Bomat Energiesysteme GmbH rozszerzył portfolio odpornych na korozję systemów odzysku ciepła dla układów kogeneracyjnych (CHP) zasilanych biogazem i gazem z oczyszczalni ścieków. Nowe modele wymienników ciepła obejmują obecnie zakres mocy od 150 kW do 1500 kW i bazują na rurach wykonanych z wysokowydajnego kompozytu polimerowego. Operatorzy mogą stosować te systemy na dwa główne sposoby: jako jednostki do odzysku ciepła w celu zagospodarowania nadwyżek energii cieplnej lub jako modernizacje istniejących instalacji w celu obniżenia zużycia paliwa i emisji. Według firmy, w obu konfiguracjach typowy wzrost wydajności cieplnej wynosi około 10 procent. W zależności od paliwa i strategii pracy technologia ta umożliwia oszczędność paliwa do 15 procent dla układów gazowych i do 10 procent dla układów olejowych, przy równoczesnym ograniczeniu emisji CO2 i związków kwasowych.
Rozszerzony zakres dla małych i średnich operatorów CHP
Poszerzona gama produktów ma odpowiadać zarówno na potrzeby mniejszych, jak i większych instalacji CHP wykorzystujących biogaz oraz gaz z oczyszczalni ścieków. Dzięki mocom startującym od 150 kW nowe jednostki umożliwiają zastosowanie odpornych na korozję systemów odzysku ciepła w instalacjach, dla których dotąd dostępnych było niewiele odpowiednich rozwiązań. Na górnym końcu zakresu, systemy do 1500 kW są adresowane do operatorów komunalnych oraz małych i średnich użytkowników przemysłowych, takich jak piekarnie, browary, lakiernie i zakłady obróbki metali.
Dzięki odzyskowi nadwyżkowego ciepła ze spalin wymienniki ciepła Bomat zwiększają użyteczną moc każdego agregatu CHP i zmniejszają zależność od dodatkowych źródeł paliwa. Operatorzy mogą wykorzystać odzyskane ciepło wewnętrznie, na przykład do ogrzewania pomieszczeń lub procesów technologicznych, bądź wprowadzać je do zewnętrznych sieci ciepłowniczych. Umożliwia to uzyskanie dodatkowego przychodu ze sprzedaży nadwyżek energii lub ograniczenie kosztów poprzez zmniejszenie zakupu ciepła.
Dla operatorów koncentrujących się na oszczędności paliwa, a nie na dodatkowej podaży ciepła, systemy mogą być instalowane jako modernizacje istniejących jednostek CHP. Firma podaje, że w zależności od rodzaju paliwa zużycie można ograniczyć nawet o 15 procent w przypadku gazu i do 10 procent w przypadku oleju. Volker Wiersbitzki, inżynier sprzedaży w Bomat Energiesysteme GmbH, wskazuje, że takie oszczędności zwykle przekładają się na okres zwrotu inwestycji rzędu około czterech lat. Równolegle systemy są projektowane tak, aby redukować emisje związków kwasowych do 60 procent oraz emisję CO2 do 15 procent, wspierając spełnienie wymogów środowiskowych i realizację celów zrównoważonego rozwoju na poziomie przedsiębiorstwa.
Przykłady zastosowań w sektorze komunalnym i przemysłowym
W praktyce odzyskane ciepło odpadowe wykorzystywane jest w różnych zastosowaniach komunalnych i przemysłowych. W Niemczech gminy używają ciepła ze spalin jednostek CHP do ogrzewania basenów publicznych lub zasilania systemów ciepłowniczych. Producenci żywności, na przykład piekarnie, wykorzystują odzyskaną energię do podgrzewania wody procesowej i ogrzewania pomieszczeń. Oczyszczalnie ścieków wprowadzają odzyskane ciepło do istniejących obiegów grzewczych, aby poprawić ogólną efektywność energetyczną i zmniejszyć zapotrzebowanie na ciepło z zewnątrz.
Zastosowania te pokazują, w jaki sposób ciepło odpadowe można przekształcić w użyteczne źródło energii. Operatorzy mogą ograniczać własne koszty ogrzewania i zmniejszać wrażliwość na wahania cen paliw, jednocześnie redukując oddziaływanie na środowisko. Poszerzony zakres mocy ma na celu uczynienie wysokosprawnych systemów odzysku ciepła rozwiązaniem technicznie i ekonomicznie uzasadnionym dla szerszego spektrum instalacji, w tym mniejszych jednostek CHP, które dotąd nie dysponowały odpornymi rozwiązaniami dla korozyjnych spalin.
Rury kompozytowe do korozyjnych spalin
Agregaty CHP zasilane biogazem i gazem z oczyszczalni ścieków generują spaliny o wysokiej temperaturze i dużej agresywności chemicznej. Wysokie stężenia składników korozyjnych, połączone z pracą w podwyższonych temperaturach, stanowią wyzwanie dla konwencjonalnych metalowych wymienników ciepła, w szczególności ze stali nierdzewnej, która w takich warunkach może ulegać uszkodzeniom. Aby temu sprostać, zespół rozwojowy Bomat wybrał materiał rur oparty na wysokowydajnym kompozycie z poli( siarczku fenylenu) (PPS) i grafitu (GR).
Kompozyt PPS-GR łączy wysoką odporność chemiczną ze zwiększoną przewodnością cieplną. Takie połączenie pozwala na niezawodną pracę wymienników ciepła nawet poniżej punktu rosy kwasów i wody. Praca w tym reżimie temperaturowym jest konieczna, aby skroplić parę wodną i składniki kwasowe ze spalin, ale jednocześnie naraża materiały na działanie skoncentrowanych ośrodków korozyjnych. Według firmy, zastosowany materiał kompozytowy utrzymuje swoje właściwości w tych warunkach, podczas gdy konwencjonalne konstrukcje ze stali nierdzewnej są podatne na korozję i skrócenie trwałości eksploatacyjnej.
Wymienniki ciepła są zaprojektowane do pracy ze spalinami o temperaturze do 400°C po stronie schładzanej. Rury PPS-GR mają powierzchnię o właściwościach ograniczających przywieranie zanieczyszczeń, co ma minimalizować osadzanie się cząstek stałych i kondensatów. Ta cecha powierzchni wspiera stabilne parametry przenoszenia ciepła pomiędzy okresami czyszczenia i zmniejsza ryzyko zatykania lub nierównomiernego chłodzenia w pracy ciągłej.
Budowa modułowa i zasada działania
Systemy Bomat wykorzystują modułową konstrukcję rejestrową wsuwaną do obudowy. Poszczególne elementy grzewcze mogą być demontowane niezależnie do kontroli, czyszczenia lub wymiany, bez konieczności rozbierania całej jednostki. Taka konfiguracja ma uprościć obsługę serwisową, skrócić przestoje i wspierać długoterminową niezawodność przy pracy ciągłej, typowej dla układów CHP.
W trakcie pracy gorące spaliny przepływają przez moduły PPS-GR wewnątrz wymiennika ciepła. Ciepło przekazywane jest ze strony spalin do medium wtórnego, najczęściej wody lub mieszaniny woda-glikol, krążącego po stronie płaszczowej lub w oddzielnych obiegach, w zależności od konstrukcji. Wysoka przewodność cieplna rur kompozytowych PPS-GR umożliwia efektywne przenoszenie ciepła z fazy gazowej do ciekłego medium.
W miarę ochładzania spalin w wymienniku para wodna i składniki kwasowe obecne w gazach odlotowych ulegają kondensacji. Proces ten pozwala odzyskać ciepło utajone, które w przeciwnym razie zostałoby utracone wraz ze spalinami. Jednocześnie usuwanie skraplających się zanieczyszczeń z strumienia gazowego przyczynia się do redukcji emisji związków kwasowych i ogólnego ładunku zanieczyszczeń powietrza. Konfiguracja modułowa zapewnia łatwy dostęp do czyszczenia kanałów przepływowych i inspekcji wzrokowej, co ma szczególne znaczenie w zastosowaniach ze spalinami zapylonymi lub bogatymi w kondensat.
Integracja, modernizacje i dodatkowe zastosowania
Rozszerzona gama wymienników ciepła została zaprojektowana z myślą o integracji zarówno w nowych projektach CHP, jak i przy modernizacji istniejących instalacji. Jednostki są zwykle montowane jako końcowy element w linii spalin, za innymi systemami oczyszczania lub obróbki gazów odlotowych. Odzyskana w wymienniku energia cieplna jest następnie wprowadzana do istniejącej infrastruktury grzewczej zakładu lub wykorzystywana bezpośrednio jako ciepło procesowe na miejscu.
Według firmy Bomat ceny systemów rozpoczynają się od 16 500 euro, w zależności od konfiguracji i wymagań projektu. Ukierunkowana na modernizacje konstrukcja ma na celu ograniczenie nakładów montażowych i związanych z tym kosztów, co jest kluczowym czynnikiem dla operatorów istniejących jednostek CHP oceniających opłacalność modernizacji. Dzięki możliwości zarówno odzysku ciepła, jak i bezpośrednich oszczędności paliwa, systemy można dostosować do różnych strategii eksploatacji i profili zapotrzebowania na energię.
Poza układami CHP firma dostarcza również systemy odzysku ciepła dla pieców przemysłowych, w tym pieców topialnych i hartowniczych, w których gorące spaliny są często niewystarczająco wykorzystane. Wiele z tych rozwiązań dla pieców przemysłowych jest projektowanych pod konkretne inwestycje, co odzwierciedla konieczność dostosowania wielkości wymienników, materiałów i konfiguracji przepływu do konstrukcji pieca i charakterystyki spalin. Ponadto Bomat produkuje kondensacyjne wymienniki ciepła oraz systemy neutralizacji dla producentów urządzeń oryginalnych (OEM).
Rozwiązania firmy znajdują zastosowanie w infrastrukturze komunalnej, procesach przemysłowych i systemach energetycznych. W tych obszarach mają one łączyć odporność na korozję, skuteczny odzysk ciepła i niezawodność eksploatacyjną zgodnie z wymaganiami pracy ciągłej w sektorze przemysłowym i komunalnym.
Prezentacja na Biogas Convention 2025
Bomat planuje zaprezentować nową gamę modeli wymienników ciepła podczas Biogas Convention w Norymberdze, która odbędzie się w dniach 9–11 grudnia 2025 r. Wydarzenie zapewni operatorom instalacji CHP na biogaz i gaz z oczyszczalni ścieków, a także użytkownikom przemysłowym, możliwość oceny rozszerzonego zakresu mocy oraz technologii rur kompozytowych z polimeru w kontekście własnych projektów odzysku ciepła i modernizacji.
