摆脱能源危机的方法
在摆脱能源危机的同时,必须持续实现所有潜在的节约。这需要与提供解决方案的公司做出大量的承诺与合作,即使在短期内,也能缓解天然气和电力供应的极端成本上涨。
在寻求潜在的节能时,该行业不可或缺的压缩空气的供应脱颖而出,因为这种形式的能源是由公司自己生产的,因此其成本可能会受到直接影响。
为了实现这些成本节约,从生产到净化和配送,再到使用时所需的压缩空气质量,各个层面都需要专业人员。例如,唐纳森作为领先的过滤器制造商之一,通过在美国工厂的压缩空气供应方面采取有针对性的行动,在2021财年成功节省了46万千瓦时的电力(来源:唐纳森可持续发展报告,2021 财年)。传统上,节约工作的重点一直放在空气压缩机上。它们的耗电量很容易追踪,就与减少电力需求相关的重要设计原则而言,压缩机及其控制系统的技术发展似乎已达到极限。
那么,如果采用最先进的发电技术,以数字方式记录数据,甚至在精心设计的压缩空气网络中成功控制泄漏(图 1),你会从哪里开始呢?
防止压力损失是一项长期任务,也是提高能效的最有效参数之一。过滤技术在这方面起着决定性的作用。即使改进的进气过滤(图 2)也会影响压缩过程中的下游过滤器组件(图 3),因此也会影响压缩空气的净化。当能量载体 “压缩空气” 到达执行器、气动控制元件以及在许多应用领域作为工艺空气的任务时,可以假设至少有大约六到几百个特定应用的过滤器。而且,每种过滤性能都意味着压力损失,而压力损失由压缩机更高的能量要求来补偿。
因此,不应低估过滤技术对能量需求的影响。唐纳森的研发部门很早就认识到,过滤性能和压差的相互作用可以通过过滤介质的结构进行设计,从而实现显著的节能潜力。
UltraPleat™ 技术的成功因素...
UltraPleat 过滤技术(图 4)采用了涂层高科技纤维的新结构,这些纤维被加工成褶状过滤介质,液体颗粒分离效率高,固体颗粒吸收能力大。新过滤介质的多层结构旨在提供最佳的流体条件,同时,过滤器表面积比缠绕式过滤介质大 400% 以上。
根据ISO 12500-1:2007,油气溶胶的分离效率可达到 ≥ 99.9%。根据ISO 12500-1和ISO 12500-3:2009 得出的过滤器性能数据也已通过独立的能源与环境研究机构的验证。可以实现这种高过滤性能,同时将压差再降低 50%,这一事实突显了这种过滤技术的成功开发,可以提高能源效率和节约资源(图 5)。一个简单的示例计算显示了该技术的巨大经济优势:每个 UltraPleat 过滤器在 8,000 个运行小时内仅降低了 300 毫巴的压差,每年可节省大约 4,700 欧元(电源压力 7 巴,压缩机装机功率 110 千瓦,0.18欧元/千瓦时)。
... 以及带省煤器的流量优化过滤器外壳
流量优化的过滤器外壳充分利用了创新型过滤元件的高效率。但是,做到这一点的先决条件是在聚结或颗粒过滤元件的整个使用寿命内持续监测压差。当过滤性能导致的差压增加的能源成本达到新滤芯的投资成本时,应将其更换。在标准版本中,省煤器或省煤器(图 6)提供了最经济的更换时间指示,后者持续测量压差。集成的微处理器评估测量数据,并将因压降而增加的能源成本与新滤芯的成本进行比较。以这种方式计算出的最经济的更换时间由发光二极管表示,如果数字控制和维护要求允许,则传输到压缩空气站的上级控制系统。
大容量流量需要个性化解决方案
对于更大的压缩空气流量,需要采用适合应用的外壳的个性化解决方案(图 7),问题是 DF-UltraPleat 标准系列的测量结果是否可以 “放大”。位于哈恩的唐纳森工程经理 Wolfgang Bongartz 评论说:“由于独立机构有测试台,即使是大容量的过滤器,我们也有可靠的数据库。过滤器的结构已针对不同的过滤器等级进行了优化。通过根据ISO 12500-1和12500-3对新元素进行验证,性能数据具有全面的可比性。对于用户而言,这意味着滤芯的使用寿命长,压差始终保持在较低水平,这是节能的决定性参数。”
推断出全球使用的数百万个压缩空气过滤器,这是减少二氧化碳 污染的一个因素,不容低估,而且 “绿色电力” 也不是免费提供的(图 8)。
干燥机如何在节能的同时实现高性能
只有先进的过滤技术才能实现压缩空气的必要干燥,直至消耗时进行无菌过滤。针对该应用量身定制的处理方案符合 ISO 8573-1:2010 的要求,质量等级为 1-2:1-2:1-2 和 0,使用配备 UltraPleat 节能过滤器的干燥系统(图 9)。
为了经济地使用吸附式干燥机,根据运行条件选择再生过程具有决定性的重要性。如果压缩机热量可用,则可以在所谓的压缩热(HOC)过程中经济地将其用于再生。这里的循环时间为 3.5-5.5 小时。如果工艺热量可用,则可以进一步改善能量平衡。
在消耗点实现高压缩空气质量
例如,如果不要求所有消费者都提供符合ISO 8573-1:2010 压缩空气质量等级的特别高的压缩空气质量,则会影响中央处理和压缩空气网络的设计。然后,通过使用 Ultrapac™ 智能 净化系统,可以在消费时更经济地达到特别高质量的水平(图 10)。有十种规格可供选择,标称流速从 5 到 100 立方米/小时。集成的 UltraPleat 预过滤器可保留固体颗粒和悬浮固体以及液体气溶胶(油/水)。吸附式干燥机在 70% 的标称负荷(标准 -40 °C/-40 °F)下,吸附式干燥机可将水分吸附到 -70 °C /-94 °F 的压力露点。在最后阶段,剩余的低至0.01 μm的固体颗粒会保留在集成的UltraPleat后过滤器中。
结论
在实现气候中和生产的过程中,压缩空气和气体的过滤是一个可以受到积极影响的因素。借助创新的过滤介质和流量优化的过滤器外壳,可以实现高节能潜力。如果仅使用最新一代的节能过滤器,则每年的能源成本可以降低约4,700.00欧元,电价为0.18欧元/千瓦时。对压缩空气的高需求对加工行业产生了特殊影响。全球使用数十万个过滤器来产生 ISO 8573-1:2010 要求的高压缩空气质量,质量等级为 1-2:1 -2 和 0。-减少二氧化碳 污染的重要因素!