Рекуперация энергии в компрессорных установках

Многие компрессорные установки производят значительное и часто неиспользуемое некоторое количество энергии в виде утилизации, например, тепла от компрессора. В крупных отраслях промышленности затраты на электроэнергию могут составлять 80% от общей стоимости производства сжатого воздуха. Однако эта энергия может быть восстановлена, что, в свою очередь, сэкономит Вам много денег.

Что такое рекуперация отходов в компрессорных установках?

При сжатии воздуха он накапливает некоторое количество теплоты. Перед тем, как сжатый воздух поступит в трубопроводы, тепло выделяется и превращается в отработанное тепло. Для каждой установки сжатого воздуха необходимо предусмотреть достаточно надежную охлаждающую систему. Охлаждение может осуществляться либо с помощью наружного воздуха, либо с помощью водяной закрытой или открытой системы охлаждения с городской водой/технической водой.

Крупная промышленная компрессорная установка, которая потребляет 500 кВт за более 8000 часов работы в год, за год будет потреблять электроэнергию в 4 млн кВт*ч. Возможности преобразования значительного количества отработанного тепла в горячую воду или в горячий воздух стали реальностью. До 94% энергии, подаваемой в компрессор, можно извлечь, например, в виде горячей воды 90 °С из безмасляных винтовых компрессоров. Этот факт свидетельствует о том, что принятие мер по рекуперации энергии быстро обеспечивают существенную отдачу.

Возврат инвестиций на рекуперацию энергии обычно составляет 1-3 лет. Кроме того, энергия, восстанавливаемая с помощью замкнутой системы охлаждения, улучшает условия работы компрессора, надежность и срок службы благодаря уравновешенному уровню температуры и качеству охлаждающей воды, но это не все преимущества. Скандинавские страны в некотором роде являются первопроходцами на этой арене, и рекуперация энергии стала стандартной практикой уже довольно давно для компрессорных установок. Большинство промышленных компрессоров от крупных производителей теперь поставляются с оборудованием для утилизации отработанного тепла.

Как вычислить потенциал рекуперации?

Законы физики утверждают, что почти вся энергия, подаваемая на компрессорную установку, преобразуется в тепло. Чем больше энергии, которую можно восстановить и использовать в других процессах, тем выше общая эффективность системы.

Формула для определения количества рекуперируемой энергии

W=[(K1хQ1)+(K2xQ2)]xTR

Восстановленная энергия в кВт*ч/год:
Экономия в год: (руб)
TR = Время, затрачиваемое на рекуперацию (часов/лет)
K1 = часть TR с загруженным компрессором (часов/лет)
K2 = часть TR с отключенным компрессором (часов/лет)
Q1 = Мощность охлаждения при включенном компрессоре (кВт)
Q2 = Мощность охлаждения при отключенном компрессоре (кВт)
ep = Стоимость электроэнергии (руб/кВт*ч)
η = Нормальная эффективность источника тепла (%)

Во многих случаях степень рекуперации тепла может превышать 90%, если энергия, получаемая при охлаждении компрессорной установки, эффективно используется. Решающими факторами являются функция системы охлаждения, расстояние до точки потребления, а также степень потребности в энергии. При больших тепловых потоках продажа восстановленной тепловой энергии — это возможность, которую нельзя упускать. Поставщик электроэнергии может быть потенциальным клиентом, и инвестиции и доставка могут быть легко согласованы.

Как восстановить энергию в системе с воздушным охлаждением?

Рекуперация энергии компрессорных установок не всегда приводит к нагреву, когда это требуется и часто, а не в достаточных количествах. Количество восстановленной энергии будет меняться со временем, если компрессор будет работать с переменной нагрузкой. Для того, чтобы рекуперация была возможной, необходим соответствующий относительно стабильный спрос на тепловую энергию. Восстановленная отработанная тепловая энергия лучше всего используется для дополнения энергии, подаваемой в систему. Таким образом, восстановленная энергия всегда используется, когда компрессор работает. Одним из вариантов применения рекуперированной тепловой энергии воздушного компрессора с воздушным охлаждением является отопление зданий. Нагретый охлаждающий воздух распределяется по зданию с помощью вентилятора.

Когда дополнительное отопление не требуется, горячий воздух выбрасывается в атмосферу либо автоматически с помощью термостата, либо вручную с помощью воздушной заслонки. Ограничивающим фактором является пространство между компрессорами и зданием, которое необходимо нагреть. Это расстояние должно быть закрытым (предпочтительно расстояние между прилегающими зданиями). Рекуперация энергии воздуха более распространена для малых и средних компрессоров. Извлечение отработанного тепла из компрессорных систем воздушного охлаждения обычно требует небольших инвестиций.

Как восстановить энергию в системе с водяным охлаждением?

Охлаждающая вода из компрессора с водяным охлаждением с температурой до 90 °C может дополнять систему нагрева воды. Если для стирки, чистки или душа используется горячая вода, скорее всего имеется бойлер с горячей водой. Энергия, выделяемая из системы сжатого воздуха, образует дополнительный источник тепла, который уменьшает нагрузку на котел, экономит топливо для отопления и потенциально может привести к установке котла меньшего объема.

Предварительные требования для рекуперации энергии из компрессоров сжатого воздуха различаются в зависимости от типа компрессора. Стандартные безмасляные компрессоры легко модифицируются для рекуперации энергии. Этот тип компрессора идеально подходит для интеграции в систему нагрева воды, так как он обеспечивает температуру воды (90 °C), необходимую для эффективного извлечения энергии. Маслозаполненные компрессоры затруднительно использовать в таком процессе, так как наличие масла существенно ограничивает эту возможнотсь В центробежных компрессорах уровни температуры обычно ниже из-за более низкого отношения давления на ступень сжатия, тем самым рекуперация тепла несущественна.

Рекуперация энергии отработанной охлаждающей воды подходит для компрессоров с мощностью электродвигателя свыше 10 кВт. Процесс рекуперации тепла из воды требует более сложной установки, чем регенерация энергии в воздухе. Основное оборудование состоит из жидкостных насосов, теплообменников и регулирующих клапанов.

Тепло может также подаваться в отдаленные здания с использованием относительно небольших диаметров труб (40-80 мм) без значительных потерь тепла. Высокая начальная температура воды означает, что отработанная энергия может использоваться для повышения температуры возвращаемой воды из котла с горячей водой. Отработанное тепло от компрессоров в обрабатывающей промышленности также может использоваться для повышения температуры процесса. Также можно использовать винтовые компрессоры с воздушным охлаждением с масляной смазкой для сброса воды и ее последующим возвратом. Для этого требуется теплообменник в масляном контуре, и система будет обеспечивать температуру воды при более 50 ° — 60 °, ниже, чем у безмасляных компрессоров.

//Счетчик копирования Email