Экономия на сжатом воздухе

Сегодня ресурсосбережение является мировой тенденцией. Европа, Америка, Азия помешана на энергосбережении, то же произойдет и с нами. В России в ближайшее время будет реализована новая система расчета оплаты электроэнергии, по которой ее стоимость подскочит в среднем на 13—15%, и затем будет повышаться на 10% ежегодно. Пора задуматься о том, как сэкономить электричество. Одним из наиболее энергоемких на предприятии является, в числе прочих, компрессорное оборудование. Однако уйти от использования сжатого воздуха нельзя — часто это наиболее удобный энергоноситель. Поэтому снизить энергопотребление компрессорной станции — это первая, основная задача. Стоимость 1 м3 воздуха, произведенного старым поршневым или турбокомпрессором, составляет порядка 260 рублей, тогда как стоимость воздуха, произведенного современными турбокомпрессорами и осушенного до нужной точки росы составляет 120—130 руб/м3 (включены затраты на электроэнергию, ремонт оборудования, обслуживание труб и др.). То есть, при расходе 100 м3/мин годовая экономия от использования нового оборудования составит более 70 млн. руб. Не дорого ли держаться за старый парк компрессоров? Существуют определенные тенденции в мире компрессорного оборудования, среди которых сегодня доминируют прямой привод от электродвигателя и регулирование производительности. За счет этого современные компрессоры более эффективны и надежны, чем компрессоры предыдущего поколения.

Тип компрессораУдельное энергопотребление, кВт/(м3/мин)Перерасход в год, МВт*ч
Старый турбокомпрессор типа К-2507,92080
Поршневой двухступенчатый (новый)6,05728
Современный маслозаполенный винтовой компрессор5,95615
Турбокомпрессор Samsung TurboMaster5,130

Сегодня основными конкурентами на рынке являются современные винтовые маслозаполненные компрессоры (как, правило импортные) и турбокомпрессоры. Однако турбокомпрессоры имеют неоспоримые преимущества перед винтовыми и поршневыми компрессорами, особенно, когда дело касается расхода более 50 м3/мин.
Современный турбокомпрессор - поставляется в собранном виде, имеет минимальные габариты, в процессе эксплуатации характеристики не ухудшаются (проточная часть практически не изнашивается), возможно как воздушное, так и водяное охлаждение. Турбокомпрессор, кроме всего прочего, подает в сеть абсолютно безмасляный сжатый воздух!

Это благоприятно отразится на состоянии трубопровода сжатого воздуха и на оборудовании, которое этот воздух использует. Современный турбокомпрессор не требует постоянного присутствия оператора в компрессорной. В отличие от поршневых и винтовых компрессоров, турбокомпрессор не нуждается ни в частотном регулировании, ни в ресивере, т.к., являясь нагнетателем динамического сжатия, имеет газодинамическое регулирование.

 Использование входного регулирующего аппарата (ВРА) позволяет ограничить  поток забираемого компрессором воздуха при уменьшении его потребления. Одновременно лопатки ВРА дополнительно закручивают входной поток в сторону вращения импеллера турбокомпрессора. При этом происходит плавное регулирование производительности или выходного давления с одновременным пропорциональным изменением энергопотребления.

Этот способ регулирования, возможный только для лопаточных машин, считается улучшенным аналогом частотного регулирования. Стоимость ВРА ниже стоимости частотного регулирования на винтовых компрессорах, которое, помимо плюсов может иметь и недостатки (перегрев эл./двигателя, ухудшение условий смазки подшипников компрессора и мотора, попадание в зону резонансных частот валов и т.п.).  Современные турбокомпрессоры с ВРА лопаточного типа позволяют изменять производительность от 60 до 100% от номинальной, при этом сброса излишков воздуха не происходит, удельное энергопотребление во всем диапазоне соответствует расчетному режиму.

Затраты на сервисное обслуживание старого парка поршневых или турбо компрессоров очень велики. По нашим данным, на ремонт старого поршневого компрессора мощностью 600 кВт уходит порядка 30 000 ЕВРО в год; на ремонт турбокомпрессора К-500 уходит более 70 000 ЕВРО. Столько же составит сервисное обслуживание нового винтового компрессора мощностью 160 кВт за 5 лет эксплуатации. Самым экономичным в этом плане является новый турбокомпрессор, на который за 5 лет эксплуатации Вы потратите 10 000 ЕВРО.

Современные турбокомпрессоры умеют включаться и выключаться до 10, а иногда и до 14 раз в сутки! И с ним ничего не произойдет (у старых турбин возникали проблемы именно при запуске).  Более того, современные турбокомпрессоры умеют автоматически поддерживать заданное им давление в любой удаленной точке предприятия!

Сегодня наибольший интерес на рынке турбокомпрессоров представляет техника «Samsung Techwin». Компрессоры «TurboMaster» производства этой корейской компании являются совокупностью всех новейших решений и разработок в области турбокопрессоростроения и выпускаются на базе авиамоторостроительного завода. Так как компания «Samsung Techwin» только выходит на европейский рынок, цены на турбокомпрессоры чрезвычайно низки.  И это делает их очень востребованными на рынке.

Но, для получения экономичной компрессорной станции еще необходимы современные устройства подготовки воздуха. Это фильтры и осушители воздуха.

Современные воздушные фильтры используют микростекловолоконный материал с трехмерной структурой не содержащей связующих веществ. Применение такого фильтрующего материала позволяет получить низкое дифференциальное давление (0,05-0,12 бар) при высокой пропускной способности, эффективной фильтрации и без снижения ресурса фильтроэлементов. Снижение потерь на фильтрах напрямую отразится на экономичности компрессорной станции в положительную сторону.

Осушители воздуха. Остановимся на них более подробно, т.к. осушители более энерго и финансово затратные устройства чем фильтры.

В настоящее время, в промышленных масштабах в мире выпускаются три основных типа осушителей.

Мембранные осушители. Осушение происходит на специальной мембране, через которую молекулы воздуха могут пройти, а молекулы воды – нет. Особенностью этих осушителей является их крайне высокие требования к чистоте входного сжатого воздуха (полное отсутствие масел и грязи), а так же достаточно большие потери сжатого воздуха (около 18-20%), зависящие от необходимой точки росы.

Рефрижераторные осушители. Данный тип основан на выхолаживании сжатого воздуха. Содержащаяся в сжатом воздухе влага при охлаждении выпадает в виде конденсата и отводится в дренаж. Такие осушители, обеспечивают точку росы сжатого воздуха на уровне +3…+5 С.

Адсорбционные осушители. Этот тип осушителей основан на принципе адсорбции содержащейся в сжатом воздухе влаги на специальных адсорбентах - силикагелях, алюмогелях или их смесях.  При этом, этот тип осушителей подразделяется на два подвида – осушители с холодной регенерацией и с горячей регенерацией адсорбента. Такие осушители позволяют достигать осушения сжатого воздуха до точек росы -20С, -40С и  -70С.

Осушители с холодной регенерацией. Такой принцип регенерации позволяет сделать осушитель дешевым решением при покупке, однако с течением времени, эксплуатационная стоимость осушителя значительно возрастает. Связано это с самим принципом регенерации.

Основной недостаток таких осушителей затраты уже осушенного сжатого воздуха примерно 12-20%(в зависимости от т.росы) на десорбцию. То есть, подавая например 100 м3/мин воздуха на осушитель, потребитель получит только 80 м3/мин осушенного воздуха.

Осушители такого вида отличное решение для производительности – примерно до 30 м3./мин. При больших объемах воздуха, эксплуатационные затраты становятся значительными и в этом случае, необходимо использовать второй тип осушителей.

Осушители с горячей регенерацией адсорбента. Эти осушители (в зависимости от конструкционных особенностей), потребляют минимум осушенного сжатого воздуха на собственные нужды (например на переключение пневмоактуаторов), либо не расходуют его вообще.

Осушитель так же как и предыдущая модель, имеет две колонны с адсорбентом, а также воздуходувку и ТЭН. Для десорбции влаги используется окружающий воздух, который нагнетается воздуходувкой через ТЭН в колонну и дальше выбрасывается наружу.

Казалось бы, потребление электроэнергии как воздуходувкой, так и ТЭНом – это расточительные расходы. Однако простой расчет показывает, что суммарное годовое потребление  электроэнергии осушителем, оказывается значительно меньше, нежели потребление компрессора, за тот же период, на производство воздуха который потом выбрасывается после десорбции.

Осушители с таким принципом работы являются на данный момент наиболее экономичным средством получения осушенного воздуха. И компания Donaldson-Ultrafillter одна из не многих готова предложить этот продукт на Российский рынок.

Отечественных аналогов таких адсорбционных осушителей на сегодня нет. Применяемые на многих предприятиях отечественные осушители, к сожалению морально устарели. Единственный их плюс на сегодня это невысокая начальная стоимость (в сравнении  с осушителями с горячей регенерацией, при использовании импортных осушителей холодной регенерации этой разницы в стоимости уже практически нет), но большой минус это высокие затраты на эксплуатацию.  Накопленная стоимость адсорбционных осушителей Donaldson-Ultrafillter с горячей регенерацией и нулевыми потерями  сравнивается с накопленной  стоимостью адсорбционных осушителей с холодной регенерацией примерно через 12-18 тыс. часов работы.  

Таким образом экономичная компрессорная станция с производительностью более 30м3/мин и с выходным содержанием влаги соответствующим т.росы

менее -20С помимо всего прочего должна содержать : -современный турбокомпрессор с эффективным входным регулирующим аппаратом;

- промышленные фильтры с низким перепадом давления снабженные конденсатоотводчиками  с нулевыми потерями воздуха;

- адсорбционные осушители с горячей регенерацией и нулевыми потерями сжатого воздуха.

Устанавливая современное компрессорное оборудование, Вы значительно снижаете затраты на электроэнергию, ремонт и сервисное обслуживание оборудования и трубопроводов, и просто  получаете четкую и надежную работу.