Menu
Рекуперация на топлината на компресора: повторно използване на входната мощност, загубена като топлина

Рекуперация на топлината на компресора: повторно използване на входната мощност, загубена като топлина

Възстановяване на топлината от въздушни компресори: до 94% от входната мощност се превръща в използваема топлина. Приложения: отопление на помещения и топла вода; показатели за възстановяване и диапазони на периодите на изплащане.
Рекуперация на топлината на компресора: повторно използване на входната мощност, загубена като топлина

Възстановяването на топлината от компресора е практиката да се улавя отпадната топлина, която въздушен компресор отделя по време на работа, и да се използва повторно за отопление на помещения, топла вода или предварително загряване в технологични процеси.

Физиката зад възстановяването на топлината от въздушни компресори е строга: до 94 процента от електрическата енергия, подадена в компресора, се превръща в топлина, вместо да остане в сгъстения въздух.

При винтов компресор с маслено впръскване, машината, срещана в повечето компресорни помещения на заводите, основната част от тази топлина е концентрирана в масления контур, което прави улавянето ѝ необичайно лесно. Ако се третира сериозно, компресорната стая спира да бъде чисто център на разходи и започва да се държи като вторичен котел.

Къде всъщност отива входната енергия

Компресирането на въздух генерира топлина и почти цялата електрическа входна мощност на мотора в крайна сметка се превръща в топлинна енергия някъде в агрегата. За типичен винтов компресор с маслено впръскване широко цитираната разбивка изглежда така:

  • Около 72 процента се отнася от маслото, което смазва, уплътнява и охлажда компресионния елемент. Това е основната цел за възстановяване.
  • Около 13 процента се отстраняват в охладителя след компресия (aftercooler), докато сгъстеният въздух се охлади преди да влезе в разпределителната система.
  • Около 9 процента се губят в електрическия мотор и се поемат от въздушния поток за охлаждане на агрегата.
  • Приблизително 2 процента се излъчват от корпуса, а само около 4 процента остават в самия сгъстен въздух.

Сумирано, приблизително 90 до 94 процента от входната мощност е теоретично възстановима. Практическо емпирично правило: всеки киловат входна мощност на компресора предлага около 0,9 kW възстановяема топлина, докато машината е натоварена.

Два начина за улавяне на топлината

Съществуват два установени маршрута за възстановяване и те пасват на различни разположения на обекта.

  • Канализиран горещ въздух. Агрегатите с въздушно охлаждане изпускат охладителен въздух с 15 до 25°C над околната температура. Прост въздуховод с шибър, управляван от термостат, насочва този въздух през зимата в съседна работилница, склад или сушилно помещение и го отвежда навън през лятото. Това е най-евтиният вариант, улавя почти цялата отхвърлена топлина при кратък въздуховод и обикновено се изплаща най-бързо.
  • Вода чрез топлообменник. Пластинен или кожухотръбен топлообменник в масления контур загрява вода до 50 до 70°C при стандартни дооборудвания; проектирани вградени системи могат да доближат 90°C. Горещата вода се транспортира на по-големи разстояния от горещия въздух, така че този подход е подходящ за централни отоплителни вериги, линии за пране и предварително загряване на питателна вода за котли.

Отопление на помещения и топла вода: основни приложения

Отоплението на помещения доминира, защото предлагането и търсенето са в една и съща сграда: компресорът произвежда най-много топлина точно когато работи производството, а съседните халета се нуждаят от топлина през отоплителния сезон. Възстановяването за топла вода е по-подходящо там, където топлинното търсене е целогодишно. Типични примери включват:

  • Вода за измиване и почистване на място (CIP) в хранително-вкусови и напиткови предприятия
  • Попълване и предварително загряване на питателна вода за котли, което намалява изгарянето на гориво при всеки котелен цикъл
  • Технологични вани, умиване на детайли и сушилни операции
  • Душове и служебни съоръжения на обекти с многосменен режим

Единственият най-голям фактор за стойността на проекта е съвпадението между предлагане и търсене. Възстановената топлина, която пристига когато няма нужда от нея, просто се отхвърля в атмосферата.

Пример изчисление: винтов компресор 75 kW

Вземете винтов компресор с маслено впръскване 75 kW, който работи 5 000 часа годишно при среден фактор на натоварване 75 процента, на обект с газов котел.

  1. Средна електрическа входна мощност: 75 kW x 0,75 = 56,25 kW.
  2. Възстановяема чрез масления контур при 72%: около 40,5 kW топлинна мощност.
  3. Годишна възстановяема енергия: 40,5 kW x 5 000 h = 202 500 kWh.
  4. Предположим, че 60 процента от тази топлина съвпада с реално търсене (отоплителен сезон плюс целогодишна топла вода): 121 500 kWh фактически използвани.
  5. Замествайки газов котел с 90% КПД се избягват 135 000 kWh газ. При приет газов тариф от 0,06 EUR/kWh това е 8 100 EUR на година.
  6. Срещу инсталационна цена за дооборудване около 12 000 EUR, типична за този клас, простият срок за възвръщаемост е около 18 месеца.

Резултатът е най-чувствителен към работните часове и съвпадението на търсенето. Обект с трисменен режим, който използва 80 процента от възстановената топлина, би свел срока за възвръщаемост до приблизително една година; едносменен обект с търсене само през отоплителния сезон може да го удължи над три години.

Типични нива на възстановяване и диапазони на възвръщаемост

  • Системи с канализиран въздух: често възвръщаемост под 12 месеца, понякога в рамките на един отоплителен сезон, тъй като хардуерът е ограничен до въздуховоди, шибър и термостат.
  • Дооборудвания маслено-към-вода: обикновено 1 до 3 години, определяни от разходите за топлообменник, тръбопроводи и интеграция.
  • Най-добри случаи: обекти с трисменен режим и целогодишно топлинно търсене, като хранително-вкусовата промишленост, химическата, текстилната и целулозно-хартиената индустрия, попадат в късата част на диапазона.
  • Слаби случаи: нисък годишен брой работни часове, търсене само в отоплителния сезон или дълги тръбни връзки между компресорната и потребителя на топлина.

Подводни камъни, които тихо подкопават спестяванията

Системите за възстановяване на топлина често се провалят тихо: компресорът продължава да произвежда въздух, докато топлообменникът се замърсява, термостатичен клапан заседне или шибърът остане в байпас след сервизно посещение. Тъй като нищо не спира производството, никой не забелязва; това е именно режимът на неизправност, който разделя реактивната срещу проактивната поддръжка.

Отнасяйте се към комплекта за възстановяване като към поддържаем актив сам по себе си: планирайте инспекция и почистване на топлообменника, проверявайте температурите на изходящата вода спрямо базова стойност и следете температурите на маслото, за да се хване дрейф рано, същата логика, която стои зад поддръжката, базирана на състоянието.

Метър за възстановена топлина, дори прост, превръща системата от акт на вяра в наблюдаемо спестяване.

Къде се вписва Fabrico

Успехът на възстановяването на топлина зависи от оперативната дисциплина и точно там Fabrico действа като база от данни в реално време.

Полево готовата CMMS на Fabrico ви позволява да регистрирате компресора и комплекта за възстановяване като активи, да планирате превантивни задачи като почистване на топлообменника и проверки на клапани, да възлагате работни поръчки от производствения под и да поддържате резервни части като уплътнения и термостатични елементи на склад.

От производствената страна, мониторингът на OEE и производството в реално време показва кога линиите действително работят, което ви казва кога има търсене на сгъстен въздух и следователно налична възстановяема топлина.

Ако сте нови в някоя от дисциплините, започнете с какво е CMMS и как се измерва общата ефективност на оборудването. Fabrico е произведен в ЕС с данни, съхранявани в ЕС, практичен аспект за европейски заводи, документиращи мерки за енергийна ефективност.

Често задавани въпроси

Колко топлина мога да възстановя от винтов компресор с маслено впръскване?

Около 72 процента от електрическия вход е възстановима само от масления контур и до приблизително 94 процента общо, ако се улавят и топлината от послеохладителя и охлаждането на мотора. Като правило: очаквайте около 0,9 kW използваема топлина на 1 kW входна мощност, докато компресорът е натоварен.

Каква температура на водата може да достави възстановяването на топлина от компресор?

Стандартните дооборудвания в масления контур доставят вода при 50 до 70°C, което покрива отоплителни вериги, вода за измиване и предварително загряване на питателна вода за котли. Целево проектираните вградени системи могат да доближат 90°C, но винаги потвърждавайте, че температурите на маслото остават в границите, определени от производителя.

Наврежда ли възстановяването на топлина на работата или надеждността на компресора?

Коректно оразмерена система не вреди. Топлината така или иначе трябва да се отстрани; възстановяването просто я пренасочва преди тя да бъде отхвърлена от охладителя. Рискът се появява само когато топлообменниците се замърсят или клапаните не работят и маслото прекалено загрява, затова комплектът трябва да има собствен график за инспекция и почистване от първия ден.

Искате компресорите, комплектите за възстановяване и графика за поддръжка да са видими в една жива система? Прочетете как Fabrico проследява престоите и вижте как база от данни в реално време поддържа енергийните проекти да дават резултат.

Fabrico е софтуер за OEE, проследяване на престоите и поддръжка. Не продаваме резервни части и не предлагаме ремонтни услуги.

Следете OEE и престоите в реално време

Последно от блога

Начертайте вашата пътна карта за надеждност
Изчислете потенциалната възвръщаемост: запазете час за демонстрация
Начертайте вашата пътна карта за надеждност
Като натиснете бутона Приемам, вие давате съгласието си за използването на `бисквитки`, докато ползвате до този уебсайт. За да научите повече за това как `бисквитките` се използват и управляват, моля, вижте нашата Политика за поверителност и Декларация за Бисквитките