Turbo-Gebläse – Warum jede Abwasseraufbereitungsanlage einen braucht

Turbo-Gebläse – Warum jede Abwasseraufbereitungsanlage einen braucht

Angesichts zahlreicher Variablen bei der Auswahl eines Belüftungsgebläsesystems für die Industrieabawasseraufbereitung und ebenso zahlreicher Versprechungen von Technologieanbietern, dass ihre Technologie die beste ist, herrscht bei vielen Anlagenbetreibern Verwirrung. Schlimmer als Verwirrung ist die Enttäuschung, die sich ergibt, wenn eine Gebläsetechnologie nicht wie erwartet funktioniert – und die Betriebskosten und Effizienzvorteile nicht realisiert werden.

Energieverbrauch und -kosten waren die Haupttreiber für die Entwicklung effizienterer Belüftungsgebläsesysteme. Diese Systeme können bis zu 60 Prozent des gesamten Energieverbrauchs einer Kläranlage oder Abwasseraufbereitungsanlage ausmachen. Daher ist die Amortisation für eine höhere Energieeffizienz erheblich.

Technologische Fortschritte bei Belüftungsgebläsen bieten neue Optionen zur Reduzierung des Energieverbrauchs. Diese Technologien erfordern jedoch auch ein besseres Verständnis des Gesamtsystems und der Schwankungen der Betriebsbedingungen, um die Gesamtbetriebskosten zu optimieren und die Kapitalrendite zu maximieren.

Billig und effizient: Die erste Wahl?

Kläranlage | © panthermedia.net /gyn9037

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Wenn die Wahl eines Belüftungsgebläses bei der Abwasseraufbereitung einfach auf der Energieeffizienz oder den Anschaffungskosten der Technologie beruhen würde – unabhängig von den Betriebsbedingungen –, wäre es einfach, das effektivste Belüftungsgebläse auszuwählen. Nach der Installation ist es jedoch unwahrscheinlich, dass der beabsichtigte Kosten-Nutzen-Wert erreicht wird, wenn die Technologie falsch angewendet wird. Eine genaue Kosten-Nutzen-Analyse muss die Investitionen der Belüftungsgebläse selbst und die Betriebsvariablen umfassen. Bei der Entscheidung müssen die täglichen und saisonalen Schwankungen des Sauerstoffbedarfs, die Verschmutzung und Alterung von Diffusoren, die Luftstromsteuerung und der Luftstromabsenkung, die Gesamtgebläseeffizienz und der Energieverbrauch über die Zeit, die Betriebsart, das Gebläsezubehör und die Anlage als Gesamtheit einbezogen werden.

Kosten und Nutzen bei Turbo-Gebläse

Betriebsvariablen können sich erheblich auf Kosten und Nutzen auswirken. Energieeffizienz ist der Hauptantrieb der Belüftungsgebläse-Technologie, daher ist das Ziel aller Anwender, den effizientesten und kostengünstigsten Weg zu finden, um Energieeffizienz auf der Basis realer Anwendungen und der richtigen Gebläsetechnologie zu erreichen. Für Abwasserbelüftungsanwendungen gibt es vier Hauptgebläse-Lösungen: Verdrängergebläse, Turbo-Gebläse, Hybridgebläse und Kombinationsgebläsetechnologien. In den folgenden Abschnitten werden diese Ansätze kurz vorgestellt und die jeweiligen Vorteile und Einschränkungen beschrieben.

Verdrängergebläse

Diese Gebläse sind als Drehkolbengebläse mit geraden oder verdrehten Rotoren ohne interne Kompression definiert. Sie werden oft als „Arbeitspferd“ bezeichnet, da sie trotz wechselnder Bedingungen flexibel funktionieren können. Das Verdrängergebläse (PD-Gebläse) hat geringere Anschaffungskosten als Turbo-Gebläse und Hybridgebläse. Die niedrigeren Kosten des PD-Gebläses können jedoch je nach Betriebsbedingungen durch einen höheren Energieverbrauch ausgeglichen werden.

Turbo-Gebläse

Kläranlage | © panthermedia.net /toa55

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Wenn die Turbotechnologie in der Nähe ihres Auslegungspunkts betrieben wird, ist sie die effizienteste Technik, die derzeit am Markt ist. Sie ist daher kostengünstig in Anwendungen mit engen Schwankungen beim Herunterfahren. Turbo-Gebläse haben höhere Anschaffungskosten als Drehkolben- und Hybridgebläse. Bei Anwendungen mit weniger Variationen der Betriebsbedingungen können die zusätzlichen Kosten jedoch durch einen geringeren Energieverbrauch kompensiert werden.

Wenn der Durchfluss zu niedrig oder der Druck zu hoch ist, können die Benutzer mit einem Druckstoß rechnen. Umgekehrt, wenn der Durchfluss zu hoch oder der Druck zu niedrig ist, kann der Benutzer mit einer Drossel rechnen. Die Leistung variiert auch mit der Luftdichte: Sommer bedeutet hohe Lasten bei niedriger Luftdichte und Winter bedeutet geringe Lasten bei hoher Dichte.

Hybridgebläse (Drehkolbenverdichter)

Diese Technologie bietet eine mit Turbo vergleichbare Energieeffizienz und die Flexibilität der PD-Technologie. Der Hybrid verwendet einen Niederdruckschraubenrotor anstelle eines geraden oder verdrehten Drehkolbenrotors. Bei Anwendungen mit großen Schwankungen in Durchfluss und Druck können Hybridgebläse Geschwindigkeiten von bis zu 25 Prozent des ursprünglichen Auslegungspunkts erreichen.

Hybride Konstruktionsprinzipien beinhalten konstantes Volumen gegen variierenden Druck bei einem großen Herunterfahren (typischerweise 4: 1). Außerdem ändert sich der Durchfluss durch Variieren der Geschwindigkeit und des Rotorgitters, wodurch die Luft im Gehäuse komprimiert wird.

Kombi-Gebläse-Technologien

Bei großen Kläranlagen kann die Anwendung einer Kombination von Gebläsetechnologien an verschiedenen Punkten des Behandlungsprozesses die Gesamtenergieeffizienz verbessern und die anfänglichen und langfristigen Betriebskosten senken. Diese Lösung kann besonders effektiv in einer Nachrüstanwendung und in Prozessen sein, bei denen der Arbeitszyklus des Gebläses so niedrig sein kann, dass es nur eine Stunde pro Tag läuft.

Turbo-Gebläse sind ideal für Anwendungen, bei denen sie den ganzen Tag mit der gleichen Geschwindigkeit laufen können. Sie sind weniger effizient, wenn sie in Anwendungen mit regelmäßigen Schwankungen eingesetzt werden. Der beste Weg zur Optimierung eines Systems besteht darin, einen Turbo (für Grundlast) mit einem Hybrid (für Spitzenlast und niedrige Strömungsbedingungen) zu kombinieren.

Kläranlage | © panthermedia.net /Péter Gudella

Kläranlage | © panthermedia.net /Péter Gudella

Es ist von entscheidender Bedeutung, dass der Turbo die Einführung des Hybrids ohne Aufprall tolerieren kann. Der Leerlauf und die strombasierte Umrichtersteuerung erleichtern diese Kombination auf einfache Weise. Es ist auch wichtig, dass der PD oder Hybrid mit einer Pulsationsdämpfung ausgestattet ist, um die Störungen im System beim Betrieb mit dem Turbo zu minimieren. Die Gesamtenergieeffizienz kann bei diesem Ansatz höher sein, und der Gesamt-Umkehrbereich kann auf 6: 1 oder mehr erweitert werden.

Neueste Technologie: Das Aerzen Turbo-Gebläse mit Luftlagerung
Die Aerzen Tubo-Gebläse verwenden keine Magnetlagerung mit Öl oder anderen Schmiermitteln, die einen hohen Wartungsaufwand bedeuten, sondern Luft als Lagermittel. Der Aufbau ist durch seine Einfachheit effektiver als jedes andere Turbo-Gebläse auf dem Markt. Maximale Verfügbarkeit, hohe Energieeffizienz und lange Wartungszyklen sind die Folge dieser neuen Technologie, die die Abwasseraufbereitung auf eine neue Stufe hebt.


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