Bei der Erzeugung von Druckluft fällt eine große Menge an Wärmeenergie an. Es lassen sich erhebliche Energieeinsparungen, Emissionssenkungen und Kostenreduzierungen erzielen, wenn diese Prozesswärme mittels Wärmerückgewinnung für weitere Betriebsabläufe wie Wassererwärmung, Trocknungsprozesse oder Vorerwärmung von Brennerluft nutzbar gemacht wird. Der passende Partner hierbei ist die Firma Aerzen mit ihrer hochleistungsfähigen Kompressortechnologie und maßgeschneiderten Systemen zur Wärmerückgewinnung. Das Ergebnis: maximale Ressourceneffizienz und Wirtschaftlichkeit. Ein Beispiel sind die zweistufigen Schraubenverdichter der Baureihe 2C mit Wärmerückgewinnung aus dem Hause RKR Gebläse und Verdichter, einer 100-prozentigen Tochtergesellschaft von Aerzen und der Spezialist für zweistufige Verdichterlösungen in der Unternehmensgruppe. Diese zweistufigen Verdichterlösungen werden durch die Aerzener Kundenberatung und Engineering-Kompetenz von RKR zu einer innovativen Systemlösung.
Von der Verdichter- zur Systemlösung
Ein klares Verständnis über die Applikation und die Einsatzbedingungen, insbesondere die im Betriebs-/Jahreszyklus unterschiedlichen Umgebungsbedingungen und Betriebspunkte, sind maßgeblich, um eine möglichst effiziente Lösung zu erstellen. Deshalb drehte sich auch bei der Nutzung von trockener Druckluft im Vergütungsprozess der Stahlherstellung zunächst alles um den Einsatz- und Anwendungsfall. Dabei hat sich wieder einmal gezeigt, dass neben der maschinenspezifischen Betriebssituation, wie Voll- und Teillast, auch das außerhalb der Verdichtertechnik bestehende System, zum Beispiel einer jahreszeitabhängigen Zuschaltung von Kältetrocknern oder Absorptionstrocknern, übergeordnet zu betrachten ist. Während für die Maschine als Blackbox nur wenige Eckdaten zeigen, wie das Schaubild zeigt, kommen im System andere Perspektiven und Anforderungen hinzu – und zwar der Gesamtprozess des Kunden. Bei der Applikation in der Stahlherstellung war das Ziel, die in dem verdichteten Gas enthaltene Wärmeenergie als Quelle für die Erwärmung von Prozesswasser zu nutzen. Also geht es nicht mehr ausschließlich um ein Gas am Übergabepunkt der Maschine, sondern vielmehr um die Frage, wie einem Gesamtsystem, also einem Prozess, eine größtmögliche Wärmeenergie zugeführt werden kann.
Kreative Systemlösung
Ein Großteil der elektrischen Antriebsenergie bei luft- oder wassergekühlten ölfreien Kompressoren wird im Gasstrom als Wärme gebunden. Aerzen nutzt die aus der mehrstufigen Verdichtung des Gases resultierende Temperaturerhöhung von bis zu 200K dafür, einen Wasserkühlkreislauf auf ein möglichst hohes Temperaturniveau zu bringen. Dabei ist gleichzeitig sicherzustellen, das Gas für den Kundenprozess auf einer maximalen Austrittstemperatur von 40°C zu halten. So wird das Gas auch für den nachgeschalteten Trockner mit einer für die Trocknung optimalen Eintrittstemperatur zur Verfügung gestellt. Dies kann auf unterschiedliche Weise innerhalb und außerhalb der Maschinentechnik erfolgen. Es gilt aber, ein Optimum aus funktionaler Integration, Wirtschaftlichkeit und Effizienz zu schaffen. Hier kommen die Engineering-Kompetenz und die innovative Kreativität der Systemlösung von RKR zum Tragen: Eine funktionale Verschaltung und Steuerung von mehreren Wasserkühlern integriert in der Systemtechnik schafft dabei ungeahnte Potenziale für die Nutzung der im Gas gebundenen Wärme.
Wärmeenergie sinnvoll nutzen
Als Ergebnis der innovativ verschalteten Systemtechnik konnte in dem konkreten Anwendungsfall schon bei Teillastbetrieb von zwei Maschinen nach einer Stunde eine Wärmeleistung von 1,2MW in den Kundenprozess eingespeist werden. Ein Großteil der elektrischen Antriebsenergie, die bei der Drucklufterzeugung in Wärme umgewandelt wurde, konnte somit für die Temperierung im Produktionsprozess genutzt werden, ohne dabei auf bislang zusätzliche Energiequellen zugreifen zu müssen. Dies ermöglicht erhebliche Energieeinsparungen, eine verbesserte Wirtschaftlichkeit, die Steigerung der Energieeffizienz des Gesamtsystems und somit einen wichtigen Beitrag für das Klima und den CO2-Fußabdruck.