Использование тепла сжатия: повышение эффективности и снижение выбросов CO₂

Ниже приведен отрывок из статьи Восстановление тепла от сжатия воздуха Дипака Ветала, менеджера по продуктовому маркетингу бесмасляных винтовых, центрифугальных и высоконапорных компрессоров, Atlas Copco Compressors. Полная версия может быть прочитана онлайн или в сентябре номере Chemical Processing.

Производители сталкиваются с более строгими мандатами по ограничению выбросов углекислого газа. Восстановление побочного тепла сжатия воздуха — один из шагов, которые заводы могут предпринять, чтобы помочь сократить выбросы CO2 и риск штрафов за невыполнение 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 один важный источник — влага, содержащаяся во всасываемом воздухе, входящем в входной клапан компрессора. После сжатия эта влага конденсируется в жидкость, когда воздух охлаждается в промежуточном и послехладнике. В процессе охлаждения этого воздуха скрытая теплота конденсации высвобождается в охлаждающую воду. (Количество скрытой теплоты конденсации зависит от температуры и относительной влажности всасываемого воздуха.)

Процесс сжатия воздуха включает несколько случаев, когда тепло генерируется и передается в систему охлаждающей воды. Часть теплоты сжатия передается в охлаждающую воду вокруг элементов сжатия через охлаждающие рубашки элементов; значительное количество тепла высвобождается в систему охлаждающей воды охладителей. Кроме того, тепло, удаляемое из горячего масла в масляном охладителе, сбрасывается в систему охлаждающей воды.

Процент восстанавливаемой электрической энергии зависит от условий работы компрессора. Температура всасываемого воздуха, относительная влажность, температура воды и давление — все играют роль.

Некоторая энергия теряется через неэффективность двигателя, через излучение компонентов, таких как элемент и охладитель, и в остаточном тепла и скрытой теплоте конденсации, остающейся в выходном воздухе.

Если мы объединим все эти факторы в общем обзоре (Рисунок 1), чистый результат заключается в том, что для типичных промышленных условий мы можем восстановить 90–95% электрической входной энергии. И в специфических условиях восстановление более 95% возможно. Система восстановления энергии использует эту энергию для производства горячей воды.

Основы восстановления энергии

Компрессоры, оснащенные технологией восстановления энергии, имеют модифицированный контур охлаждающей воды для гарантии восстановления максимально возможного количества энергии при максимально возможной температуре. Охлаждающий контур проходит через масляный охладитель, затем через рубашки элементов сжатия и, наконец, через охладители. Вода, выходящая из компрессора с восстановлением энергии, может быть горячей до 194°F; температура может быть отрегулирована для соответствия требованиям процесса.

Блок управления, специально разработанный для систем восстановления энергии (Рисунок 2), может передавать восстановленную энергию, предлагая оптимальную защиту компрессора. Блок управления устанавливается между воздушным компрессором и отдельным контуром охлаждающей воды, создавая полностью независимую и замкнутую цепь восстановления энергии.

Блок управления восстановлением энергии может управлять восстанавливаемой энергией и водяным потоком нескольких компрессоров — до своего максимального лимита поставляемой энергии. Блок часто поставляется с несколькими функциями безопасности, системой деаэрации, предохранительным клапаном и расширительным клапаном, контролирующим давление в водной системе.

Читать далее…

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