Egyedi bordáscsöves hőcserélő légkompresszor hulladékhő hasznosításához
Sok gyárban a légkompresszor minden nap órákig üzemel, csendben végzi a dolgát az üzem sarkában. Szelepeket, szerszámokat, csomagolósorokat, gyártóberendezéseket lát el sűrített levegővel, de meglepően sok energiát is kidob hő formájában. Éppen ezért a kompresszoros hővisszanyerés egyre nagyobb figyelmet kapott. Az Atlas Copco megjegyzi, hogy a kompresszorok által felhasznált elektromos energia több mint 90%-a kompressziós hővé alakul, míg Kaeser azt állítja, hogy az ipari légkompresszorba kerülő elektromos energia lényegében 100%-a hőként kerül valahol a rendszerbe, és ennek a hőnek nagyon nagy része hasznos célokra hasznosítható.
Itt válik nagyon praktikus megoldássá a bordás csöves hőcserélő. Az ötlet egyszerű: ahelyett, hogy hagyná, hogy a kompresszor hője eltűnjön a légkörben, a rendszer ezt a hőt egy másik légáramnak vagy folyadékáramnak adja át, amely ténylegesen felhasználható az üzemben. A bordás cső kialakítása különösen jól működik, ha a levegő az egyik közeg, mivel a bordák növelik a hőátadó felületet, és hatékonyabban mozgatják a hőt a cső-oldali folyadék és a környező levegő között. Az Amerikai Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának gőz- és folyamatfűtési{6}}referenciái külön kiemelik, hogy a bordás csöves hőcserélőket általában levegő felmelegítésére használják szárítási és térfűtési alkalmazásokban, és pontosan ezért illeszkednek olyan természetesen a kompresszoros hővisszanyerő projektekhez.
Valódi ipari felhasználásban a légkompresszor hőjét két általánosan elterjedt módon lehet visszanyerni. Az első az, hogy felfogja a léghűtéses kompresszor meleg távozó levegőjét, és egy másik, hőt igénylő területre irányítja. A Kaeser ezt egy egyszerű módszernek írja le a térfűtéshez, amely légcsatornák és vezérlők használatával a felmelegedett levegőt műhelyekbe, raktárakba vagy közeli helyiségekbe juttatja. A második módszer a hő visszanyerése egy vízbe vagy a folyamat{4}}folyadékhurokba, majd a forró folyadékot egy másik hasznos célra átengedi egy hőcserélőn. Az Atlas Copco elmagyarázza, hogy a vízhűtéses
Sok növény számára a bordás csöves hőcserélő vonzó, mert a visszanyert energiát azonnal hasznossá alakítja: felmelegített levegővé. Például egy gyár visszanyerheti a hőt a kompresszor olajhűtőjéből vagy a hűtő{1}}vízhurokból, a forró folyadékot egy bordázott csőtekercsen keresztül juttathatja el, és ventilátor segítségével a környező levegőt átfújja a bordákon. Az eredmény egy meleg levegő, amelyet a hidegebb hónapokban egy műhelybe, egy szárító helyiségbe, egy friss-levegős-feldolgozó egységbe vagy egy gyártási területbe juttathatunk. Emiatt a rendszer kevésbé érzi magát energiahatékonysági-kiegészítőnek-, és inkább egy olyan üzemi berendezésnek, amely minden nap, amikor a kompresszor működik, ellensúlyozza az egyéb fűtési igényeket. A DOE kompresszorrendszerekre vonatkozó útmutatása szerint a kompresszor hulladékhője hatékonyan felhasználható a helyiségek fűtésére és a folyamatvíz-fűtésére, gyakran vonzó megtérüléssel, mivel a hőt amúgy is termelik.
Ami a bordás csőstílust különösen alkalmassá teszi, az maga a levegő természete. A levegő viszonylag rossz hőátadó közeg-a vízhez képest, ezért a csupasz csövek gyakran nem elegendőek, ha kompakt, hatékony tekercset akarunk. A lamellák hozzáadásával a hőcserélő sokkal nagyobb érintkezési felületet nyer a levegő oldalon, ami javítja a teljesítményt anélkül, hogy az egységet túlságosan nagyra tenné. Ez az oka annak, hogy a bordás csöves tekercseket olyan széles körben használják légfűtőkben, csatornafűtőkben, töltőlevegő-egységekben és szárítóberendezésekben. A kompresszoros hővisszanyerő rendszerben ugyanez az elv segít az alacsony költségű hulladékhőnek stabil és használható meleg technológiai levegő árammá alakításában.
A jó kompresszor hővisszanyerő kialakítása nem csak magáról a hőcserélőről szól. Az egész rendszert megfelelően össze kell hangolni. Kaeser hangsúlyozza a kompresszorból elérhető hő és a folyamathoz ténylegesen szükséges hő közötti termikus egyeztetés fontosságát. Ez a pont többet számít, mint azt sokan gondolják. Ha a kompresszor csak szakaszosan működik, de a fűtési igény folyamatos, előfordulhat, hogy a visszanyert hő önmagában nem elegendő. Ha a rendelkezésre álló víz hőmérséklete túl alacsony, előfordulhat, hogy a bordás csőtekercset elhagyó levegő nem elég meleg az alkalmazáshoz. És ha a tekercset csak találgatás alapján választják ki, az eredmény nagy nyomásesés, gyenge légáramlás vagy kiábrándító kimeneti hőmérséklet lehet. Egy jól megtervezett rendszernek egyensúlyban kell tartania a kompresszor üzemidejét, a rendelkezésre álló hőt, a folyadék hőmérsékletét, a légáramlást és a céllevegő-{8}}kikapcsolási feltételeket.
A másik ok, amiért ezek a rendszerek figyelmet érdemelnek, a megtakarítás mértéke. Az Atlas Copco szerint a kompressziós hő akár 94%-a is visszanyerhető, Kaeser szerint pedig a hő akár 96%-a is hasznosítható megfelelő körülmények között. Ezek nem ígéretek minden telepítésre, de megmutatják, hogy a kompresszorok hővisszanyerése miért az egyik legpraktikusabb energiaprojekt egy gyárban. Ahelyett, hogy új tüzelőanyagot égetne el, vagy minden fűtési feladathoz elektromos fűtőtestet adna hozzá, az üzem újra felhasználhatja a kompresszor teljesítményfelvételén keresztül már egyszer kifizetett hőt.
Üzem{0}}üzemeltetői szempontból ez a legerősebb érv a bordás csöves hőcserélő mellett az ilyen típusú rendszerekben. Ez nem egy elbűvölő felszerelés. Általában nem kerül reflektorfénybe. De segít abban, hogy a kompresszor tiszta áramfogyasztóból részleges energiaforrássá váljon. Csökkentheti a fűtési költségeket, javíthatja a rendszer általános hatékonyságát, és jobban kihasználhatja a már minden nap működő berendezéseket. Sok esetben a legokosabb fűtés egy gyárban egyáltalán nem az új hő. Ez az a hő, ami már ott volt, és arra vár, hogy visszanyerjék és megfelelően használják fel.
