Комплексное решение по рекуперации тепловой энергии при эксплуатации воздушных компрессоров «Атлас Копко»

Как известно большинство промышленных предприятий используют в производстве сжатый воздух, но мало кто задумывается, что всего лишь 15% полезной энергии остается в сжатом воздухе, а остальная преобразуется в тепло. Без использования систем рекуперации данное тепло выбрасывается в атмосферу, а зачастую еще требуется и система вентиляции, которая несет дополнительные издержки для предприятий в виде потребителя электроэнергии.

В виду высоких энергозатрат на производство сжатого воздуха, системы рекуперации от «Атлас Копко» – это то, что помогает промышленным предприятиям улучшить эффективность своего производства за счет сокращения потребления электроэнергии, газа, мазута либо других ресурсов. Важное значение так же имеет то, что применение систем рекуперации позволяет значительно уменьшить срок окупаемости всего парка компрессорного оборудования. Даже при использовании самых эффективных воздушных компрессоров срок окупаемости составляет 2-3 года. При покупке компрессорного оборудования со встроенной системой рекуперации срок окупаемости может составить менее одного года.

После сжатия воздуха в компрессоре образуется воздушно-масляная смесь, после чего масло отделяется от сжатого воздуха в маслосепараторе. Сжатый воздух поступает в добавочный охладитель, охлаждается и оступает в воздушную магистраль предприятия, а масло поступает в масляный охладитель. При использовании системы рекуперации тепловая энергия, в виде горячего масла, рекуперируется в дополнительном теплообменнике, который устанавливается перед радиатором охлаждения масла. Для того, что бы при не полном снятии тепловой энергии в системе рекуперации компрессор не перегревался, в масляном контуре установлен дополнительный терморегулирующий клапан, который открывается при превышении заданной температуры, масло поступает в радиатор компрессора и там доохлаждается до нужной температуры.

Охлаждение масла требуется от температуры 120 °С до температуры 80-90 °С (зависит от загрузки компрессора). Поэтому подогрев сетевой воды может быть выполнен по требуемому температурному графику, например, 90/50 или 60/40 °С.

Рассмотрим эффективность работы такой системы при использовании компрессора производительностью 900 нм³/ч с потребляемой мощность установки около 78 кВт.

Удельный расход энергии на производство 1000 нм³ сжатого воздуха составляет:

УРЭ = G_сж.в.·/ N_э ·1000 = 78 кВт / 900 нм³/ч ·1000=86,7 кВтч / тыс. нм³ = 24,28 кг у.т/тыс. нм³

Актуальная стоимость электрической энергии для промышленных потребителей составляет примерно 0,12 $/кВтч. Таким образом, затраты на производство 1000 нм³ составят:

З_э.э. = УРЭ·0,12 $/кВтч = 86,7 кВтч / тыс. нм³·0,12 $/кВтч = 10,4 $/ тыс. нм³

Тепловая мощность, которую возможно рекуперировать для данной компрессорной установки составляет 66 кВт.

При замещении производства тепловой энергии от собственной котельной экономия за счет снижения потребления природного газа составит:

Э_с.п. = Q_т/ (Q_н^р η_к) · 3600 = 66 кВт / (29,3 МДж/ кг.у.т·0,95) ·3600 = 8,53 кг у.т/ч = = 9,45 кг у.т/тыс. нм³.

А при работе компрессора, например, 6000 ч/год экономия природного газа составит ориентировочно 56,7 т.у.т/год или 11,9 тыс. $/год с учетом тарифа на природный газ для юридических лиц на уровне 240 $/тыс. м³.

При замещении покупаемой тепловой энергии у энергоснабжающей организации (например, РУП «Минскэнерго») с актуальным тарифом около 47 $/Гкал, годовая экономия будет еще больше:

Э_пок. = Q_т·47$/Гкал = 66 кВт · 47$/Гкал = 2,67 $/ч · 6000 ч/год = 16 тыс. $/год.

Аналогичные системы уже внедрены на многих предприятиях Республики Беларусь - ОАО "Брестский электромеханический завод", ОАО "Теплоприбор", ОАО Борисовский завод Автогидроусилитель, ОАО "ЛМЗ Универсал", ООО "Машиностроительное предприятие "КОМПО" и др.

Например, на ОАО "ЛМЗ Универсал" установлена система нагрева воды для обеспечения горячего водоснабжения. Общая тепловая мощность системы рекуперации составляет 360 кВт. Нагретая вода используется на душевые, а так же в столовой на санитарно-бытовые нужды.

Существует множество задач, на которые можно направить рекуперированную энергию:

- нагрев воды для ГВС;

- отопление в виде нагрева воды и подачи её в радиаторы или калориферы;

- конвекционный обогрев помещений с помощью систем воздуховодов непосредственно от системы воздушного охлаждения компрессора;

- подогрев оборотной воды в котельных и другие технологические нужды.

Однако не все из перечисленных вариантов применения будут максимально эффективны в реальных условиях каждого производства. За время внедрения систем рекуперации на предприятиях были выработаны основные принципы, как это должно работать. Так как компрессор зачастую работает посменно и в течение времени может изменяться его загруженность, систему рекуперации нельзя использовать как единственный источник тепла. Наиболее распространенное исполнение – использование систем рекуперации совместно с внешними источниками тепла либо использование совместно с баками аккумуляторами. Кроме того нежелательно использовать системы рекуперации только на отопление, так как эффективность снижается за счет сезонного использования, только в отопительный период, который как правило составляет 5-6 месяцев в году.

Специалисты компании «Энергопро» на протяжении длительного времени занимаются внедрением систем рекуперации на предприятиях Республики Беларусь и за это время накопили богатый опыт по получению максимального эффекта от систем рекуперации энергии при использовании воздушных компрессоров «Атлас Копко». На сегодняшний день есть решения по внедрению систем рекуперации как с имеющимися на предприятии компрессорами – это использование внешних блоков рекуперации, так и с новыми компрессорами, где масляно-водяной теплообменник и система автоматики уже встроены в компрессор на заводе изготовителе.

Зачастую у инженерно-технических специалистов предприятий возникает вопрос, какое дополнительное оборудование потребуется для реализации всего проекта по внедрению системы рекуперации. Решение данного вопроса взяла на себя компания Атлас Копко и с 2015г. появилось комплексное решение по рекуперации тепловой энергии от воздушных компрессоров Атлас Копко. Полностью законченное решения включает в себя компрессор с дополнительным встроенным теплообменником (масло-вода), бак аккумулятор для нагрева и хранения горячей воды в комплекте с циркуляционным насосом и системой автоматики, а так же гибкие трубопроводы и муфты для соединения всех элементов системы.

Таким образом, применение систем рекуперации дает возможность повысить эффективность работы любого производства.

Системы рекуперации тепла позволяют:

- снизить себестоимость выпускаемой продукции, за счет экономии энергоресурсов;

- уменьшить срок окупаемости нового компрессорного оборудования;

- увеличить срок службы компрессорного оборудования за счет улучшения системы охлаждения;

- обеспечить предприятие альтернативным источником тепловой энергии, не требующим дополнительных энергоресурсов.

Шведский концерн Атлас Копко, являясь признанным мировым лидером в области компрессоростроения, обладает более чем 140-летним опытом в решении вопросов, связанных со сжаты воздухом. Концерн постоянно занимается разработкой и внедрением самых эффективных решений в области энергосбережения, постоянно улучшая характеристики своего оборудования и расширяя его перечень. На сегодняшний день Атлас Копко может обеспечить любое предприятие основным и вспомогательным оборудованием для производства сжатого воздуха – воздушные компрессоры (маслосмазываемые, безмасляные), осушители, фильтры, ресиверы, системы трубопроводов, системы рекуперации, а так же оборудование для производства газов – генераторы азота и кислорода. Не маловажным фактором так же является квалифицированная поддержка данного оборудования на всех стадиях, включая подбор, поставку, монтаж, наладку и эксплуатацию. В Беларуси поставки оборудования Атлас Копко, запасных частей и расходных материалов, а так же сервисное обслуживание осуществляет ЗАО «Энергопро». Сотрудничество с ведущими мировыми производителями и более чем 20-летний опыт работы компании на белорусском рынке позволяют предлагать проверенные и эффективные решения, соответствующие самым высоким требованиям современного производства.