Úspory energie při výrobě stlačeného vzduchu
Firma MONDO s.r.o. je v ČR již více než 15 let dodavatelem rotačních křídlových kompresorů Mattei a téměř 20 let dodavatelem zařízení pro sušení a filtraci stlačeného vzduchu Hankison. Návrhy kompresorových stanic velkých výkonů tvořených těmito stroji, určené pro významné průmyslové podniky jsou vždy koncipovány tak, aby základními parametry byly úspory energie a spolehlivost.
Spotřeba energie je spolehlivým indikátorem kvality technického řešení ve všech průmyslových odvětvích stejně, jako v evolučním vývoji v přírodě. Proto i výrobci kompresorů a zařízení pro úpravu stlačeného vzduchu hledají energeticky nejúspornější cesty k dosažení požadované kvality produktu.
Prvním významný krok v této oblasti znamenalo zavedení rotačních kompresorů (šroubové, křídlové, spirálové...) do průmyslové praxe. Na rozdíl od pístových kompresorů umožňují značně snížit provozní teplotu vyrobeného stlačeného vzduchu a využít vyšších stupňů regulace. Teplota stlačeného vzduchu na výstupu z kompresorového bloku rotačního kompresoru za běžných podmínek nepřesáhne 90 °C a proto má i vzduchový chladič, nezbytný pro další ochlazení stlačeného vzduchu, přijatelné rozměry. To umožňuje vyrobit kompresory velmi kompaktní konstrukce. Teplo, uvolněné při stlačování vzduchu, může být dále využito v podobě ohřátého vzduchu, nebo pomocí dalšího výměníku tepla použito např. k ohřevu užitkové vody s účinností až cca 80 %.
„Kompresorový chameleón“ pracuje podle potřeby
Základním aspektem pro dosažení úspor energie je ale obvykle takový způsob regulace kompresoru, který umožňuje, aby stroj vyráběl jen takové množství stlačeného vzduchu, které je požadováno na straně spotřeby. Toho standardní stroje dosahují pomocí regulačního okruhu, který ovládá sací klapku, případně odstavováním stroje do volnoběžného chodu v režimu, kdy je sací klapka zcela uzavřena. Tento způsob však neumožňuje regulaci v takovém rozsahu, jež by umožnil dosáhnout dalších významných úspor energie. Z tohoto hlediska byla prvním a zcela originálním řešením řada kompresorů OPTIMA italské firmy Mattei. Šlo o kompresory vybavené regulací umožňující přepínání pólů elektromotoru. Tak byl vlastně v jedné skříni dvourychlostní kompresor se dvěma stupni výkonnosti. V jednom režimu běžel třeba v ranní směně, ve druhém v noční - stejným způsobem, jako kdyby byly k dispozici dva samostatné stroje o různých příkonech. Dalším logickým krokem technického vývoje se staly kompresory vybavené frekvenčním měničem napájejícím elektromotor. To umožňuje měnit výkonnost kompresoru s vysokou přesností a velmi přesně kopírovat křivku spotřeby stlačeného vzduchu. Dobrým případem jsou opět nové kompresory řady OPTIMA. Takto vykazované úspory spotřeby energie jsou již velmi zřetelné.
Převratnou a bezkonkurenční změnu ve spotřebě energie přinesly kompresory MAXIMA firmy Mattei. Jejich koncepce je protipólem kompresorů napájených frekvenčním měničem. Přístroje této řady pracují při nízké frekvenci otáček 1.000 1/min a vykazují extrémně nízkou měrnou spotřebu energie - až 5,4 kW/m3/min. V praxi to znamená, že např. kompresor MAXIMA o jmenovitém příkonu 75 kW vyrobí za daných podmínek stejné množství vzduchu jako běžný kompresor o jmenovitém příkonu 90 kW! I proto byl časopisy Řízení & údržba průmyslového podniku a Czech Control Engineering vybrán jako „Produkt roku 2011“ v kategorii „Kompresory“.
Ultimátní řešení neexistuje, receptem je kombinace
Žádný ze zmíněných strojů však neposkytuje nekompromisní řešení vyhovující všem podmínkám. Optimálním řešením je pak obvykle kombinace kompresorů, kdy např. kompresor MAXIMA o příslušné výkonnosti zajistí nejlevnější výrobu základního množství stlačeného vzduchu pro stálou technologickou spotřebu a vhodně zvolený kompresor OPTIMA napájený frekvenčním měničem pokryje spotřebu stlačeného vzduchu v rozsahu proměnné spotřeby. Aby bylo možné nalézt opravdu správné řešení, je nezbytné zajistit dostatek údajů spolehlivým měřením spotřeby stlačeného vzduchu za všech technologických režimů závodu.
Vliv zařízení pro sušení a filtraci stlačeného vzduchu má na spotřebu energie tím větší význam, čím větší množství stlačeného vzduchu má být zpracováno. A to jak z hlediska elektrického příkonu, tak i z hlediska tlakové ztráty vznikající prouděním stlačeného vzduchu těmito zařízeními.
Základní zařízení pro sušení stlačeného vzduchu pracuje na principu kondenzace, kdy po ochlazení stlačeného vzduchu procházejícího aparátem na teplotu rosného bodu +3 °C se uvolněný kondenzát oddělí a odvede pryč. Zdrojem chladu pro ochlazení stlačeného vzduchu je obvykle chladivový okruh vybavený polohermetickým kompresorem. Ať je uspořádání chladivového okruhu odlišné v různých detailech, jeho kvalita je opět posuzována z hlediska energetické náročnosti. V případě velkých změn v průtoku velkého množství stlačeného vzduchu, odpovídající provozu kompresoru s frekvenčním měničem, jsou bezkonkurenčním řešením kondenzační sušicí jednotky řady HDS firmy SPX Hankison, vybavené v chladicím okruhu spirálovým kompresorem napájeným frekvenčním měničem. Tímto způsobem lze spolehlivě a s minimální spotřebou energie chladit takové množství stlačeného vzduchu, které právě prochází zařízením. Tyto energeticky úsporné kondenzační sušičky jsou vybaveny digitálním přístrojem pro zobrazení hodnoty aktuálního příkonu.
Kombinace energeticky úsporných kompresorů vybavených zařízením pro rekuperaci tepla společně s energeticky úsporným zařízením na sušení a filtraci stlačeného vzduchu prokazatelně výrazně zkracuje návratnost investice a umožní minimalizaci režijních nákladů. Potvrzují to i reference takto koncipovaných zdrojů na různých místech v ČR.
www.mondo.cz, www.matteicz.cz, www.hankison.cz
629
