Učinkovitost otpadne topline kompresora

20.05.2024

Zračni kompresori se često koriste u industriji za kompresiju zraka iz okoline, gdje se zrak komprimira od 1 bara do najčešćeg tlaka od 6 bara, gdje se također uklanja zarobljena vlaga. Kompresija se odvija klipnim ili vijčanim kompresorima, čime se temperatura komprimiranog zraka povećava na 60°C. Trenje može uzrokovati porast temperature ulja za podmazivanje do 80°C, pa se mora ohladiti kako bi se osigurala optimalna učinkovitost.

Iskorištavanje otpadne topline zračnih kompresora

Poznato je da se čak 72% do 90% električne energije koja se koristi za zračne kompresore oslobađa kao otpadna toplina. Ako se ta toplina ne iskoristi, ona se oslobađa u atmosferu, što predstavlja gubitak energije. Istodobno, kotao na fosilna goriva može grijati vodu ili proizvoditi paru potrebnu za razne procese u postrojenju. Nažalost, otpadna toplina iz kompresora obično se ispušta u atmosferu preko otvorenog ili zatvorenog rashladnog tornja ili hladnjaka zraka ako rashladni toranj nije dostupan.

Izmjenjivači topline za povrat topline

Tipično, kompresori uključuju izmjenjivače topline kao što su cjevasti, bakreno lemljeni pločasti izmjenjivači topline, koji su popularni zbog svog kompaktnog dizajna, ili pločasti izmjenjivači topline s brtvama (GPHE), koji se lako čiste. Izbor ovisi o proizvođaču kompresora.

Prednosti korištenja topline

Iskorištavanje otpadne topline iz zračnih kompresora donosi mnoge prednosti. Smanjuje emisiju ugljika, osigurava uštede i produljuje vijek trajanja opreme. Osim toga, poboljšava kvalitetu suhog zraka koji proizvode kompresori. Sušilo iza hladnjaka zraka mora dodatno ohladiti zrak na 3°C kako bi se uklonila vlaga iz vlažnog zraka. Korištenje topline također je korisno za produljenje vijeka trajanja alata i druge opreme koja radi na komprimirani zrak, budući da vlaga u komprimiranom zraku može uzrokovati probleme u radu.

Kako prepoznati potencijalne uštede

Brojevi modela obično označavaju snagu ugrađenog motora. Na primjer, model XXX 72 YY znači 72 kW potrošnje energije. Ovaj kompresor može osigurati između 4 i 13 bara komprimiranog zraka ovisno o potrebama, uz protok komprimiranog zraka od 8,8 do 6,4 m³/min. Težina opreme je oko 1,5 tona.

Primjer:

Ako kompresor troši 72 kW električne energije 24 sata dnevno, mjesečni troškovi rada iznose 1.173 eura (72 kW x 24 sata x 0,1 eura/kWh=1.173 eura). Proizvedena toplina predstavlja 80% potrošene energije i ispušta se u atmosferu kao otpadna toplina koja se može iskoristiti.

Toplina dobivena iz komprimiranog zraka ili ulja za podmazivanje može se prenijeti na vodu, koja se zatim može koristiti u razne svrhe u postrojenju:

• Grijanje ureda ili proizvodnih prostorija
• Predgrijavanje vode u kotlu
• Topla voda za čišćenje
• Topla sanitarna voda
• Upotreba u proizvodnim procesima
• Opskrba toplom vodom za distribucijsku mrežu

Od 72 kW električne snage motora koji pokreće kompresor, oko 80% je izgubljena toplina, što znači 57,6 kW. Većinu topline apsorbira ulje za podmazivanje, a ne komprimirani zrak. Omjer je oko 90/10. U gornjem primjeru, toplina u ulju je oko 52 kW, dok je komprimirani zrak samo 6 kW (korištenje topline komprimiranog zraka nema smisla).

Iskorištavanje topline ulja za podmazivanje

Ulje za krug grijanja:
Ulje za podmazivanje: 95/90/85°C → 65/60/55°C
Grijanje vode: 80/75/70°C ← 50/45/40°C

Ulje vruće vode:
Ulje za podmazivanje: 95/90/85°C → 65/60/55°C
Grijanje vode: 80/75/70°C ← 30/25/20°C ***

*** Izlazna temperatura ulja mora biti iznad 50°C kako bi se održala željena fizikalna svojstva viskoznosti i podmazivanja, što se postiže odgovarajućom automatizacijom.

Zamjena cjevastog izmjenjivača topline

Hladnjak ulja

Pretpostavite najgore uvjete za temperature ulja i vode u rashladnom tornju.
Ulje za podmazivanje: 85°C → 55°C
Voda iz rashladnog tornja: 35°C ← 29°C (ili lokalni uvjeti)

Hladnjak zraka

Komprimirani zrak se obično izražava u volumenskom protoku kao Nm³/min. Pretpostavimo da zrak ima nešto vlage koja se može zanemariti.
Komprimirani zrak: 60°C → 40°C
Voda u rashladnom tornju: 31°C ← 29°C (ili lokalni uvjeti)

Upute proizvođača pokazuju količinu protoka komprimiranog zraka za svaki model kompresora, kao minimalni i maksimalni protok. Što je komprimirani zrak hladniji, to bolje, jer to pomaže sušiti zrak u sušilici. Sušač zraka uz pomoć rashladnog sredstva snižava temperaturu zraka na 3°C, odvodi vodu kroz ciklonski separator i zagrijava zrak svježim zrakom koji je konačno dostupan korisniku na 25-35°C i bez vlage.

Praktičan savjet

Svojstva ulja ISO VG 46 mogu se koristiti kao opći vodič pri odabiru GPHE za hlađenje ulja u kompresoru s povratom topline. Svojstva su mu takva da na 15°C gustoća iznosi 0,86 kg/dm³, a na 40°C viskoznost ulja je 40 centipoisea.

Ako i vi tražite rješenje uz pomoć pločastih izmjenjivača topline, pošaljite nam upit i rado ćemo vam pomoći.