Jak przezwyciężyć problemy z energią cieplną w branży tworzyw sztucznych

Przedstawiamy dwa przykłady związane z procesami technologicznymi charakterystycznymi dla branży tworzyw sztucznych. Wprowadzenie obydwu omawianych w artykule rozwiązań oznaczało dla przeprowadzających je zakładów możliwość zaoszczędzenia energii, a co za tym idzie szansę na zainwestowanie idących na nią pieniędzy w całkowicie inny, bardziej opłacalny sposób.

Jak dobrze wiadomo największe zużycie energii w branży tworzyw sztucznych związane jest ze stosowaniem wtryskarek. Tworzywa z grupy termoplastów w temperaturze zbliżonej do pokojowej zachowują swój kształt i rozmiary, a po podgrzaniu do odpowiedniej temperatury, zwykle w granicach 60 – 150 st. C, stają się plastyczne i dają się formować na wyroby o dowolnych kształtach.

Po ostygnięciu termoplastu ponownie stają się ciałami sztywnymi lub elastycznymi i zachowują im nadany kształt. Termoplasty topiąc się nie ulegają żadnej reakcji chemicznej, a przejście z powrotem w ciało stałe następuje wskutek oziębienia. Proces zmiękczania termoplastów przez ogrzanie i zestalanie przez ochłodzenie można powtarzać wielokrotnie.

W pomieszczeniach do przeróbki tworzyw sztucznych występują znaczne zyski ciepła. W celu zmniejszenia energochłonności utrzymania obiektów należy zatem wykorzystywać ciepło z powietrza usuwanego z hali do np. nieodzownego w przetwórstwie tworzyw sztucznych procesu suszenia tworzywa lub suszenia z jednoczesnym odwilżaniem, tzw. obieg zamknięty.

Niektóre występujące przy produkcji odpady można wykorzystywać w procesie spalania do wytwarzania energii cieplnej.

Oto jeden z przykładów takiego rozwiązania. Pewna firma jest zakładem produkcji materiałów z tworzyw sztucznych. Z powodzeniem zrealizowała projekt polegający na wykorzystaniu odpadów poprodukcyjnych.

Jaki był w tym przypadku zakres przeprowadzonych działań i osiągnięte efekty?

Zakład produkował rocznie około 500 ton odpadów poprodukcyjnych, które nadawały się do zagospodarowania, ale mimo tego były wywożone na składowisko odpadów.

Części palne w odpadach poprodukcyjnych stanowiły 60,7 proc. Po uwzględnieniu wilgoci w odpadach, ich wartość opałowa wynosiła około 24 MJ/kg, co stawiało je w rzędzie paliw wysokokalorycznych nadających się do utylizacji termicznej z wykorzystaniem ciepła lub energii chemicznej dla potrzeb zakładu.

W celu wykorzystania odpadów wywożonych na składowisko została więc przeprowadzona w zakładzie analiza możliwych technologii utylizacji termicznej.

Rozważono następujące technologie: odgazowanie, zgazowanie, a także spalanie.

Ze względu na bezpieczeństwo pracy urządzeń, w których miał zachodzić proces utylizacji odpadów zaproponowano łączne spalanie (utylizację termiczną) wraz ze świeżą korą drzewną z odpadów pobliskich zakładów drzewnych.

Proces spalania uznano za najmniej kłopotliwy i oceniono, że ma szanse być prowadzony ze stosunkowo wysoką sprawnością. Ciepło ze spalania odpadów w zakładach możliwe było do wykorzystania w formie podgrzewania wody ciepłej dla celów socjalnych, mycia surowca, zasilania kotłów energetycznych oraz podgrzewania wody gorącej do centralnego ogrzewania w okresie zimowym.

Aktualna ilość odpadów po spaleniu pozwalała zaoszczędzić około 530 ton węgla rocznie. Należy dodać, iż nie była wymagana żadna dodatkowa instalacja. Zaproponowano jedynie zainstalowanie przedpaleniska (generatora gorących spalin) przed istniejącymi urządzeniami kotłowymi.

Zysk był widoczny i polegał na tym, że koszty inwestycyjne obniżyły się do minimum, zaś proces produkcyjny w zakładach nie uległ przerwaniu.

Z kolei druga z przykładowych firm z branży tworzyw sztucznych przeprowadziła wdrożenie projektu o nazwie: - "Termomodernizacja instalacji klimatyzacji hali wtryskarek".

Zakres działań oraz ich efekty przeszły wszelkie wyobrażenia. Zakład tworzyw sztucznych produkował opakowania spożywcze. Instalacja klimatyzacji obsługiwała halę wtryskarek, a jej wydajność wynosiła 25 tys. metrów sześciennych na godzinę.

Instalacja działała prawidłowo, ale nie było żadnego odzysku ciepła z usuwanego powietrza. Przeprowadzone obliczenia termomodernizacyjne miały na celu wskazanie możliwości zaoszczędzenia energii.

Termomodernizacja instalacji klimatyzacji polegała na zamontowaniu wymiennika obrotowego w maszynowni, przebudowie przewodu głównego doprowadzającego powietrze zewnętrzne do centrali oraz przebudowie przewodu głównego odprowadzającego powietrze wywiewane z centrali.

Ponadto trzeba było przystosować charakterystyki wentylatorów i nagrzewnic.

W wyniku przedsięwzięć termomodernizacyjnych uzyskano wymierne korzyści.

Przede wszystkim trzykrotnie zmniejszyła się moc cieplna dla celów klimatyzacji zamówiona przez zakład. Zmniejszyło się także o blisko połowę zużycie zimna. Łączne obniżenie kosztów ciepła i zimna wyniosło 25 tys. zł w skali roku. Prosty okres zwrotu (SPBT) nakładów inwestycyjnych na modernizację instalacji wyniósł natomiast trzy lata.

Obydwie przedstawione w artykule firmy funkcjonują do dzisiaj. Dla potrzeb tekstu, pisanego przy wykorzystaniu materiałów Fundacji Partnerstwo dla Środowiska, ich nazwy zostały celowo pominięte.