LAVA: mniej powietrza wywiewanego, mniej gazu, mniej CO₂ w suszarniach
Dostosowanie strumienia objętości do obciążenia w suszarniach z dopalaniem termicznym
W skrócie
Suszarnie na liniach lakierniczych przetłaczają bardzo dużo powietrza. To powietrze trzeba podgrzać, oczyścić i ponownie odprowadzić. Strumień objętości jest przy tym zwykle zaprojektowany na najbardziej niekorzystny stan pracy i dokładnie tak suszarnia często pracuje także wtedy, gdy potrzeba znacznie mniej powietrza.
LAVA (niem. lastabhängige Volumenstromanpassung, dostosowanie strumienia objętości do obciążenia) to zmienia. Strumień objętości podąża za rzeczywistym obciążeniem suszarni. Tam, gdzie potrzeba mniej powietrza, mniej powietrza jest podgrzewane i przetłaczane. Oszczędza to gaz ziemny i energię elektryczną wentylatorów oraz obniża emisję CO₂, bez wpływu na jakość suszenia.
Problem: powietrze, którego nikt nie potrzebuje
W suszarni lakierniczej odparowują rozpuszczalniki, które są odprowadzane z powietrzem wywiewanym. Aby w suszarni nie powstawały krytyczne stężenia, tradycyjnie utrzymuje się duży strumień objętości, zaprojektowany na najgorszy przypadek. W praktyce jednak ładunek rozpuszczalników nie jest stale tak wysoki. Suszarnia przetłacza i podgrzewa wtedy więcej powietrza, niż to konieczne.
Każdy metr sześcienny niepotrzebnego powietrza mimo to generuje koszty:
- Trzeba go podgrzać do temperatury suszarni, czyli gazem.
- Musi przejść przez dopalanie termiczne, co również kosztuje energię.
- Muszą go przetłaczać wentylatory, czyli prądem.
Idea: tylko tyle powietrza, ile potrzeba
LAVA na bieżąco dostosowuje strumień objętości do obciążenia. Podstawą jest pomiar, z którego wynika każdorazowo wymagany minimalny strumień objętości. Sterowanie prowadzi suszarnię w kierunku tej wartości i zapewnia przy tym bezpieczną pracę.
Działanie można wyjaśnić w dwóch punktach:
- Mniej powietrza to mniej energii do ogrzewania. Zapotrzebowanie na ciepło zależy bezpośrednio od ilości powietrza. Jeśli podgrzewa się mniej powietrza, spada zużycie gazu.
- Mniej powietrza to nieproporcjonalnie mniej energii dla wentylatorów. Pobór mocy wentylatora spada szybciej niż strumień objętości. Już umiarkowana redukcja przynosi odczuwalne oszczędności energii elektrycznej.
Dla kogo jest LAVA?
LAVA jest przeznaczona dla suszarni z dopalaniem termicznym (TNV), których ciepło odpadowe wraca do suszarni. Takie połączenie jest typowe dla linii lakierniczych w przemyśle motoryzacyjnym, na przykład dla suszarni lakieru nawierzchniowego, podkładu, kataforezy (KTL) i podobnych. W kilku instalacjach (mniej niż dziesięciu) za dopalaniem termicznym znajdował się dodatkowy stopień katalityczny.
Dla rozróżnienia: czysto katalityczne systemy (KNV) oraz regeneracyjne dopalanie termiczne (RNV, ang. RTO) to inne przypadki, które należy rozpatrywać indywidualnie. Więcej na ten temat w szczegółach technicznych.
Sprawdzone od 2011 roku
Pomysł na LAVA narodził się w projekcie badawczym DBU „Abgasreinigung Automobillackierung“ (oczyszczanie gazów odlotowych w lakierniach samochodowych; DBU: Niemiecka Federalna Fundacja Środowiska), w którym badano dodatkowo montowane stopnie katalityczne w dopalaniu termicznym. Jako metodę LAVA opracowano w latach 2010–2012 w projekcie kooperacyjnym ZIM (Centralny Program Innowacji dla MŚP) wspólnie z CRONE Wärmetechnik – przez zespół, do którego należą obecni członkowie zarządu CVET.
Pierwsza instalacja, suszarnia lakieru nawierzchniowego, została uruchomiona w 2011 roku i pracuje do dziś. Według publicznego raportu końcowego projektu DBU ta pierwsza instalacja zaoszczędziła około 27% gazu ziemnego na linii lakieru nawierzchniowego. Od 2013 roku CVET wdraża LAVA u klientów także samodzielnie.
Bilans
Dla wszystkich dotychczas zrealizowanych instalacji LAVA:
- około 46 000 t CO₂ mniej rocznie
- łącznie około 300 000 t CO₂ zaoszczędzone od pierwszych instalacji (stan na październik 2026)
Oszczędność w konkretnym przypadku zależy od suszarni, jej wykorzystania i sytuacji wyjściowej. Z doświadczenia oszczędności gazu sięgają, w zależności od instalacji, wyraźnie dwucyfrowych wartości procentowych. Do tej pory CVET wdrożyła LAVA w 65 instalacjach.
Co dostarcza CVET
Przy każdym wdrożeniu LAVA CVET dostarcza technikę sterowania i program sterujący. Prace elektryczne wykonujemy sami lub wspólnie z partnerem elektrycznym klienta, w zależności od tego, co lepiej pasuje do Państwa zakładu.
Eksploatują Państwo suszarnię z dopalaniem termicznym i chcą wiedzieć, co LAVA może u Państwa dać? Prosimy o przesłanie kilku podstawowych danych, na przykład typu suszarni, strumienia objętości i zużycia gazu, a chętnie oszacujemy dla Państwa potencjał.
Więcej dla specjalistów: szczegóły techniczne
Z czego składa się zapotrzebowanie na energię
Suszarnię z dopalaniem termicznym można w uproszczeniu opisać jako bilans energii. Ciepło jest doprowadzane, aby podgrzać detal i lakier, odparować rozpuszczalniki i doprowadzić świeże powietrze do temperatury suszarni. Część ciepła opuszcza suszarnię z powietrzem wywiewanym, jest wykorzystywana w dopalaniu i poprzez układ powrotu ciepła ponownie trafia do suszarni.
Udział zależny od ilości powietrza to ta część, na którą wpływa LAVA. Mniejsza ilość powietrza świeżego i wywiewanego oznacza:
- mniej świeżego powietrza, które trzeba podgrzać,
- mniej powietrza wywiewanego, które trzeba oczyścić w dopalaniu,
- mniejsze zapotrzebowanie na paliwo dodatkowe, ponieważ spalanie jest w większym stopniu zasilane przez sam ładunek rozpuszczalników.
Moc wentylatorów
W przypadku wentylatorów z regulacją prędkości obrotowej (przemiennik częstotliwości) obowiązują w przybliżeniu prawa podobieństwa: pobór mocy rośnie z trzecią potęgą strumienia objętości. Jeśli strumień objętości zostanie wyraźnie obniżony, moc elektryczna spada jeszcze wyraźniej. Przy szacunkowym podejściu udział energii elektrycznej w oszczędnościach łatwo jest niedoszacować.
Gdzie leży granica
Strumienia objętości nie można obniżać dowolnie. Ograniczeniem jest zapotrzebowanie procesu na ciepło: od pewnego punktu potrzebna jest minimalna ilość powietrza wywiewanego, aby utrzymać bilans cieplny suszarni. W dotychczas zrealizowanych instalacjach ta termicznie uwarunkowana ilość minimalna zawsze leżała powyżej minimalnej ilości powietrza wywiewanego wymaganej przez ochronę przeciwwybuchową. Redukcja osiąga więc granicę termiczną, zanim dotknie granicy bezpieczeństwa. Dlatego w dotychczasowych instalacjach ciągły monitoring stężenia nie był konieczny.
Rozróżnienie: RNV i KNV
LAVA i jej udokumentowane referencje dotyczą instalacji z dopalaniem termicznym, których ciepło odpadowe wraca do suszarni. Inne metody oczyszczania powietrza wywiewanego podlegają innym warunkom brzegowym. W czysto katalitycznych systemach (KNV) i w regeneracyjnym dopalaniu termicznym (RNV, ang. RTO) decydujące są inne parametry. Przed jakąkolwiek oceną możliwości dostosowania strumienia objętości trzeba je indywidualnie zbadać i zmierzyć.
Realizacja
- Pomiar i ocena stanu istniejącego (obciążenie, strumień objętości, ładunek rozpuszczalników)
- Technika sterowania i program sterujący od CVET
- Prace elektryczne wykonywane przez CVET lub wspólnie z partnerem elektrycznym klienta
- Uruchomienie i potwierdzenie oszczędności
W każdym projekcie sprawdzamy, jak bardzo można obniżyć strumień objętości przy bezpiecznej pracy, aby osiągnąć maksymalne oszczędności.