Сокращение затрат и повышение энергоэффективности на предприятиях по производству экспандированного полипропилена (EPP)

Производство экспандированного полипропилена (EPP) является одним из самых энергозатратных во всей пластикообрабатывающей промышленности. Вследствие того, что для специфических производственных процессов требуются одновременно пар, сжатый воздух и охлаждающая жидкость, которые по завершению производственного цикла не находят дальнейшего применения, то есть, их неиспользованный энергетический потенциал просто теряется. Данный факт обуславливает то, что львиная доля суммарных затрат на производство конечного продукта приходится именно на энергозатраты. Часто пар, необходимый для производства, вырабатывают из подготовленной питательной воды. Таким образом, посредством парогенератора вода нагревается до температуры 180-190 °C. В то же время, при выработке сжатого воздуха возникает очень большой потенциал тепловой энергии, который используется только частично или не используется совсем. Компрессорная газопоршневая установка (КГПУ) с механической мощностью в 300 кВт, позволяет одновременно производить 2.900 м³/час сжатого воздуха с давлением в 8,5 бар и нагревать 11 м³ воды с 30 °C до 95 °C. Для этого требуются 776 кВт/ч природного газа. Для сравнения: чтобы произвести такое же количество сжатого воздуха традиционным способом надо затратить 325 кВт/ч электроэнергии. Для нагревания 11 м³ питательной воды до 65 °C в котле с КПД 90 % потребуется 973 кВт/час природного газа. В таблице 1 представлены примерные энергетические затраты, которые возникают при производстве сжатого воздуха и пара. При этом рассматриваются получение сжатого воздуха и пара традиционным способом без рекуперации тепловой энергии компрессора, получение сжатого воздуха с рекуперацией тепловой энергии и получение сжатого воздуха при помощи КГПУ.

Таблица 1: Сравнение энергозатрат на производства сжатого воздуха и тепла

Рисунок 1: Энергозатраты на производство сжатого воздуха и подогрев питательной воды

Гистограмма, представленная на Рисунке 1, иллюстрирует возможности техники с точки зрения экономии средств. По сравнению с традиционным производством сжатого воздуха, в том случае, когда удается рекуперировать тепловую энергию компрессора, энергозатраты возможно снизить на 345.000 €/год, Однако замена электрических компрессоров на КГПУ позволяет сэкономить ещё 300.000  €/год. Благодаря эффекту теплового насоса, который возникает при сжатии воздуха и последующем его расширении, термические коэффициенты полезного действия достигают 100%. Обязательным условием для этого является возможность использования латентного тепла от теплоообменника, а также от охлаждения сжатого воздуха. Благодаря низкой температуре (< 30 °C) питательной воды, данный процесс представляет собой идеальный пример практического применения.