko, v spolupráci so spoločnosťou AERZEN vybavila štyri kompresory s rotačnými piestami Delta Hybrid systémom na spätné získavanie tepla v snahe splniť prísne environmentálne požiadavky.
Kombinácia zostáv zásobuje 100 % stlačený vzduch bez oleja a absorbentov na prevzdušňovanie prevzdušňovacích nádrží vysoko energeticky efektívnym spôsobom. Prevádzka bez oleja a absorbentov pre čistiareň znamená úspory v oblasti servisu a údržby aj vyššiu spoľahlivosť procesu pre zariadenie. Po dokončení modernizačných opatrení systém pomocou odsávania cirkuluje okolitý vzduch zohriaty zo strojov a následne ho využíva na vykurovanie ďalších technických miestností.
Avšak najväčšie úspory čistiareň získala po namontovaní výmenníka tepla na zväzky rúr v hlavnom potrubí systému. V tepelnom výmenníku je teplo odvádzané z prietoku procesného vzduchu a používa sa na ohrev vody. Náklady na ohrev vody by sa teda mohli úplne eliminovať. Viac informácií o spätnom získavaní tepla v čistiarni Filderstadt-Bonlanden nájdete v našom zákazníckom časopise v článku s názvom „Každý kilowatt je optimálne využitý“.
Pneumatická doprava zahŕňa prepravu sypkého tovaru, ako je múka, prášok, piesok alebo cement, pomocou vzduchu. Používa sa v mnohých priemyselných odvetviach, ako je spracovanie potravín, sypkého tovaru, chemikálií a materiálov. Na vytvorenie požadovaného prietoku vzduchu sa často používajú kompresory, dúchadlá a kompresory rotačnými piestami od spoločnosti AERZEN. V tomto procese je možné dosiahnuť veľmi vysokú teplotu výstupného vzduchu.
Nasávaný okolitý vzduch s obvyklou teplotou približne 20 °C, môže v dôsledku kompresie dosiahnuť teplotu až 280 °C, napríklad pri použití so skrutkovými kompresormi. Procesný vzduch sa musí často ochladzovať, aby nedošlo k poškodeniu prepravovaného sypkého tovaru pri vysokej teplote. Teplo sa zo stlačeného vzduchu môže odvádzať pomocou výmenníka tepla a môže sa použiť na vykurovanie, ohrev vody alebo ako procesné teplo. V závislosti od konštrukcie je strata tlaku v dôsledku inštalácie výmenníka tepla 1 až 3 % vo vzťahu k absolútnemu tlaku na vstupe do chladiča. Výsledný nárast hnacieho výkonu motora je nominálny v porovnaní s množstvom energie ušetrenej vďaka výmenníku tepla.
Pred rozhodnutím o obstaraní riešenia na spätné získavanie tepla treba zvážiť niekoľko faktorov.
Po prvé, treba skontrolovať podmienky konštrukcie. Je dôležité, aby boli zdroj odpadového tepla a chladič umiestnené blízko seba. Ak sú príliš ďaleko, projekt by mal zohľadniť energetické straty spôsobené dopravou a vyššie náklady na potrubie. Ak si preprava a skladovanie tepla vyžaduje priveľa úsilia, je potrebné počítať s vyššími investičnými nákladmi. Medzi zdrojom odpadového tepla čistiarne a chladičom musí navyše Δ T dosahovať aspoň 5 - 10 k, aby sa inštalácia na spätné získavanie tepla vyplatila.
Vo všeobecnosti by sa dalo povedať, že spätné získavanie tepla je obzvlášť výhodné, keď sa používa s veľkými zostavami a pri neustálej prevádzke výrobných procesov. Systém spätného získavania tepla sa však môže vyplatiť aj v prípadoch, keď je odpadové teplo nižšie, ale pracovné zaťaženie je vyššie. V zásade je spätné získavanie tepla výhodnejšie vtedy, keď v je prevádzka zostáv čo najplynulejšia.
Veľké množstvo energie potrebnej na výrobu stlačeného vzduchu sa dá spätne získať a rôznymi spôsobmi využiť. Na základe technológií a odborných znalostí spoločnosti AERZEN možno navrhnúť nové projekty v oblasti čistenia odpadových vôd a pneumatickej dopravy, ktoré využívajú tepelnú energiu na vykurovanie miestností, hál alebo vody (technologickej alebo úžitkovej vody) alebo na konkrétne fázy v rámci výrobného procesu. K dispozícii je veľký počet rozličných typov použitia.
Existujúce čistiarne sa dajú modernizovať aj jednoduchými prostriedkami, ktoré zvýšia ich účinnosť. V tejto oblasti ponúka spoločnosť AERZEN svojim zákazníkom široké portfólio služieb, napríklad 24-hodinovú telefonickú informačnú službu,diagnostiku stroja a AERaudit, v rámci ktorého pracovníci servisu vypracujú plán na modernizáciu čistiarne.
A s pomocou kalkulačky spoločnosti AERZEN na výpočet vetrania miestnostimôžu nájsť technici a majitelia čistiarní odpadových vôd primerane navrhnutý výmenník tepla pre svoju elektráreň.
STRÁNKY NA TÉMU ODPADOVEJ VODY:Úprava vody a čistenie odpadovej vody | Výkony prevádzkovateľov čistiarní odpadových vôd | Prípadové štúdie | Performance³ | Wastewater treatment guide | Kalkulačka výkonu
