Zpětné získávání tepla z potravinářského provozu pro sušení ovoce
Jednotky HRS Exodraft instalovala v polské výrobě ALMEVA EAST EUROPE
Návratnost vlastní investice je cca 3,5 roku. Instalovaný systém HRS zpětně využívá odpadní teplo a diagnostika povede k dalším velkým úsporám investora. Zpětně se získává odpadní teplo v množství cca 500 kWh/h, což představuje tepelný výkon 500 kW.
Instalace zařízení HRS (popis zprava: původní výduch, 2× výměník pára/voda, ventilátor, nový výduch. Objekt v pozadí výměník voda/vzduch). Foto ALMEVA EAST EUROPE
Nedílnou součástí portfolia společnosti ALMEVA EAST EUROPE a.s. je technologie zpětného získávání tepla. Firma je výhradním zástupcem dánského výrobce Exodraft v zemích jako Česká republika, Slovensko, Maďarsko, Polsko, Rumunsko, pobaltské země či Řecko.
Nedávno se na společnost Almeva obrátila potravinářská firma provozující sušárnu zeleniny s žádostí o analýzu proveditelnosti využití odpadního tepla. Tento zdroj energie se nachází v procesu blanšírování zeleniny, při němž se obrovské množství páry vyráběné v kotli na černé uhlí nenávratně ztrácí bez užitku ve vzduchu (výduch). Pára použitá pro tepelnou úpravu zeleniny má v sobě na výstupu z technologie stále ještě pozoruhodné a zatím nevyužité množství odpadního tepla. Jde o případ ideálně vhodný pro použití systému pro zpětné získávání tepla – HRS (heating recovery system).
Na základě analýzy procesu a reálného měření parametrů výstupního média vypracovala Almeva společně s investorem koncept HRS pomocí instalace výměníků tepla pára/voda na střeše. Jednotky HRS umožňují díky svému konstrukčnímu provedení kondenzaci značného množství vodní páry, což má za následek velmi efektivní přenos tepelné energie do otopné vody.
Zpětně získaná tepelná energie (dříve byla nevyužita a vyhazována) v podobě otopné vody následně ohřívá procesní vzduch používaný při sušení zeleniny po blanšírování. Tímto řešením bylo dosaženo uzavřeného a optimalizovaného energetického cyklu, v němž teplo z blanšírování podporuje proces sušení a potřeba zpětně získaného tepla je konstantní. Tím systém pracuje s maximální účinností.
Měření rychlosti na výduchu pomocí diferenčního tlaku Prandtlovou sondou. Foto ALMEVA EAST EUROPE
Přínosy pro výrobní proces jsou mnohostranné:
- Výrazné snížení spotřeby primární energie, protože proces sušení již není třeba v takové míře dohřívat pomocí uhelných kotlů.
- Snížená produkce celkových emisí znečišťujících látek (PM, CO, SO2, NOx, CxHy, ...), protože bylo spáleno méně paliva, takže komínem odešlo méně emisí znečišťujících látek.
- Snížená produkce emisí CO2.
- Zvýšení účinnosti procesu sušení díky tomu, že teplý vzduch je nyní dodáván rychleji a ve větším množství. To je důležité zejména v nejchladnějších dnech, kdy je zapotřebí více čas k ohřátí vzduchu z hodnot pod bodem mrazu na teplotu potřebnou pro výrobní proces. V takovém případě předehřev vzduchu výrazně stabilizuje a optimalizuje celou linku.
- Finanční úspory. V dnešní době představuje každá kilowatthodina energie nemalé výrobní náklady, společně s investorem se ale podařilo tyto náklady snížit a získat zpět peníze, které by jinak doslova „vylétly komínem“.
- Získání nových znalostí o nerovnoměrnosti procesu na jednotlivých linkách otevřelo prostor pro analýzu provozovny a následnou minimalizaci.
Během vývoje koncepce systému HRS hrál investor podstatnou roli hned od začátku příprav, protože on je nepostradatelným zdrojem znalostí o výrobním procesu probíhajícím v jeho provozovně. Odborníci z firmy Almeva jsou specialisty na rekuperaci tepla a přesně vědí, o jaké fyzikální procesy se jedná. Ale je to samotný provozovatel, kdo zná fungování svého podniku nejlépe a jen společné nasazení a spolupráce na projektu zaručují úspěch. Mnohdy i nenápadná zmínka pronesená mezi řádky vedoucím závodu přináší revoluční změny v přístupu k celému projektu. Realizace v sušárně je dalším důkazem toho, že využití odpadního tepla se nejen vyplatí, ale v mnoha případech je klíčem k optimalizaci provozu výrobního zařízení.
Provozovatel zmiňované sušičky zeleniny se domníval, že charakter provozu jednotlivých linek je stejný. Vlastní měření provedené specialisty Almevy před návrhem instalace systému HRS odhalilo značné odlišnosti v charakteru provozu jednotlivých výrobních linek. Ukázalo se, že toto zjištění a následná optimalizace provozu povede k dalším (řádově větším) úsporám než vlastní provoz systému HRS.
Nastal efekt „dva v jednom“. Instalovaný systém HRS zpětně využívá odpadní teplo a diagnostika, popis a poznání reálného provozu provedené Almevou navíc povedou k dalším velkým úsporám investora. To přesně odpovídá duchu přístupu společnosti Almeva: Co nezměříme, to nevíme. Dokud si investor nenechá diagnostikovat komín/výduch své provozovny, nemůže tušit, jak velké množství energie mu zbytečně uniká.
Instalovaný systém HRS je mimo jiné unikátní v tom, že značná část tepelné energie je při procesu získána kondenzací vodní páry, což významně snižuje rozměry zařízení. Je to podobné jako u malých plynových kondenzačních kotlů, kterými vytápíme svá obydlí. Když v rychlovarné konvici ohříváme litr vody na teplotu varu (bez změny skupenství), na její ohřev o jeden stupeň Celsia voda „spotřebuje“ cca 4180 J (1 kcal = 1,2 Wh), to se děje také např. v „ohřívačích“ vody na koupání (TUV). Když chceme následně tento litr kapaliny změnit na páru (vypařit, tedy provést změnu skupenství), překvapivě spotřebujeme na stejný litr vody cca 500krát větší množství energie (skupenské teplo), což je přibližně 2 257 000 J (540 kcal = 626 Wh).
Kondenzační elektrárny tak pracují s účinností okolo třiceti procent, protože velká část energie „vyletí“ chladicími věžemi. Jde o kondenzační teplo vodní páry, která nesmí zkondenzovat v turbíně, ale až v kondenzátoru, aby nepoškodila lopatky turbíny. To samé množství energie se uvolní při kondenzaci, což je princip, který se využívá v plynových kondenzačních kotlích a také ve výše uvedeném systému HRS. Kondenzace vodní páry nastane, pokud médium zchladíme pod rosný bod. Hodnota teploty rosného bodu závisí na složení „média“ (vzdušina, pára, spaliny…). Na provozovaném HRS je víc než devadesát procent energie získáno kondenzací vodní páry (z výměníku vytéká značné množství kondenzátu).
Systém HRS stabilně a nepřetržitě (dle výrobního procesu) zpětně získává odpadní teplo v množství cca 500 kWh/h, což představuje tepelný výkon 500 kW. Návratnost vlastní investice (bez započítání zisku z optimalizace linek) je cca tři a půl roku.
Almeva vyrábí a distribuuje plastové, hliníkové a nerezové spalinové systémy, ocelové systémy odkouření a zděné komínové systémy. Portfolio doplňují spalinové ventilátory a prodej licence výpočetního programu Kesa Aladin. Nabízí tak projektantům, topenářům ...