Ekonomiczny aspekt wytwarzania sprężonego powietrza w oczyszczaniu
biologicznym.
Produkcja serów na skalę przemysłową wymaga dużych ilości wody, zarówno
biorącej udział w procesie technologicznym, jak również przeznaczonej do mycia
urządzeń. Tak właśnie jest w zakładach serowarskich Godsteig w Niemczech, gdzie
duże ilości wody generują duże ilości ścieków. Ścieki są tam zbierane w dużych
zbiornikach i uzdatniane do poziomu umożliwiającego odprowadzenie do
kanalizacji. Samo oczyszczanie następuje przy pomocy odpowiednich szczepów
bakteryjnych, rozwijających się pod wpływem dostarczanej odpowiedniej ilości
tlenu. Tlen jest niezbędny, po pierwsze w celu rozwinięcia ich właściwości
oczyszczających, a po drugie w celu umożliwienia rozrostu, potrzebnego do
uzyskania prawidłowego ciągłego procesu. Bakterie otrzymują go za pośrednictwem
dmuchaw wtłaczających powietrze do reaktorów biologicznych. Ponieważ dmuchawy
działają w trybie ciągłym, odpowiedzialne są za dokładnie połowę poboru energii
elektrycznej przez instalację oczyszczającą. Dlatego w przypadku oczyszczania
biologicznego opłaca się zwrócić uwagę na ekonomiczny aspekt wytwarzania
sprężonego powietrza. Z reguły znajduje się tam wysoki potencjał oszczędności,
którego wykorzystanie umożliwi znaczne obniżenie kosztów. Zwłaszcza, że na rynku
dostępne są już wykorzystujące najnowsze zdobycze technologiczne dmuchawy, które
prawidłowo zastosowane pracują szczególnie efektywnie.
W zakładach serowarskich Goldsteig nastąpiła modernizacja napowietrzania.
Była to dobra okazja do kontroli całej instalacji i zmian w kontekście możliwych
oszczędności energii elektrycznej w procesie napowietrzania. Dotychczas w
zakładach serowarskich stosowano klasyczne dmuchawy walcowe. Po wnikliwej
analizie, podjęto decyzję o zamianie ich na zupełnie nowy produkt firmy KAESER
KOMPRESSOREN czyli dmuchawy śrubowe. Stało się tak z wielu powodów. Instalacja
oczyszczania w zakładach ma stosunkowo dużą głębokość nadmuchu, przez co
powszechnie stosowane w oczyszczalniach ścieków dmuchawy walcowe do płytkiego
nadmuchu zbliżają się do granicy swojego obciążenia termicznego. W takim
przypadku zalecane jest zastosowanie dmuchaw śrubowych, ponieważ dzięki bardziej
efektywnej technologii sprężania wykazują one znacznie niższe temperatury
sprężania niż dmuchawy walcowe. W zakładach serowarskich w Goldsteig nawet przy
nadciśnieniu roboczym 1000 mbar, wynikającym z dużych głębokości nadmuchu,
zapewnione jest niezawodne działanie.
Istotnie niższe koszty
Kolejną przyczyną zmiany
dotychczasowych urządzeń na dmuchawy śrubowe firmy KAESER KOMPRESSOREN była
możliwość obniżenia o 25% kosztów energetycznych.
Z powodu bardziej zaawansowanej technologii dmuchawy śrubowe są nieco droższe
w zakupie, ale pracują bardziej efektywnie, a więc taniej niż dmuchawy walcowe.
W przypadku dmuchaw walcowych samo sprężanie nie następuje w bloku. W dmuchawie
śrubowej natomiast wirniki zazębiają się podczas obrotu, umożliwiając sprężanie
wewnętrzne. Dmuchawy śrubowe mogą również pracować z szybszymi prędkościami
obrotowymi wirników, co jeszcze bardziej podnosi efektywność.
Dmuchawy śrubowe firmy KAESER KOMPRESSOREN to urządzenia najnowszej
generacji. Posiadają one kilka dodatkowych innowacji technicznych, które
zapewniają ich konkurencyjność nie tylko względem dmuchaw walcowych, ale również
w porównaniu do dmuchaw śrubowych innych producentów. Optymalizacje techniczne
zwiększają o wartość dwucyfrową efektywność dmuchaw. Należy do nich przede
wszystkim profil śrubowy SIGMA, który na skutek nowatorskiej konstrukcji pozwala
osiągać znaczne korzyści energetyczne.
Ponadto urządzenia wcześniejszych generacji wyposażone są przeważnie w
oddzielnie napędzane pompy i chłodnice oleju. Takie rozwiązanie ma zagwarantować
termiczną stabilizację oraz smarowanie. Jednak elementy te wymagają dodatkowej
mocy napędowej i zawierają szybko zużywające się części. Koncepcja chłodzenia
wewnętrznego nowych dmuchaw śrubowych firmy KAESER KOMPRESSOREN sprawia, że
pompy i chłodnice oleju są zbędne. W dmuchawach śrubowych zastosowano efektywne
rozwiązanie uszczelnień, nie wymagające zastosowania pompy olejowej w celu
zapewnienia długotrwałej szczelności. Brak elementów pomocniczych i cyrkulacji
oleju wpływa na niezawodność i trwałość urządzenia.

Prosta instalacja
Kolejną cechą charakterystyczną
nowatorskich dmuchaw śrubowych, przeznaczonych przede wszystkim do pracy w
zakresie nadciśnienia od 300 do 1100 mbar, jest koncepcja dostawy zgodnej z
zasadą "plug&play" jako kompletnego, gotowego do podłączenia systemu.
Upraszcza to instalację i obniża związane z nią koszty.
Wyżej wymienione zalety dmuchaw śrubowych nie oznaczają jednak, że
zastosowanie dmuchaw walcowych nie jest w ogóle zasadne. Wybór pomiędzy dmuchawą
śrubową, a walcową zależy od licznych kryteriów i powinna być rozpatrywana dla
każdego przypadku indywidualnie.
Istotną rolę będzie tu odgrywać zarówno głębokość nadmuchu, jak i trwałość
dmuchawy. O ile dmuchawa eksploatowana jest w trybie ciągłym, co często zdarza
się w przypadku oczyszczalni ścieków, to inwestycja w dmuchawę śrubową zwraca
się bardzo szybko. Z uwagi na jej bardziej skomplikowaną technologię koszty
inwestycyjne są nieco wyższe, ale bilansują je w krótkim czasie niższe koszty
energetyczne przy pracy w trybie ciągłym.
Możliwe kombinacje
Zależnie od zastosowanie i zakresu
wykorzystania może stać się zasadnym wybór kombinacji urządzeń złożonych z
dmuchaw śrubowych i walcowych. W przypadku stacji o wielu urządzeniach, dmuchawy
śrubowe mogą stanowić maszyny ciągłego biegu podstawowego, a dmuchawy walcowe
pokrywać rzadko występujące zapotrzebowanie szczytowe.
Istotne fakty dla użytkownika
- Najczęściej do zasilania stacji oczyszczania ścieków stosowane są dmuchawy
walcowe. Dmuchawy śrubowe są znacznie bardziej efektywne, a przez to najczęściej
bardziej opłacalne od dotychczasowych technologii.
- W zależności od zastosowania i zakresu użycia dmuchaw zasadny jest wybór
układów mieszanych złożonych z dmuchaw śrubowych i walcowych. W przypadku stacji
o wielu urządzeniach, dmuchawy śrubowe mogą stanowić na przykład maszyny
ciągłego biegu podstawowego, a dmuchawy walcowe pokrywać rzadko występujące
zapotrzebowanie szczytowe.
Autorzy:
Marcus Jungkunst, Daniela Koehler,
Kaeser Kompressoren SE