Prozesskälteanlagen und Industriekühlung
Einleitung
Prozesskälteanlagen umfassen alle Kälteanlagen und Kältemaschinen in allen Bereichen der Industrie, die für die zahlreichen und unterschiedlichen Be- und Verarbeitungsprozesse oder direkten Produktkühlung, Kaltwasser oder andere geeignete Kühlmedien bereit stellen. Andere Prozesse werden mit Direktverdampfungskälteanlagen gekühlt, bei denen das Kältemittel beim Verdampfen die entstehende Wärme direkt, d.h. ohne Zwischenwärmeträger, wie Wasser oder andere flüssige Kühlmedien, aufnimmt.
Anwendungen
Prozesskälteanlagen werden nicht nur für verfahrenstechnische Prozesse im Bereich von Chemie und Pharma benötigt, bei denen beispielsweise die Reaktionswärme bei exothermen Prozessen abgeführt werden muß, sondern auch Kälteanlagen, die zur Kühlung ein Produktes oder Produktionsprozesses eingesetzt werden, um die Qualität des Produktes, z.B. Produkte aus Kunststoff, wie Folien und Verpackungsmaterial, zu gewährleisten.
Bei wieder anderen Prozessen, werden gasförmige Medien gekühlt, um einzelne Bestandteile (Stoffe) des Mediums auszukondensieren, die bei unterschiedlichen Temperaturen flüssig werden. Diese Vorgänge finden häufig bei sehr niedrigen Temperaturen statt.
Zu den Prozesskälteanlagen werden auch solche Kälteanlagen gezählt, die zur Kühlung von Produktionsmaschinen eingesetzt werden, wie z.B. für die Kühlung von Hydraulik- und Schmierölen.
Die Anwendungen für Prozesskälteanlagen sind so unterschiedlich, wie die Temperaturen, die zur Kühlung erforderlich sind. Die Auslegung und der Bau von Prozesskälteanlagen setzt ein umfangreiches Fachwissen und eine langjährige Erfahrung voraus.
Kältemittel
für Prozesskälteanlagen zur Kühlung von Flüssigkeiten mit Frostschutzmittelzusätzen, Spezial-Kühlsole oder besondere Kühlflüssigkeiten sowie für Direktverdampfungssysteme für Industriekälteanlagen, Sonderkälteanlagen und Prozesskühlung im Bereich bei Temperaturen bis -50°C. Eingesetzt werden hierzu Kältemittel in Abhängigkeit vom Temperaturbereich mit einem GWP < 2.500 und entsprechen damit den Vorgaben der F-Gas-Verordnung EU (Nr.) 2014/573. (Für die Kühlung von Produkten oder Medien auf unter -50°C oder für Militärausrüstung gelten Ausnahmen gem. Artikel 11 und 13 der Verordnung.)
Auslegung und Verdichter
Smardt OPK Prozesskälteanlagen werden an den Bedarf angepaßt und wir entscheiden gemeinsam mit dem Betreiber über die Art und den Aufbau von Kälteanlagen. Häufig steht nicht die Einsparung von Energie im Vordergrund, sondern eine hohe Verfügbarkeit und Betriebssicherheit, um die Unterbrechung der Prozesse bei Störungen zu verhindern. Mehrere Kältemittelkreisläufe oder redundante Kälteanlagen sind daher, auch bei ölfreien Turboverdichter Kältemaschinen, keine Ausnahme.
In Abhängigkeit von den zu erzeugenden Temperaturen stehen für Prozesskälteanlagen ölfreie Turboverdichter, Schraubenverdichter und Kolbenverdichter zur Verfügung. Fast alle Kältemaschinen können für stufenlose Leistungsregelung, und damit Anpassung an der erforderlichen Kühlbedarf, mit Frequenzumformern (FU) geliefert werden. Bei Verdampfungstemperaturen (to) kleiner ca. -20°C ist der Betrieb der Verdichter mit FU jedoch stark eingeschränkt oder nicht mehr zulässig.
Prozesskälteanlagen mit ölfreien Turboverdichtern sind für hohe Kaltwassertemperaturen ab ca. +4°C einsetzbar, während die anderen Verdichter auch für die Erzeugung von tiefen Temperaturen bis ca. -50°C geeignet sind – in Sonderfällen auch tiefer (siehe auch: Tiefkälteanlagen)
Materialien
Für Rohrleitungen und Armaturen bei Prozesskälteanlagen verwenden wir auf Wunsch oder Anforderung Edelstahl (V2A oder V4A-Qualität) oder andere Sonder-Materialien. Wärmeübertrager (Wärmetauscher) wie Verdampfer und wassergekühlte Verflüssiger stehen ebenfalls komplett aus Edelstahl oder Kupfer-Nickel-Legierungen für unterschiedliche Kühlmedien, Temperaturen und Prozesse zur Verfügung. Kupfer-Nickel-Legierungen sind äußerst widerstandsfähig gegenüber aggressiven Medien und werden beispielsweise auch in der Schiffahrt (Marineanwendungen) für den Betrieb mit Seewasser (Salzwasser) verwendet. Die Wärmeübertragungseigenschaften sind allerdings deutlich besser als die von Edelstahl. Wasserkammern bei Rohrbündelverdampfern und -verflüssigern oder andere medienberührte Bauteile sind mit verschiedenen Beschichtungen (z.B. Belzona®) zum Schutz des Materials erhältlich. Spezielle Schweißvorschriften und Schweißzusatzwerkstoffe können bei der Auslegung und Produktion von Prozesskälteanlagen berücksichtigt werden.
Beispiele für Prozesskälteanlagen
Prozesskälteanlage mit einer Kälteleistung von 3 x 300 kW mit ölfreien Turboverdichtern zur Erzeugung von Kaltwasser mit 6°C. Kältemittel R134a. Die Rohrbündelverflüssiger sind aufgrund der Kühlwasserqualität komplett aus Edelstahl. Spannungsversorgung: Werksnetz 500V. Die gesamte Prozesskälteanlage ist in einem Maschinenraum-Container montiert. Die Kühlwasser-Regelventile haben einen mit pneumatischen Antrieben. Die Rückkühlung erfolgt über das Werks-Kühlwassernetz. Die komplette Regelung und Steuerung erfolgt durch die Smardt OPK SPS Steuerung.
Prozesskälteanlage mit 290 kW Kälteleistung und ölfreiem Turboverdichter mit Plattenverdampfer und Plattenverflüssiger. Der Plattenverdampfer ist wegen der Kühlung von VE Wasser komplett aus Edelstahl gefertigt (ohne Kupferlot). Das VE Wasser wird von 20°C auf 15°C abgekühlt. Die kältemittelseitige und wasserseitige Verrohrung besteht aus Edelstahl mit Armaturen nach den hohen Qualitätsanforderungen für den Einsatz in chemischen Verfahrensprozessen. Alle Schweißnähte mußten nach den besonderen werksspezifischen Vorschriften der chemischen Industrie ausgeführt werden. Die Prozesskälteanlage wurde komplett in einem Maschinenraum-Container, mit Kühlung, Heizung und Beleuchtung, montiert und geliefert. (VE = vollentsalztes Wasser)
Prozesskälteanlage in wassergekühlter Ausführung mit 70 kW Kälteleistung. Ausführung mit FU geregelten Hubkolbenverdichter (Kältemittel R449A) zur Kühlung eines Frostschutzmittelgemisches (45 Vol.% Ethylenglykol) auf -20°C. Aus Redundanzgründen hat diese Kälteanlage zwei separate Kältemittelkreisläufe (ein Plattenverdampfer mit zwei separaten Kältekreisen). Verflüssiger als Rohrbündelverflüssiger. Die interne kältemittelseitige Verrohrung besteht komplett aus Edelstahl (1.4571). Aus Gründen des Schallschutzes am Aufstellungsort sind die Verdichter in einem doppelwandigen Schallschutzgehäuse montiert. Für Wartungszwecke hat das Gehäuse eine Innenbeleuchtung.
Die Prozesskälteanlage mit einer Kälteleistung von 350 kW dient zum einen zur Kühlung (Trocknung) von Stickstoff auf eine Temperatur von -30°C in einem Direktverdampfer (Verdampfungstemperatur -40°C) und zum anderen zur Bereitstellung von Kaltwasser mit +3°C mit einer Kälteleistung 125 kW.
Die Verdichtereinheit (Kältemaschine) besteht aus vier HSN Schraubenverdichtern (Fabrikat BITZER Kühlmaschinenbau GmbH, wie Smardt OPK wird ein deutscher Hersteller) für den Direktverdampfungsprozeß sowie aus zwei HSK Schraubenverdichter, die zur Kaltwasserzeugung benötigt werden. Alle Verdichter werden im Verbund betrieben. Die Ölabscheidung erfolgt zentral für alle Schraubenverdichter in einem separaten Ölabscheider (Höhe 2.000mm ∅ 900mm). Das Öl wird in einem separaten Platten-Wärmeübertrager gekühlt.
Der Verdampfer mit Gehäuse für diese Prozesskälteanlage besteht komplett aus Edelstahl und erfüllt die strengen Vorgaben der FDA (Food and Drug Administration).
Prozesskälteanlage für Kaltwasserzeugung mit zwei separaten Kältemittelkreisläufen. Kälteleistung 600 kW. Diese Prozesskälteanlage kühlt sowohl das Produkt (Elektronikbauteile) als auch die Produktionsmaschinen. Für den ganzjährigen Einsatz und Betrieb der Prozesskälteanlage ist diese mit der Smardt OPK Thermosyphon Freikühlung ausgerüstet. Die Verflüssigerwärme wird über luftgekühlte Verflüssiger auf dem Dach des Produktionsgebäudes abgeführt. Durch den Einsatz eines überfluteten Rohrbündelverdampfers in Spezial-Ausführung kann die Prozesskälteanlagen gleichzeitig in den Betriebsbarten Freie Kühlung und Verdichterbetrieb Kaltwasser erzeugen. Die Kaltwassererzeugung ist für 100% Kälteleistung bis zu einer Außentemperatur von 40°C ausgelegt.
Für weitere Informationen über Prozesskälteanlagen nehmen Sie bitte Kontakt zu unserem Technischen Vertrieb auf [Ansprechpartner] oder schreiben Sie eine Email an: vertrieb(at)smardt.de
Smardt OPK – Prozesskälteanlagen und Industriekälteanlagen – Kälteanlagen für unterschiedliche Kühlprozesse in der Verfahrenstechnik und Produktion. Produktion in Deutschland nach kundenspezifischen Forderungen und Werksvorschriften. Hohe Betriebssicherheit und Verfügbarkeit. Turbo Kältemaschinen – Tiefkälteanlagen – Prozesskälteanlagen.