Druckluftkosten senken Ölfreie Kompressoren mit Wassereinspritzung

Transkript

1 Druckluftkosten senken Ölfreie Kompressoren mit Wassereinspritzung AERZEN SYSTEMS GmbH aus Isernhagen Dr.-Ing. Uwe Minkus

2 AERZENER MASCHINENFABRIK GmbH Gründungsjahr: 1864 Ort: Aerzen/ Niedersachsen Mitarbeiter: ca (im Stammhaus) Tochterunternehmen: > 30 weltweit Umsatz: >150 Mio. Euro Geschäftsführung: Klaus-Hasso Heller Vision: One step ahead

3 Lieferprogramm: Gebläse Verdichter Gaszähler Gebläseproduktion: ca pro Jahr Verdichterproduktion: ca pro Jahr Gaszählerproduktion: ca pro Jahr Betriebsfläche: ca m² zzgl. ca m² Erweiterung Jährlicher Umsatz: ca. 190 Mio. Euro (Stammhaus) ca. 250 Mio. Euro (Gruppe) Exportanteil: ca. 60% direkt ca. 25% indirekt

4 Druckluft- vielseitige Anwendungsfelder Chemie / Raffinerie Automobil Kraftwerke Nahrungsmittel Umwelttechnik Elektronik

5 Drucklufterzeugung kostet viel Energie!

6 Druckluftstation Life-Cycle-Cost Wartung Investition Einspar-Potential Ca. 30% Energie Beispiel: mittlerer Industriebetrieb (3 x 75 kw, 1x Stand-by, Bh, 10ct/kWH) ca Energiekosten

7 Einsparpotentiale in Druckluft-Systemen Gesamtpotential Anwendbarkeit Effizienz- Gewinn Verbesserte Antriebe (hocheffizienter) 0,5% 2% 25% Verbesserte Antriebe (drehzahlvariabel) 3,8% 15% 25% techn. Optimierung des Kompressors 2,1% 7% 30% Intelligente & Übergeordnete Steuerungen 2,4% 12% 20% Wärmerückgewinnung 4,0% 20% 20% Verbesserte DL-Aufbereitung 0,5% 5% 10% Gesamtanlagenauslegung 4,5% 9% 50% Verminderung der Druckverluste 1,5% 3% 50% Optimierung von DL-Geräten 2,0% 30% 5% Verminderung der Leckageverluste 16,0% 20% 80% Häufiger Filterwechsel 0,8% 2% 40% Gesamtpotential 32,9% Quelle: Compressed Air Systems in the EU

8 Ziel: 1. Druckluft effizient Ziel: 2. Luft-Qualität

9 Typische Merkmale öleingespritzter Schraubenkompressoren Öl-geflutet, Kühl-Fluid Einstufige Verdichtung mit Ölkühler Fluid: dichtet und kühlt moderate Drehzahlen Einfacher Aufbau, Antrieb (direkt, Getriebe, Riemen) einfache Steuerung Geringere Invest-Kosten höhere Servicekosten, u.a. Entsorgungskosten Hoher Aufwand für Filterung (Druckverlust) zur technischen Ölfreiheit Restölgehalt in der Druckluft Dauernde Gefahr des Öl-Durchbruchs!

10 Typische Merkmale ölfreie Schraubenkompressoren öl-frei / trocken verdichtend Zweistufige Verdichtung mit Zwischenkühlung Synchronisationsgetriebe hohe Drehzahlen (bis zu U/min) Öl im Getriebe/Lagern Abdichtung der Räume Mantelkühlung / Beschichtung der Rotoren / Antriebskonzepte (Getriebe/Riemen) Steuerung höhere Investition höherer Instandhaltungsbedarf, das Stufe ca Bh -> aber weniger Filter, kein Druckverlust Ähnliche Situation bei Drehzahnkompressoren

11 Ölfreie Anwendungen Hochwertige, 100 % ölfreie Druckluft wird nicht nur in Bereichen der Pharmazie, Lebensmittelherstellung, Elektrotechnik und Medizin benötigt, sondern auch überall dort, wo Produkte höchster Qualität produziert werden. Beispiel Medizintechnik Z.B. Produktion von Pipetten und Messküvetten aus Kunststoff unter Reinraumbedingungen Beispiel Kosmetik Herstellung von Kosmetika. Druckluft kommt mit dem Produkt in Berührung und muss daher absolut sauber sein. Es gelten nahezu gleiche Richtlinien wie in der pharmazeutischen Industrie. Beispiel Lebensmitteltechnologie Bei der Produktion von Lebensmitteln ist Sauberkeit höchstes Gebot - auch bei der Druckluft! Beispiel Solar- Leiterplatten Im vielfältigen Bereich der Mikroelektronik sind höchste Anforderungen an die Produktions-bedingungen gestellt.

12 Öl-eingespritzt Öl-frei Was nicht drin ist, braucht auch nicht entfernt werden und kann keinen Schaden anrichten! Trend

13 Öl-eingespritzt Öl-frei Lösung: Wasser- Einspritzung Herausforderungen: Mechanik Biologie

14 Funktionsprinzip Kältedrucklufttrockner Wasserbehälter Verdichterstufe Austritt Eintritt Einspritzung Wasserfilter Opferanode Überlauf Überschüssiges Kondensat Y

15 Wasseraufbereitung 0 Tage 12 Kondensatmenge [l/h] Barrow (Alaska) Paris Berlin Sydney Mexico Stadt Rio de Janeiro Kairo Singapur Dubai Mumbai Dauer des Wasseraustausches* 1/2 Tag ca. 22 Stunden! 2 Moskau Las Vegas 1 Tag mittlere Umgebungstemperatur im Jahr [ C] n Tage * Basis der Berechnung: VMW 56 mit 70l Wasserinhalt

16 Übersicht Fakten Anwendung: Leistung: Betriebsdruck: 100%-ölfreie Druckluft für die Industrie (Pharma, Lebensmittel, Chemie, etc) VMW : kw VMW : kw VMW : kw VMW : 5-10 bar VMW : 5 13 bar Steuerung: AIRTRONIC 3 Kühlung: Antrieb: Wassergekühlt: (Standard) Luftgekühlt: (Option) SCD-Antrieb (direktgekuppelt & drehzahlgeregelt)

17 Technische Details Herzstück des Verdichters: Schraubenkompressorstufe VMW 75

18 Aggregat Komponentenanordnung

19 Der integrierte Wasserproduzent Wichtig: Die Daten des Kältetrockner Leistungsaufnahme [kw] Druckverlust Δp [bar] sind in den VMW Leistungsdaten enthalten beim Vergleich der spez. Leistungsdaten mit anderen Systemen muss dies berücksichtigt werden Beispiel: 55 kw Kompressor Standalone Trockner Leistungsaufnahme = ~ 1,4 kw Druckverlust = ~ 0,3 bar Die Leistungsaufnahme von 1,4 kw muss bei anderen Systemen hinzu gerechnet werden 1 bar Druck => 7 % höhere Leistungsaufnahme => 0,3 bar = 2,1 % höhere Leistungsaufnahme 55 kw*2,1% = +1,2 kw = + Kompressor Trockner 2,6 kw müssen berücksichtigt werden! ~ 4,5% höhere Stromaufnahme als auf den ersten Blick ersichtlich!

20 Wirtschaftlichkeit Im Vergleich zu ölgeschmierten Systemen: kein Feinabscheider keine Filterbatterie notwendig zur Erzeugung ölfreier Druckluft keine Druckverluste = Geld gespart Bsp.: 55 kw / 3000 Betriebstunden / Δp = 1 bar / 0,10 /kwh 1 bar Druckverlust = 7-8% mehr Energie (7% von 55 kw) x 3000 Bh x 0,10 /kwh = ~ 1150,- Isotherme Verdichtung: Wasser besitzt im Vergleich zu Öl eine sehr viel bessere Wärmeaufnahmekapazität Wasser kann auch viel leichter bei der Einspritzung zerstäubt werden sehr niedrige Verdichtungsendtemperaturen von deutlich unter 60 C Verdichtungsprozess sehr nahe an der isothermen Verdichtung besserer Wirkungsgrad der Verdichtung höhere Wirtschaftlichkeit

21 Wirtschaftlichkeit Drehzahlgeregelter Direktantrieb: wartungsarm und effizient (η = 99,9%) optimale Anpassung der Liefermenge an den aktuellen Druckluftbedarf Energieeinsparung bis ~ 25% Kondensat = reines Wasser: Absolut sauberes Kondensat kann direkt (ohne teure Aufbereitung) in die Kanalisation geleitet werden keine Folgekosten

22 Wirtschaftlichkeit Spezifische Leistung im Vergleich zu anderen alternativen Systemen P P spez. spez. = P / V KW = [ ] ( m³/ min) Pspez = (mit Kältetrockner) Pspez = (ohne Kältetrockner) VMW 46 Drehzahn XY 2-stufig ölfrei XY "feste Drehzahl" 6,0 7,7 7,1-7,6 6,8 bezogen auf: 55 kw / 7,5 bar / P Welle / wassergekühlt Bsp.: Kunde benötigt m³ trockene Druckluft / Jahr m ³ ZRModell 50 VSD : Jahr = 4566 h * 56,4kW * 0,1 = A m ³ 7,3 kwh min m ³ ZR 55 : Jahr AB = 4273 h * 56,3kW * 0,1 = m ³ 7,8 kwh min m ³ VMW 46 : Jahr = 4016 h * 49,4kW * 0,1 = m ³ 8,3 kwh min

23 VMW als Waschmaschine Test Institut FRESENIUS : Nachgewiesene Reduzierung von Verunreinigungen IN OUT Öl 100% Klasse 0 Öl Partikel 100% ~ 18% Partikel Bakterien 100% < der Messgrenze Bakterien *1 Die Druckluft wird durch die VMW sauber gewaschen!! *1 Warum ist die Druckluft frei von Bakterien / Viren / Keimen / Pilzen? durch permanentes Auswechseln des Kühlwassers innerhalb der VMW der interne Druck tötet die lebenden Kulturen ab das Kühlwasser / Kondensat vom Kältetrockner ist biologisch tot (Bügeleisenqualität)

24 Anwendungen & Referenzen Eine Auswahl von Unternehmen, die sich täglich auf 100 % ölfreie Druckluft von AERZEN verlassen: Kunde Romina Mineralbrunnen Riemser Pharma Jenoptik Schwan Stabilo Cosmetics Uniklinikum Essen Fraunhofer Institute Global Light Industries Plantextrakt Leuna Epilox GmbH AREVA Salutas / Sandoz Pharma Kölner Hofbräu Kulmbacher EPS Electronics Referenzen Anwendung Getränkeindustrie Pharmaindustrie Solar- Leiterplattenhersteller Kosmetikhersteller Krankenhaus Forschung & Entwicklung Nanotechnologie Lebensmittel Chemieindustrie Nukleartechnik Pharmaindustrie Brauerei Brauerei Elektronikhersteller

25 Anlagen-Splitting Vollast-Anteil VMW on-top als Regelkompressor

26 Mitte kw VMW DTS VMT 15 kw 90 kw 200 kw 900 kw Optimale Druckluftstation: - Kompressor - Trockner - Filter - übergeordnete Steuerungen - Projekt-Management

27 Sie finden uns: Produktstand Halle 15 Stand F 35 & COMVAC Halle 26 Stand E 14 AERZEN SYSTEMS GmbH Ernst-Grote-Str Isernhagen Tel.: +49(0)511/ Fax: +49(0)511/