Ожидаемый потенциал энергосбережения до 10%.
Общие сведения
- Принцип: эффективность компрессора повышается за счет оптимизации количества подачи масла и исключения охлаждения масла впрыском жидкого хладагента;
- Преимущества: повышает эффективность системы, количество и температурный потенциал рекуперации теплоты;
- Экономия: ожидаемая экономия энергии на предприятии может составлять до 10%;
- Простота реализации: включает в себя оптимизацию настроек регулирующего клапана и, возможно, установку внешней системы охлаждения масла.
1. Оптимизация подачи масла в винтовой компрессор
Принцип работы
Масло используется в винтовых компрессорах для смазки подшипников главного ротора и обеспечения гидравлического уплотнения между роторами и корпусом, что необходимо для процесса сжатия газа.
Если к всасываемым парам подается недостаточное количество масла, то холодопроизводительность компрессора будет уменьшаться из-за внутренних перетечек, что приведет к повышенной температуре масла. И наоборот, избыток масла будет ограничивать пространство сжатия внутри компрессора, что приведет к избыточному сжатию газа и, следовательно, к чрезмерному потреблению электроэнергии. Неэффективность сжатия усугубляется, когда компрессор работает на пониженных оборотах, учитывая увеличение отношения расхода масла к всасываемым парам.
Справка
Многие операторы консервативно склонны устанавливать расход масла на высоком уровне. Расход масла должен регулироваться таким образом, чтобы он поддерживался на оптимальном уровне для максимизации эффективности компрессора.
Преимущества для системы
- Оптимизированная подача масла позволит достичь максимально низкого энергопотребления компрессора при заданных условиях эксплуатации;
- Минимизированная подача масла также приведет к наиболее эффективной рекуперации теплоты от компрессора.
Достигаемое энергосбережение
Достижимая годовая экономия зависит от:
- Применение компрессоров; большая экономия достигается при помощи компрессоров высокой ступени;
- Текущей степени перерасхода масла.
Там, где существует значительный перерасход масла, экономия энергии может быть достигнута путем корректировки подачи масла от 5% до 10% при работе на полной скорости и до 20% при работе на низкой скорости.
Осуществление проекта
Регулировка подачи смазочного масла обычно достигается настройкой регулирующего клапана, установленного на линии подачи к компрессору. Масло поглощает теплоту сжатия от нагнетаемых паров, поэтому количество масла, впрыскиваемого на винты, влияет на температуру нагнетания паров и масла. Более высокие температуры нагнетания и масла достигаются при низких скоростях потока масла, и наоборот.
Оптимальная температура масла для данного компрессора зависит от области применения (низкой ступени, высокой ступени, одноступенчатый с экономайзером) и рабочих условий всасывания и нагнетания. Обычно расход масла устанавливается таким образом, чтобы температура нагнетания была близка к 70°C, хотя настройки могут отличаться от этого значения.
Заметка:
- Соблюдайте осторожность при корректировке расхода масла для компрессоров с переменной скоростью вращения;
- Всегда следуйте рекомендациям производителя компрессора.
Справка
Там, где теплота извлекается из компрессорного масла или нагнетаемого пара, желательно минимизировать расход масла, чтобы максимизировать температуру нагнетания и масла, тем самым максимизируя достижимые температуры горячей воды.
Предполагаемая финансовая прибыль
Корректировка скорости подачи масла может быть проведена в любое время с минимальными затратами (только затраты на рабочую силу техника).
2. Отказ от охлаждения масла впрыском жидкого хладагента
Принцип работы
Винтовые компрессоры, используемые в аммиачных холодильных системах, циркулируют огромное количество масла через систему из-за необходимости герметизации компрессионного пространства во время сжатия и это масло поглощает значительную часть теплоты, выделяемой при сжатии газа в компрессоре.
Масло отделяется от нагнетаемого газа и возвращается в компрессор, как правило, при температурах в диапазоне 40-60°С. Для достижения этих температур требуются некоторые средства охлаждения масла, и обычно конструкторы имеют выбор из двух основных вариантов:
- Непосредственный впрыск жидкого хладагента высокого давления в компрессионное пространство (как правило, на всасывающем отверстии или вблизи него). Этот хладагент испаряется, охлаждая газ и масло в процессе сжатия и приводя к относительно низким температурам нагнетания и масла;
- Внешнее охлаждение масла обычно осуществляется через кожухотрубный теплообменник, установленный в системе циркуляции масла. Эти маслоохладители охлаждаются либо с помощью охлаждающей воды, либо путем естественной циркуляции хладагента под давлением ресивера (термосифон).
Прямой впрыск жидкости, как правило, является эффективным, недорогим и не требующим обслуживания вариантом и широко используется. Однако эффективная холодопроизводительность компрессора снижается, энергопотребление увеличивается, а из-за низкой температуры нагнетания и низкой температуры масла в системе циркуляции масла рекуперация теплоты становится малоэффективной. Это означает, что модернизация компрессора на внешнее масляное охлаждение имеет ряд системных преимуществ.
Преимущества для системы
Замена жидкостного инжекционного масляного охлаждения термосифоном или масляным охлаждением на основе теплоносителя:
- Увеличение холодопроизводительность компрессора примерно на 5-10%;
- Повышение EER на 10-15%;
- Увеличение температуры нагнетания от 50ОС до около 70ОС, таким образом обеспечивая увеличенный потенциал рекуперации теплоты.
Достигаемое энергосбережение
Достижимая годовая экономия зависит от размера винтовых компрессоров системы. На рис. 1 показано повышение эффективности системы за счет замены масляного охлаждения впрыском жидкости на водяное маслянное охлаждением (или термосифонным масляным охлаждением) при различных температурах всасывания компрессора. Благодаря внедрению этой технологии возможно значительное повышение эффективности и она обеспечивает хороший потенциал экономии при относительно низких капитальных затратах. Кроме того, достигается также значительное увеличение холодопроизводительности.
Осуществление проекта
Вам понадобиться:
- Термосифон или маслоохладитель охлаждаемый теплоносителем;
- Трубопроводы соединяющие линейный ресивер и маслоохладитель (если термосифон);
- Трубопровод охлаждающей воды между испарительными конденсаторами / градирнями и масляным радиатором (если под водяное охлаждение).
Предполагаемая финансовая прибыль
Эта оценка основана на замене жидкостного инжекционного масляного охлаждения на водяное масляное охлаждение. Капитальные затраты на внедрение охлаждения масла теплоносителем зависят от размеров маслоохладителя. В приведенной ниже таблице капитальные затраты базируются на промышленном винтовом компрессоре с холодильной мощностью 500 кВт при температуре кипения минус 10ОС и температуре конденсации 35ОС:
Таблица 1а: Затраты, используемые для оценки экономии энергии
| Наименование | Оценочная стоимость |
| Оборудование | $10,000–$20,000 |
| Работа | $5,000–$10,000 |
| Инжиниринг | $4,000 |
| Итого | $19,000–$34,000 |
Таблица 1b: Энергосбережение и окупаемость
| Потребление эл. эн. до модернизации (кВт*ч/год) | Потребление эл. эн. после модернизации (кВт*ч/год) | Экономия эл. эн. (кВт*ч/год) | Экономия эл. эн. ($/год) | Вложения ( $ ) | Окупаемость (год) |
| 665,000 | 595,000 | 70,000 | 10,500 | 19,000–34,000 | 1.8–3.2 |
- Оборудование в этой калькуляции включает кожухотрубный маслоохладитель с водяным охлаждением, масляно-водяные трубопроводы и фитинги, а также предохранительный клапан для маслоохладителя;
- Предполагается, что средняя стоимость электроэнергии составляет 0,15 доллара за кВт*ч.
Источник: NSW Department of Planning, Industry and Environment environment.nsw.gov.au
