Регенерация тепла от сжатия воздуха

Ниже приведен отрывок из статьи Регенерация тепла за счет сжатия воздуха Дипак Веталь, менеджер по маркетингу безмасляных винтовых, центробежных компрессоров и компрессоров высокого давления, Atlas Copco Compressors. Полную версию можно прочитать в Интернете или в сентябрьском номере журнала Химическая обработка .

Производители сталкиваются с более строгими требованиями по ограничению выбросов углекислого газа. Утилизация побочного тепла сжатого воздуха — это один из шагов, который могут предпринять технологические предприятия, чтобы помочь сократить выбросы CO2 и риск штрафов за несоблюдение новых экологических стандартов. Это также снизит общую стоимость жизненного цикла.

При сжатии воздуха электрическая энергия, используемая для сжатия воздуха, преобразуется в тепло. Однако это не единственный источник энергии при сжатии воздуха. Еще одним важным источником является влажность воздуха, поступающего на вход компрессора. После сжатия эта влага конденсируется в жидкость по мере того, как воздух охлаждается в промежуточном и дополнительном охладителе. В процессе охлаждения этого воздуха скрытая теплота конденсации выделяется в охлаждающую воду. (Количество скрытой теплоты конденсации зависит от температуры и относительной влажности всасываемого воздуха.)

Процесс сжатия воздуха включает в себя несколько моментов, когда тепло вырабатывается и передается в систему водяного охлаждения. Часть тепла сжатия передается охлаждающей воде вокруг элементов сжатия через рубашки охлаждения элементов; значительное количество тепла выделяется в систему водяного охлаждения охладителей. Кроме того, тепло, отводимое от горячего масла в масляном радиаторе, отводится в систему водяного охлаждения.

Процент рекуперируемой электроэнергии зависит от условий работы компрессора. Температура всасываемого воздуха, относительная влажность, температура воды и давление играют важную роль.

Некоторая энергия теряется из-за неэффективности двигателя, излучения таких компонентов, как элемент и охладитель, а также в виде остаточного тепла и тепла конденсации, остающегося в выходящем воздухе.

Если мы объединим все эти факторы в общий вид (рис. 1), то в результате в типичных промышленных условиях мы сможем рекуперировать 90–95 % потребляемой электроэнергии. А в конкретных условиях возможно восстановление более 95%. Система рекуперации энергии использует эту энергию для производства горячей воды.

Основы восстановления энергии

Компрессоры, оснащенные технологией рекуперации энергии, имеют модифицированный контур охлаждающей воды, гарантирующий рекуперацию максимально возможного количества энергии при максимально возможной температуре. Охлаждающий контур проходит через масляный радиатор, затем через рубашки компрессионных элементов и, наконец, через охладители. Температура воды, выходящей из компрессора с рекуперацией энергии, может достигать 194 °F; температуру можно регулировать в соответствии с технологическими требованиями.

Блок управления, специально разработанный для систем рекуперации энергии (рис. 2), может передавать рекуперированную энергию, обеспечивая при этом оптимальную защиту компрессора. Блок управления устанавливается между воздушным компрессором и отдельным контуром охлаждающей воды, создавая полностью независимый и замкнутый контур рекуперации энергии.

Блок управления рекуперацией энергии может управлять расходом рекуперируемой энергии и воды нескольких компрессоров — вплоть до максимального предела подаваемой энергии. Устройство часто поставляется с несколькими функциями безопасности, системой деаэрации, клапаном сброса давления и расширительным клапаном, который регулирует давление в системе водоснабжения.

Продолжайте читать…

Вы можете прочитать полную статью о процессе и преимуществах рекуперации тепла от компрессоров здесь. Чтобы узнать больше о линейке компрессоров Atlas Copco и предлагаемой ими экономии энергии, свяжитесь с нашими экспертами сегодня или оставьте комментарий ниже.