Het concept en werkingsprincipe van warmteterugwinning bij OSG-schroefcompressoren
De Compressed Air Technology Exhibition begrijpt dat, terwijl de OSG-schroefcompressorindustrie zich inspant om de energie-efficiëntie van apparatuur te verbeteren, het hergebruik van energie door middel van warmteterugwinning uit OSG-schroefcompressoren hoog op de agenda van veel bedrijven staat. Volgens statistieken van het Amerikaanse energieagentschap is het daadwerkelijk verbruikte elektrische energie om de potentiële energie van de lucht te verhogen tijdens het draaien van een OSG-schroefcompressor slechts goed voor een klein deel van het totale energieverbruik van de compressor, ongeveer 15%. Ongeveer 85% van de elektrische energie wordt omgezet in warmte die via luchtkoeling of waterkoeling aan de lucht wordt afgegeven. Deze "overtollige" warmte die aan de lucht wordt afgegeven, heeft niet alleen gevolgen voor het milieu, versterkt het broeikaseffect en veroorzaakt warmtevervuiling. Tegelijkertijd gaat deze warmte verloren, terwijl 80% van deze verloren warmte kan worden teruggewonnen en benut, wat overeenkomt met ongeveer 60-70% van het asvermogen van de OSG-schroefcompressor.
De belangrijkste component voor warmteterugwinning bij OSG-schroefcompressoren is doorgaans de warmwaterunit van de OSG-schroefcompressor. Dit energiebesparende apparaat benut de hoge temperatuur van de olie en het gas in de compressor en zet deze energie volledig om via warmtewisseling. Door middel van energiewisseling en energiebesparende regeling wordt de warmte die tijdens de werking van de compressor ontstaat opgevangen en worden de bedrijfsomstandigheden van de compressor verbeterd. Het is een energiebesparend apparaat dat relatief efficiënt gebruikmaakt van restwarmte en geen kosten met zich meebrengt.
De warmtebron kan een oliegeïnjecteerde schroefcompressor zijn, een oliegeïnjecteerde OSG-schroefcompressor van een centrale airconditioningsinstallatie, of restwarmte van een energiecentrale of andere apparatuur in een bedrijf.
Werkingsprincipe: De thermische energie van hogetemperatuurolie en -gas tijdens de compressie wordt benut en via warmteoverdracht overgedragen aan warm water op normale temperatuur, zoals weergegeven in de afbeelding. De motor drijft de schroefmachine aan, waardoor lucht via een filter in de OSG-schroefcompressor wordt gezogen, gecomprimeerd tot hogedruklucht en gemengd met circulerende olie tot een hogedruk- en hogetemperatuurolie-gasmengsel. Dit mengsel komt in de olie-gasafscheider terecht. Nadat het olie-gasmengsel is gescheiden in olie, gas en lucht, wordt de gecomprimeerde lucht gekoeld door de nakoeler en aan de gebruiker geleverd. De circulerende olie en het gas worden in de olie-gasafscheider gescheiden, gecondenseerd tot vloeistof, vervolgens gekoeld door de voorkoeler en gefilterd door het filter, waarna ze terugkeren naar de OSG-schroefcompressor om een cyclus te voltooien. De warmwaterunit van de OSG-schroefcompressor voert hogetemperatuurolie (en hogetemperatuurgecomprimeerd gas) toe. De warmte-energie die tijdens de werking van de OSG-schroefcompressor ontstaat, wordt volledig geabsorbeerd door de thermische warmwatereenheid, waardoor de OSG-schroefcompressor tegelijkertijd wordt gekoeld.
Tijdens de langdurige, continue werking van een schroefcompressor wordt elektrische energie omgezet in mechanische energie, en mechanische energie in warmte-energie. Tijdens dit proces wordt de lucht onder hoge druk samengeperst, waardoor de temperatuur ervan sterk stijgt. Dit is een algemeen voorkomend fysisch mechanisme voor energieomzetting.
De hoge rotatiesnelheid van de mechanische schroef genereert ook wrijving en warmte. De hoge warmte die hierdoor ontstaat, wordt gemengd met de smeerolie van de OSG-schroefcompressor tot een olie/gas-mengsel dat uit de compressor wordt afgevoerd. De warmte van deze hete olie/luchtstroom is gelijk aan 1/1 van het ingangsvermogen van de compressor. 4. De temperatuur ligt doorgaans tussen 80 °C (winter) en 100 °C (zomer en herfst). Vanwege de vereisten voor de bedrijfstemperatuur van de machine wordt deze warmte-energie onnodig in de atmosfeer afgevoerd; het warmteafvoersysteem van de OSG-schroefcompressor zorgt er dus voor dat de machine aan de temperatuurvereisten voldoet.
De warmte-energie die wordt teruggewonnen via het warmteterugwinningssysteem van de OSG-schroefcompressor kan voor diverse doeleinden worden gebruikt, zowel in de productie als in de huishoudelijke warmtebehoefte.
Aanvulling en voorverwarming van ketelwater. De meeste industrieën en bedrijven gebruiken ketels in hun productieproces. Door de restwarmte van de OSG-schroefcompressor terug te winnen, kan het ketelvoedingswater, dat al een lagere temperatuur heeft, vóórdat het de ketel binnenkomt, worden verwarmd tot de gewenste temperatuur. Dit kan de brandstofkosten tijdens het gebruik van de ketel aanzienlijk verlagen.
De productie van gezuiverd water via omgekeerde osmose maakt gebruik van warmte (RO). De voedingsmiddelen-, dranken-, halfgeleider-, farmaceutische en chemische industrie gebruiken vaak grote hoeveelheden gezuiverd water via omgekeerde osmose in hun productieprocessen. Gezuiverd water moet worden geproduceerd bij een specifieke temperatuur van 25 °C. Wanneer de watertemperatuur lager is dan 25 °C in de lente, herfst en winter, moeten er investeringen in apparatuur worden gedaan en brandstof worden verbruikt om het water te verwarmen. Door de restwarmte van de OSG-schroefcompressor terug te winnen voor de productie van gezuiverd water, kan niet alleen het brandstofverbruik worden verminderd, maar ook de investeringskosten voor verwarmingsapparatuur.
Gebruik warmte voor verwarming. Veel gebieden hebben in de winter verwarming nodig, en deze warmte wordt vaak geleverd door cv-ketels. De restwarmte van de OSG-schroefcompressor wordt nu hergebruikt voor verwarming, wat niet alleen energie bespaart, maar ook het benodigde vermogen van de cv-ketel verlaagt en de investeringskosten verder reduceert.
Bij het verwarmen van de droogruimte wordt warmte gebruikt. Om de productie-efficiëntie te verbeteren, hebben coatingwerkplaatsen en spuitwerkplaatsen in de assemblage-industrie vaak verwarmde lucht nodig om de temperatuur in de droogruimte op peil te houden en het droogproces van de verf te versnellen.
Warm water voor douchen en mobiele warmwatervoorziening. Zo moet bijvoorbeeld in een productiewerkplaats worden voorzien in de douchebehoeften van de werknemers, conform de hygiënevoorschriften van het bedrijf. De restwarmte van de OSG-schroefcompressor wordt hergebruikt om warm water te verwarmen voor douchen, enzovoort.
Bovendien bleek tijdens de tentoonstelling over persluchttechnologie dat door het gebruik van warmteterugwinningssystemen of waterwarmtepompen voor OSG-schroefcompressoren de olietemperatuur van de OSG-schroefcompressor kan worden verlaagd, waardoor de kans op slijtage kleiner wordt, de smering verbetert, slijtage van de apparatuur afneemt en de levensduur van de olie wordt verlengd. Door de lagere temperatuur van de olie neemt de viscositeit toe, wat zorgt voor een betere afdichting, een grotere zuigkracht, minder lekkage en een hogere gasproductiesnelheid. De temperatuur van de OSG-schroefcompressor blijft laag, waardoor deze continu op vol vermogen kan draaien en het aantal starts bij lichte belasting met wel ≥25% afneemt. Wanneer de temperatuur in de compressorruimte tijdens bedrijf afneemt tot de omgevingstemperatuur, kunnen de bovenste koelventilator en de afzuigventilator in de machinekamer worden in- en uitgeschakeld. De verwerkingsbelasting van de nabewerkingsapparatuur wordt met 20% verminderd, wat het zuiveringseffect verbetert. Alle restwarmte van de OSG-schroefcompressor wordt gebruikt voor de productie van warm water, waardoor er geen restgas vrijkomt en het energieverbruik voor warmwaterbereiding aanzienlijk wordt verminderd.
Geplaatst op: 11 oktober 2023
