Retrofit per risparmio energetico: essiccatori a soffiante senza perdita d'aria per sistemi ad aria compressa

L'aria compressa è una delle fonti di energia più utilizzate nella produzione industriale, apprezzata per la sua sicurezza, non tossicità, regolabilità versatile e facilità di trasporto. Tuttavia, la produzione di aria compressa di alta qualità richiede un notevole consumo energetico, che in genere rappresenta dal 10% al 35% del consumo totale di elettricità nella maggior parte degli impianti manifatturieri. Secondo ricerche del settore, nel corso di un ciclo vitale di 5 anni, i costi dell'elettricità rappresentano il 77% delle spese operative totali di un sistema ad aria compressa, mentre l'investimento in apparecchiature e la manutenzione incidono solo per il 23%. Ancor peggio, dal 15% al 30% di questa energia viene sprecato a causa di inefficienze come perdite d'aria, controlli del sistema inadeguati e consumo eccessivo di aria di spurgo da apparecchiature obsolete.

Per un impianto di lavorazione alimentare in Cina, l'ottimizzazione dell'efficienza dell'aria compressa si è rivelata una priorità assoluta per ridurre i costi e minimizzare l'impatto ambientale. Questo articolo illustra come il passaggio a un essiccatore con soffiante a perdita zero di aria abbia trasformato il loro sistema ad alta intensità energetica di aria compressa, garantendo notevoli risparmi e una maggiore affidabilità.

Sfide del sistema di aria compressa: stato attuale in loco

Il sistema di aria compressa dell'impianto comprende stazioni decentralizzate di compressori d'aria distribuite in diversi reparti produttivi, dotate di 8 compressori a vite con iniezione d'olio e apparecchiature ausiliarie per il post-trattamento. L'intervento di riqualificazione ha riguardato il primo reparto di lavorazione della farina, che presentava inefficienze critiche:

• 3 compressori a vite con iniezione d'olio (potenza nominale: 55kW, 75kW, 90kW) con una portata d'aria nominale complessiva di 18,72 m³/min, funzionanti a 6,0 bar.
• 1 essiccatore ad adsorbimento senza riscaldamento obsoleto (capacità di trattamento: 17 m³/min) che richiedeva il 15% di aria di purga per la rigenerazione, causando lo spreco di preziosa aria compressa.
• I compressori si basavano su un controllo manuale di avvio/arresto, senza sistema di monitoraggio centralizzato e senza tracciamento dati in tempo reale (fatta eccezione per il consumo di energia elettrica).
• Fluttuazioni della pressione del sistema (0,58-0,6 MPa) e spreco energetico derivanti dai cicli di scarico dei compressori e dalle elevate perdite di aria di purga.
• Il laboratorio è operativo 24/7 per 330 giorni all'anno, con una domanda media effettiva di aria compressa di 17 m³/min e un punto di rugiada richiesto alla pressione di -40℃. L'elevato consumo energetico e di aria dell'essiccatore senza riscaldamento esistente ne ha fatto un obiettivo prioritario per l'aggiornamento.

Essiccatore a soffiante con perdita zero di aria: Tecnologia e soluzione di retrofit

Per affrontare queste sfide, l'impianto ha adottato un essiccatore ad adsorbimento rigenerato a soffiante con perdita zero di aria (modello: serie F-GFR) di PUFCO. Il principio fondamentale dell'essiccatore sfrutta l'adsorbimento a variazione di temperatura e pressione (TPSA):

• Un soffiante fornisce aria a pressione leggermente positiva, che viene riscaldata da un riscaldatore elettrico esterno prima di entrare nella torre di rigenerazione per rigenerare l'adsorbente.
• Dopo la rigenerazione termica, il riscaldatore si spegne e il soffiante effettua la rigenerazione a soffiata fredda per raffreddare la torre.
• Quando la temperatura della torre scende fino a un valore preimpostato, l'aria secca proveniente dalla torre in funzione spurga la torre di rigenerazione (consumo di aria di spurgo ≤3% nelle condizioni operative standard).
• Quando il punto di rugiada atmosferico dell'aria in uscita è ≤-40℃ o le temperature ambiente sono basse, la rigenerazione a soffiata fredda effettuata esclusivamente tramite il soffiante elimina la perdita di aria di spurgo, raggiungendo 0% di consumo d'aria .

Passaggi per l'implementazione del retrofit:

• Rimuovere l'essiccatore ad adsorbimento senza riscaldamento esistente e i relativi filtri per tubazioni di supporto.
• Installare un essiccatore a soffiante senza perdita di aria (capacità di trattamento: 22 m³/min, punto di rugiada: -40℃) e tre filtri per tubazioni ad alta precisione (23 m³/min).
• Ottimizzare il percorso delle tubazioni, ridurre il numero di valvole e gomiti, e minimizzare la caduta di pressione e le perdite di energia.

Risultati energetici e analisi del ROI

La riqualificazione ha consentito significativi risparmi energetici ed economici rispetto all'essiccatore senza riscaldamento obsoleto. Di seguito è riportato un confronto dettagliato dei principali indicatori di prestazione:

Risultati principali:

• perdita d'aria di spurgo 0% : Eliminato lo spreco di 153 m³/h di aria compressa, equivalente al risparmio di 19.278 kW/h di energia.
• Risparmi annuali sui costi : 9.825 USD di costi elettrici, con un rapido ritorno sull'investimento (ROI) di soli 1,82 anni. L'implementazione sarà ancora più rapida nelle regioni con costi energetici elevati.
• Qualità dell'aria stabile : Un monitor integrato del punto di rugiada e un cambio automatico delle torri garantiscono un punto di rugiada costante ≤-40℃, soddisfacendo i requisiti produttivi.
• Fluttuazioni di pressione ridotte : La progettazione ottimizzata della condotta e il funzionamento efficiente dell'essiccatore hanno minimizzato le fluttuazioni di pressione del sistema, migliorando l'affidabilità delle apparecchiature.

Perché scegliere essiccatori a soffiante senza perdita d'aria?

Per gli impianti produttivi che dipendono dall'aria compressa, il passaggio a essiccatori a soffiante senza perdita d'aria offre numerosi vantaggi:

• Massimizza l'Efficienza Energetica : Eliminare lo spreco di aria di purga (un problema critico degli essiccatori senza riscaldamento) e ridurre il consumo di energia elettrica.
• RIDURRE I COSTI OPERATIVI : Un breve periodo di ritorno dell'investimento (tipicamente 1-2 anni) e risparmi a lungo termine su elettricità e manutenzione.
• Prestazione affidabile : Sistemi di controllo avanzati e agenti disidratanti di alta qualità garantiscono una qualità dell'aria stabile e tempi di fermo minimi.
• Operazione Sostenibile : Ridurre l'impronta di carbonio limitando lo spreco di energia, in linea con gli obiettivi di produzione sostenibile.

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