Energiaa säästävät ilmalaakeroidut turbopuhaltimet ja -kompressorit jätevesien käsittelyyn nyt AxFlow Oy:ltä
Paineilmapuhaltimilla on tärkeä tehtävä jäteveden käsittelyssä, jossa tarvitaan jatkuvasti puhdasta, kuivaa paineilmaa. Niiden käyttö on kuitenkin myös kallista. Hihnavetoiset kiertomäntäpuhaltimet ja monijaksoiset keskipakopuhaltimet kuluttavat paljon energiaa, ja monimutkaisen rakenteen vuoksi myös niiden huoltokustannukset ovat korkeat. Lisäksi ne ovat äänekkäitä ja joissakin tapauksissa myös haitallisia ympäristölle. Onneksi saatavilla on vaihtoehtoisia ratkaisuja, joiden kanssa tällaisia ongelmia ei ole – nimittäin suorituskykyisiä ja energiatehokkaita turbopuhaltimia.
Yksi maailman johtavia turbopuhaltimien valmistajia on Neuros, jonka järjestelmiä myy Suomessa AxFlow. "Turbopuhallin- ja -kompressoritekniikassa hyödynnetään todistetusti toimivaa ja luotettavaa kolmannen sukupolven ilmalaakeria. Se on öljytön ja kontaktivapaa, joten voitelua ja huoltoa ei tarvita", AxFlow'n myynti-insinööri Vesa Kauramaa kertoo. "Ilmalaakerin kontaktivapaan toiminnan ansiosta roottorin tärinä käytön aikana on totuttua vähäisempää."
Neuros NX -sarjan turbopuhallin kestää todistetusti 25 000 käynnistystä, mikä vastaa tyypillisessä käytössä reilusti yli 20 vuoden käyttöikää. "NX-sarjan neljä tärkeintä komponenttia ovat aerodynaaminen juoksupyörä, kontaktivapaa ilmalaakeri, kestomagneettitahtimoottori ja taajuusmuuttaja", Kauramaa jatkaa, "Kaikkia niitä jäähdytetään patentoidun imupuolen kautta, eikä puhaltimesta pääse lämpöä välittömään ympäristöön joka taas helpottaa kompressorihuoneen ilmanvaihdon suunnittelua."
Yhdessä erittäin tehokas juoksupyörä, ilmalaakeri ja kestomagneettitahtimoottori takaavat erinomaisen suorituskyvyn, ympäristöystävällisyyden ja helppokäyttöisyyden. Kestomagneettitahtimoottorin hyötysuhde ja tehokerroin on suurnopeuskäytössä yli 95 %. Moottorin roottorin ja juoksupyörän suoran kytkennän ansiosta puhaltimen mekaaninen häviö käytön aikana on mitättömän pieni.
Jätevesisovellukset
Turbopuhaltimien tärkein käyttökohde on veden ja jäteveden käsittely, jossa niitä käytetäänkin kasvavissa määrin maailmanlaajuisesti. Kustannustehokkaat, luotettavat ja teknisesti ylivoimaiset ilmastuspuhaltimet tuottavat huomattavia säästöjä käyttökustannuksissa pitkällä aikavälillä, sillä ilmastuspuhaltimien osuus jätevedenpuhdistamon koko energiankulutuksesta voi olla jopa 60%.
Aktiivilieteprosessi on keskeinen osa jäteveden käsittelyä. Siinä jätevesi ohjataan syviin altaisiin, joiden pohjaan on kiinnitetty ilmastuslautasia. Lautasten läpi puhalletaan ilmaa, ja näin syntyvät kuplat hapettavat ja sekoittavat jätevettä. Puhallinjärjestelmän joustavuus on ilmastusaltaan kannalta olennainen tekijä, sillä kuormitus voi vaihdella paljonkin. Taajuusmuuttajalla varustetut Neurosin turbopuhaltimet mahdollistavat ilmastuksen säädön tarpeen mukaan.
Neuros-puhaltimet ovat tuottaneet säästöjä jäteveden käsittelyssä eri puolilla maailmaa. "Eräässä kansainvälisessä suurkaupungissa jäteveden käsittelytarve oli noin 95 000 litraa päivässä. Happea tuotiin biologisiin prosesseihin ilmastusjärjestelmillä, ja käsittelyä tehostettiin sekoittamalla niin, etteivät kiintoaineet päässeet laskeutumaan pohjalle", Vesa Kauramaa kertoo.
"Kaupungin jäteveden kierrätyslaitoksen ilmastusjärjestelmässä oli viisi vakionopeuksista monijaksoista puhallinta. Käytössä oli yleensä samaan aikaan useita eri puhallinyhdistelmiä eri virtauksia varten, sillä monijaksoisten puhaltimien käyttöalue on hyvin pieni. Puhaltimia haluttiin kuitenkin käyttää joustavammin ja energiatehokkaammin, ja siksi laitoksella aloitettiin mittausohjelma, jonka tuloksena sinne hankittiin taajuusmuuttajalla varustettu Neuros 300 HP ‑turbopuhallin."
Energiasäästöjä suorituskykyä parantamalla
Juoksupyörän ja ulosvirtauskammion suuri koko ja tarkka muotoilu virtausnopeuden optimoinnilla maksimoivat turbolaitteiston tehon. Juoksupyörä on valmistettu alumiiniseoksesta, ja sen rakenteellinen eheys on varmistettu testaamalla se 120 prosentin pyörimisnopeudessa. Kova anodisoitu pinnoite parantaa sen korroosionkestoa ja yleistä kestävyyttä.
Kontaktivapaa ilmalaakeri hyödyntää ilmavirtauksen synnyttämää dynaamista painetta. Kun aaltomaisella joustorenkaalla ja korkean lämpötilan sisemmällä renkaalla varustettu roottori pyörii, syntyy ohut ilmakalvo, joka toimii laakeripinnan ja akselin välisenä ilmapatjana. Laitteisto on täysin öljytön, joten voitelua tai huoltoa ei tarvita lainkaan. Taajuusmuuttaja säästää energiaa säätelemällä kestomagneettitahtimoottorin pyörimisnopeutta ja siten poistopainetta sekä virtausnopeutta laajalla alueella asiakkaan tarpeiden mukaan.
Komponenttien tuottamien energiasäästöjen ja alhaisten huoltokustannusten ansiosta kokonaiskustannukset pysyvät pieninä koko käyttöiän ajan. Neuros NX -puhaltimen energiakustannukset ovat 30–50 %, huoltokustannukset 70 % ja asennuskustannukset 50 % perinteistä puhallinta pienemmät. Kannattaa myös huomata, että 120–250 kPa:n ilmanpaineen tuottava Neuros NC ‑turbokompressori voi tuottaa jopa 50–70 prosentin energiasäästöt suurempaa joustavuutta vaativissa sovelluksissa. Sillä voidaan korvata perinteiset paineilmakompressorit, joiden ilmanpaine on 700–1 000 kPa. Lisäksi kaksijaksoinen suodatusjärjestelmä suojaa sähköisiä ja mekaanisia komponentteja ja parantaa niiden tehoa.
"Uusi puhallin oli kyseiselle jäteveden käsittelylaitokselle juuri sopivan kokoinen, ja se täytti laitoksen ilmavaatimukset suurimman osan ensimmäisestä vuodesta", Kauramaa sanoo. "Laskelmien mukaan uuden turbopuhaltimen energiankulutus oli 1 123 062 kWh vuodessa, kun aikaisemmin se oli 1 834 548 kWh vuodessa. Energiankulutus pieneni 39 %, ja kun asiakkaan käytettävissä olleet kannustimet otetaan huomioon, ratkaisu maksoi itsensä takaisin vain 0,8 vuodessa. Tulosten perusteella tilattiin toinen puhallin korvaamaan jäljellä olevat monijaksoiset puhaltimet, joita käytettiin vain tarpeen ollessa suurimmillaan sekä varapuhaltimina."
Mahdollisuuksia kaikenkokoisille laitoksille
Neuros-turbopuhaltimien käyttökohteet eivät rajoitu suuriin laitoksiin. Eräällä pienemmällä laitoksella aktiivilietteen ilmastusjärjestelmän osuus sähkön kokonaiskulutuksesta oli noin 38 %. Käytössä olevan puhaltimen ja erilaisten nykyaikaisten puhaltimien vertailun jälkeen vanha järjestelmä päätettiin vaihtaa Neuros-turbopuhaltimiin. Tarkoitus oli pienentää energiakustannuksia päivittämällä koko ilmastusjärjestelmä. Tämä tarkoitti myös ilmavirran täsmäämistä hapentarpeen kanssa niin, että energiaa kuluisi kaiken kaikkiaan vähemmän.
Tuolloin laitoksella oli käytössä kaksi monijaksoista keskipakopuhallinta ja yksi taajuusmuuttajalla varustettu kiertomäntäpuhallin. Yksi monijaksoinen puhallin oli jatkuvassa käytössä ympäri vuoden, ja sen maksimikapasiteetti oli 3 800 cfm. Manuaalisesti ohjattava kiertomäntäpuhallin oli käytössä 1 800 tuntia vuodessa yleensä 65–95 prosentin nopeudella. Monijaksoiset keskipakopuhaltimet olivat kuusijaksoisia yksiköitä, joiden enimmäisimukapasiteetti oli 3 800 icfm, tuottopaine 8,0 psig ja kulutus 167 bhp. Puhaltimissa oli tulokuristusventtiilit, jotka rajoittivat käyttäjän mahdollisuuksia säätää puhaltimia ja ilmavirtaa vaaditun liuenneen hapen pitoisuuden ja tulevan jäteveden laadun (ammoniakkitason) mukaan.
Laitokselle hankittiin lopulta kaksi Neuros NX150-C060-turbopuhallinta. Pienemmän kokonsa ansiosta ne vastaavat kuormitusta aiempaa ratkaisua paremmin, ja niiden laaja käyttöalue mahdollistaa huomattavasti paremman joustavuuden. Puhaltimien ilmavirtausta voidaan säätää parannettujen liuenneen hapen pitoisuusanturien avulla ilmastussäiliöiden liuenneen hapen tason mukaan. Koska puhaltimien säätö pohjautuu tulevan jäteveden laatuun, jota seurataan ammoniakkianturien avulla, järjestelmälle riittää pienempi ilmavirta. Siksi ilmastusjärjestelmä on aiempaa tehokkaampi ja sen kustannukset ovat pienemmät.
"Tällä laitoksella Neurosin puhaltimien energiatehokkuus, ilmavirran parempi vastaavuus vaaditun liuenneen hapen pitoisuuden kanssa, uusien anturien suorituskyky ja parempi prosessikontrolli yhdessä pienensivät energiankulutusta lähes 400 000 kWh. Energiakustannukset laskivat yli 30 000 dollarilla", Kauramaa kertoo.
Neuros-järjestelmien myynnissä ja uusissa järjestelmäkartoituksissa auttaa AxFlow Oy:n Tampereen toimipisteestä Vesa Kauramaa (puhelin: +358 10 836 9928) sekä Helsingin toimipisteestä Kirill Bernardelli (puhelin: +358 10 836 9935).
