Hava Kompresörü Atık Isı Kullanımı İçin Özel Finli Borulu Eşanjör
Birçok fabrikada hava kompresörü her gün saatlerce çalışarak tesisin bir köşesinde sessizce işini yapar. Valfler, aletler, paketleme hatları ve üretim ekipmanları için basınçlı hava sağlar, ancak aynı zamanda şaşırtıcı miktarda enerjiyi de ısı biçiminde dışarı atar. Bu nedenle kompresör ısı geri kazanımı daha fazla ilgi görmeye başladı. Atlas Copco, bir kompresör tarafından kullanılan elektrik enerjisinin %90'ından fazlasının sıkıştırma ısısına dönüştürüldüğünü belirtirken Kaeser, endüstriyel hava kompresörüne giden elektrik enerjisinin esas olarak %100'ünün sistemin bir yerinde ısı olarak sonuçlandığını ve bu ısının çok büyük bir kısmının faydalı amaçlar için geri kazanılabileceğini belirtiyor.
Kanatlı borulu ısı değiştiricinin çok pratik bir çözüm haline geldiği yer burasıdır. Fikir basit: Sistem, kompresör ısısının atmosferde kaybolmasına izin vermek yerine, bu ısıyı tesiste gerçekten kullanılabilecek başka bir hava akışına veya sıvı akışına aktarır. Kanatlı boru tasarımı, ortamdan biri hava olduğunda özellikle işe yarar, çünkü kanatçıklar ısı aktarım yüzeyini arttırır ve ısının boru tarafındaki sıvı ile çevredeki hava arasında daha etkili bir şekilde taşınmasına yardımcı olur. ABD Enerji Bakanlığı'nın buhar ve proses-ısıtma referansları, kanatlı borulu ısı eşanjörlerinin, kurutma ve alan ısıtma uygulamalarında havayı ısıtmak için yaygın olarak kullanıldığını özellikle belirtmektedir; bu da tam olarak bu nedenle kompresör ısı geri kazanım projelerine bu kadar doğal bir şekilde uyum sağlar.
Gerçek endüstriyel kullanımda hava kompresöründen gelen ısı iki yaygın yolla geri kazanılabilir. Birincisi, sıcak egzoz havasını hava-soğutmalı bir kompresörden yakalamak ve onu ısıya ihtiyaç duyan başka bir alana yönlendirmektir. Kaeser bunu, ısıtılmış havayı atölyelere, depolara veya yakındaki odalara göndermek için kanallar ve kontroller kullanan, alan ısıtmanın basit bir yöntemi olarak tanımlıyor. İkinci yöntem, ısıyı bir su veya proses-sıvı döngüsüne geri kazandırmak, ardından bu sıcak sıvıyı başka bir yararlı amaç için bir ısı eşanjöründen geçirmektir. Atlas Copco, su-soğutmalı kompresör sistemlerinin ısıyı sıcak su devrelerine geri kazandırabildiğini açıklıyor ve Kaeser, kompresörlerden gelen sıvı ısıtmanın kazan tamamlama suyu, proses-akışkan ısıtma, yiyecek ve içecek süreçleri ve sıcak su servisi gibi uygulamalar için kullanılabileceğini belirtiyor.
Birçok tesis için kanatlı borulu ısı eşanjörü çekicidir çünkü geri kazanılan enerjiyi anında faydalı bir şeye, yani ısıtılmış havaya dönüştürür. Örneğin bir fabrika, ısıyı kompresör yağ soğutucusundan veya soğutma-suyu döngüsünden geri kazanabilir, bu sıcak sıvıyı kanatlı bir boru bobini aracılığıyla gönderebilir ve ortam havasını kanatçıklara üflemek için bir fan kullanabilir. Sonuç olarak, soğuk aylarda bir atölyeye, kurutma odasına, temiz-temiz hava-ekleme ünitesine veya üretim alanına sağlanabilecek sıcak hava elde edilir. Bu, sistemin bir enerji-verimlilik eklentisi{-eklemesinden ziyade, kompresörün çalıştığı her gün diğer ısıtma taleplerini dengeleyen, çalışan bir tesis ekipmanı parçası gibi hissetmesine neden olur. Kompresör sistemlerine ilişkin DOE kılavuzu, kompresör atık ısısının, alan ısıtma ve proses-suyu ısıtma için etkili bir şekilde kullanılabileceğini ve ısı zaten üretildiği için genellikle cazip bir geri ödemeyle kullanılabileceğini söylüyor.
Kanatlı boru stilini özellikle uygun kılan şey havanın doğasıdır. Hava, suya kıyasla nispeten zayıf bir ısı-transfer ortamıdır; bu nedenle, kompakt ve etkili bir bobin istiyorsanız çıplak tüpler genellikle tek başına yeterli değildir. Kanatların eklenmesiyle eşanjör hava tarafında daha fazla temas alanı kazanır, bu da üniteyi aşırı büyütmeden performansı artırır. Kanatlı borulu serpantinlerin hava ısıtıcılarında, kanal ısıtıcılarında,-tamamlama havası ünitelerinde ve kurutma ekipmanlarında bu kadar yaygın olarak kullanılmasının nedeni budur. Bir kompresör ısı geri kazanım sisteminde de aynı prensip, düşük-maliyetli atık ısının istikrarlı ve kullanılabilir bir sıcak proses havası akışına dönüştürülmesine yardımcı olur.
İyi bir kompresör ısı geri kazanım tasarımı yalnızca ısı eşanjörünün kendisiyle ilgili değildir. Tüm sistemin doğru bir şekilde eşleştirilmesi gerekiyor. Kaeser, kompresörden sağlanan ısı ile prosesin gerçekte ihtiyaç duyduğu ısı arasındaki termal eşleşmenin önemini vurguluyor. Bu nokta birçok insanın düşündüğünden daha önemlidir. Kompresör yalnızca aralıklı olarak çalışıyorsa ancak ısıtma talebi sürekli ise, geri kazanılan ısı tek başına yeterli olmayabilir. Mevcut su sıcaklığı çok düşükse kanatlı borulu serpantinden çıkan hava uygulama için yeterince sıcak olmayabilir. Bobin yalnızca tahmin yoluyla seçilirse sonuç büyük bir basınç düşüşü, zayıf hava akışı veya hayal kırıklığı yaratan çıkış sıcaklığı olabilir. İyi-tasarlanmış bir sistem, kompresörün çalışma saatlerini, mevcut ısıyı, sıvı sıcaklığını, hava akışını ve hedef hava-kapalı koşullarını dengelemelidir.
Bu sistemlerin ilgiyi hak etmesinin bir diğer nedeni de tasarrufların boyutudur. Atlas Copco, sıkıştırma ısısının %94'e kadar geri kazanılabileceğini söylüyor ve Kaeser, doğru koşullar altında ısının %96'ya kadarının kullanılabileceğini söylüyor. Bunlar her kurulum için vaat edilen sözler değildir ancak kompresörlerden ısı geri kazanımının neden bir fabrikadaki en pratik enerji projelerinden biri olduğunu göstermektedir. Tesis, her ısıtma görevi için yeni yakıt yakmak veya elektrikli ısıtıcılar eklemek yerine, kompresör güç tüketimi yoluyla zaten bir kez ödediği ısıyı yeniden kullanabilir.
Tesis-operatörü açısından bakıldığında, bu tür bir sistemdeki kanatlı borulu ısı eşanjörünün gerçekten en güçlü argümanı budur. Göz alıcı bir ekipman değil. Genellikle ilgi odağı olmaz. Ancak kompresörün saf güç tüketicisinden kısmi enerji kaynağına dönüştürülmesine yardımcı olur. Isıtma maliyetini azaltabilir, genel sistem verimliliğini artırabilir ve halihazırda her gün çalışmakta olan ekipmanın daha iyi kullanılmasını sağlayabilir. Çoğu durumda bir fabrikadaki en akıllı ısı, yeni ısı değildir. Zaten orada olan, geri kazanılmayı ve uygun şekilde kullanılmayı bekleyen ısıdır.
