Propan: Žádný problém v průmyslu lepidel
Hořlavost přírodních chladiv i nadále způsobuje, že se mnoho výrobců chladicích systémů a provozovatelů systémů vyhýbá propanu.
Následující projekt ukazuje, že to lze provést jinak, ve kterém výrobce lepidla zakoupil dva chladicí systémy s R290.
R290 – PROCESNÍ CHLAZENÍ PŘIPRAVENÉ NA BUDOUCNOST PRO VÝROBCE LEPIDEL
Na přelomu roku 2019/2020 se chemická společnost Kleiberit Klebstoffe GmbH z Weingartenu u Karlsruhe rozhodla investovat do nové, perspektivní a ekologické chladicí technologie.
Rozhodujícími faktory pro investici byly chladicí systémy náchylné k poruchám ve stávající budově a touha po dlouhodobé alternativě k chladivům HFC.
Zejména vysoké množství náplně chladiva u stávajícího vodního chladiče s kondenzátory instalovanými venku představovalo dlouhodobé finanční riziko kvůli zvýšeným cenám chladiv HFC.
Otázka jejich dostupnosti v nadcházejících letech a obavy o životní prostředí také podpořily volbu chladicího systému s přírodními chladivy.
BUDOUCNOST R290
Po konzultaci se společností Skadec GmbH, Waldenburg, se chemický specialista rozhodl pro R290 (propan).
Toto přírodní chladivo se vyznačuje zejména vysokou energetickou účinností, nízkou úrovní tlaku a snadnou manipulací se systémem během provozu.
Ve srovnání s chladivy HFO a HFC se propan v atmosféře vyskytuje přirozeně.
Nepředstavuje proto riziko pro životní prostředí.
Ve srovnání s jinými přírodními chladivy jsou chladiče vody R290 levné a z hlediska nákladů na provoz a údržbu.
INŽENÝRSTVÍ
Vzhledem k individuálním požadavkům na novou chladicí technologii se výrobce lepidla rozhodl pro externě instalované vzduchem chlazené vodní chladicí jednotky.
Již v rané fázi projektu bylo zřejmé, že kromě bezpečnosti a efektivity zařízení by měla být v popředí také maximální flexibilita.
Například původní návrh systému se dvěma samostatnými chladicími okruhy a dvěma šroubovými kompresory byl zamítnut, protože požadavek na nízkou chladicí komponentu následných procesů bylo možné jen špatně zmapovat.
Následně byl ve spolupráci se společností Kleiberit vyvinut systémový koncept, který bez kompromisů splňuje všechny potřeby výrobce lepidel.
Koncepce: instalovat dva chladiče vody s výkonem 800 a 500 kW.
VODNÍ CHLADICÍ JEDNOTKY
Aby bylo možné zajistit chladicí výkon 800 kW, byla navržena vzduchem chlazená vodní chladicí jednotka s pěti pístovými kompresory, pěti samostatnými chladicími okruhy a 20 EC ventilátory (čtyři na každý chladicí okruh).
Chladicí okruh s vodicím kompresorem byl vybaven frekvenčním měničem.
Všechny ostatní kompresory mají navíc čtyřstupňovou regulaci výkonu, která umožňuje nepřetržitý chladicí výkon 40 až 800 kW.
Vzduchem chlazené mikrokanálové výměníky tepla, které jsou navrženy tak, aby byly velké z hlediska energetické účinnosti, zaručují Delta T < 10 K mezi okolní a kondenzační teplotou.
Pro další zvýšení energetické účinnosti má chladič vody systém rekuperace tepla o výkonu 168 kW (výstupní teplota 65 °C).
Další zvláštností stroje je připojení pěti samostatných deskových výměníků tepla uvnitř stroje na straně systému svařovaným potrubím z nerezové oceli.
Druhá vodní chladicí jednotka R290 s chladicím výkonem 500 kW má tři oddělené chladicí okruhy, dvanáct EC ventilátorů a šest pístových kompresorů z důvodu provozní spolehlivosti a nízké absorpce zátěže při provozu s částečným zatížením.
Vodicí kompresor v každém chladicím okruhu je frekvenčně řízený, což umožňuje plynulou regulaci výkonu od 37 do 500 kW.
I zde byl instalován systém rekuperace tepla o výkonu 80 kW (výstupní teplota 65 °C).
Každý z chillerů byl navržen pro okolní teplotu 37 °C namísto obvyklé okolní teploty 35 °C.
ŘÍZENÍ
Oba chillery mají programovatelný logický řadič (PLC), který může snadno mapovat individuální konfiguraci systému.
Ve srovnání s kompaktními řídicími jednotkami nabízí individuální programování PLC podle projektu rozsáhlé výhody pro provozovatele, výrobce a servisní techniky.
V případě chladicí jednotky a zejména v případě poruch v systému je výhodné podrobně porozumět provoznímu chování.
Intuitivní koncepce ovládání umožňuje šetřit čas při servisu na místě a rychle lokalizovat poruchy a měnit hodnoty nastavení.
Dotykové displeje umístěné na rozvaděči strojů zobrazují celou jednotku vodního chlazení se všemi provozními hodnotami jednotlivých chladicích okruhů, které jsou barevně zobrazeny v závislosti na provozním stavu (viz obrázek 2).
Uživatel je tak navigován přesně a rychle.
Servisní manažeři v kanceláři se mohou vzdáleně připojit k systému a vidět identickou vizualizaci jako servisní technik na místě u zákazníka, což jim umožňuje poskytovat jim optimální podporu.
Výkonný záznamník dat na PLC ukládá více než 60 procesních hodnot každých 5 sekund po dobu více než deseti let.
Takto shromážděná data lze rychle a snadno graficky zobrazit a analyzovat pomocí webového serveru integrovaného do PLC.
Díky tomu je možné vyhodnotit provozní chování stroje nebo zúžit možné příčiny chyb ještě před příjezdem servisního technika.
To může výrazně zkrátit dobu servisu u zákazníka.
Kromě toho lze snadno upravit hodnoty nastavení a aktualizace programu lze instalovat prostřednictvím připojení VPN.
Připojení k internetu je přes LTE.
HYDRAULICKÁ PŘÍPOJKA
Další výzvou bylo připojení nové chladicí technologie ke stávající síti.
Připojení bylo provedeno za probíhajícího provozu, což znamenalo, že bylo možné tolerovat pouze krátký výpadek dodávky chlazení a prostorové podmínky byly odpovídajícím způsobem těsné.
Kromě toho byly svářečské práce v budově možné pouze za zvláštních podmínek.
K vyřešení tohoto problému byly ve spolupráci s firmou Kleibert vyvinuty dva samostatné a kompaktní hydraulické moduly.
Ty byly prefabrikovány v továrně a umožnily snížit náklady na instalaci na místě na minimum.
Každý z modulů zahrnuje oddělení systému ve formě deskových výměníků tepla, redundantních čerpadlových skupin pro zásobování chlazením a po jednom čerpadle pro rekuperaci tepla.
Moduly, stejně jako hydraulika vodních chladicích jednotek, byly kompletně potrubní ze svařované chromniklové oceli (V2A).
Pro zásobování primárním chlazením se velký hydraulický modul skládá ze tří frekvenčně řízených vysoce účinných čerpadel, přičemž dvě čerpadla zajišťují 100% průtok najednou a jedno čerpadlo slouží jako rezerva.
Kompletní řízení a regulace jednotlivých modulů se provádí prostřednictvím PLC příslušných chillerů.
Díky tomu bylo možné upustit od dvou přídavných řídicích jednotek.
BEZPEČNOSTNÍ INŽENÝRSTVÍ
Vzhledem k hořlavosti propanu (chladivo A3) bylo vyžadováno speciální posouzení rizik a řízení rizik.
Například přístup k chladicím zařízením je omezený a je možný pouze pro vyškolený personál.
Kromě toho je v každé vodní chladicí jednotce instalován senzor propanového plynu, který systém odpojí od napájení prostřednictvím dvou spínacích stupňů.
Systémové komponenty s ochranou EX jsou dodávány samostatným napájecím vedením.
Integrovaný ventilátor EX větrá kryt a zaručuje, že se nemůže vytvořit žádná hořlavá směs.
Vzniklé poruchy jsou předávány přímo nadřazenému systému správy budovy.
VÝSLEDEK
Přechod z HFC na přírodní chladiva je vždy výzvou.
V dnešní době ale téměř neexistuje žádná aplikace.
tam, kde není možné pracovat s přírodními chladivy.
Jejich používání dlouhodobě šetří peníze a je dobré pro životní prostředí.
FINANCOVÁNÍ BAFA
Oba instalované systémy jsou samostatné výrobní procesy, které nejsou propojeny ani z hlediska chlazení, ani z hlediska procesu.
Díky tomu bylo možné podat pro oba projekty samostatné žádosti BAFA o financování, což má pozitivní vliv na výši financování.
Výše finančních prostředků na oba projekty činila celkem 108 792 € (60 167 € a 48 625 €).
Naše kalkulačka BAFA vám pomůže vypočítat dotaci.
