الكفاءة وإمدادات الطاقة الموثوقة
مرجلان مدمجان لمستشفى فينسن
الجهة المشغلة
تقع المستشفيان، بوخهولتس إن دير نوردهايدي وفينسن (لوه)، بالقرب من الحافة الجنوبية لمدينة هامبورغ في منطقة لونيبورغ هيد. ويضم مستشفى بوخهولتس حوالي 300 سرير و1,600 غرفة تقريباً. بينما يتسع مستشفى فينسن لـ 280 مريضاً، ويحتوي على 1,400 غرفة تمتد على مساحة تبلغ حوالي 34,500 متر مربع. ومنذ أغسطس 1999، اندمجت المستشفيان لتشكيل شركة ذات مسؤولية محدودة (LLC) بدعم حصري من مقاطعة هاربينغ.
المشروع
نادراً ما تحظى مراكز إمداد الطاقة في المستشفيات باهتمام الإدارة. وبالتالي، تظل هناك إمكانات هائلة غير مستغلة لتوفير الطاقة على الرغم من توفر العديد من التقنيات المتطورة والموثوقة. وتوضح قصص النجاح، مثل تلك الواردة أدناه، كيف يمكن خفض استهلاك الطاقة بشكل منهجي ومستدام.
توفر غلايات البخار التي تعمل بالغاز كمية كبيرة من الطاقة لمستشفيي بوخهولتس وفينسن. ويُستخدم البخار المتولد للمطابخ، وقسم التعقيم المركزي، وترطيب الهواء في أنظمة تكييف الهواء، بالإضافة إلى المغسلة (في مستشفى بوخهولتس). وقد تم استبدال نظام إمداد البخار في فينسن، والذي يبلغ من العمر 38 عاماً، في عام 2012. حيث قام المهندس تورتسن ريمر، المدير الفني للمستشفى، بتطوير مفهوم للطاقة تم تحسينه من الناحيتين الاقتصادية والبيئية. وإلى جانب زيادة كفاءة الطاقة، كانت الموثوقية من بين الاعتبارات الرئيسية.
تضمن هذا النهج تركيب غلايتين بخاريتين من طراز Bosch U-MB. وبفضل تصميمهما المدمج والجاهز للتوصيل، تمكنت شركة بيرغر (Berger) لإنشاء المحطات، الكائنة في شتيليه (Stelle)، من نقلهما وتثبيتهما في مكانهما بسرعة فائقة. وكان قرار استخدام غلايات بوش الصناعية سهلاً للغاية، لا سيما بعد النجاح الكبير الذي حققته غلايتا بخار من طراز Bosch UL-S المزودتان بأجهزة توفير طاقة مدمجة (economizers)، واللتان تم تشغيلهما بنجاح منذ عام 2006 في مستشفى بوخهولتس.
يتميز نظام الغلايات الجديد بكفاءة التشغيل ووظائف التحكم الذكية. وبفضل قدرته الإجمالية البالغة 1,200 كجم من البخار في الساعة، تم تصميمه ليتناسب تماماً مع المتطلبات المحددة. وتعمل كلتا الغلايتين معاً بالتوازي خلال النهار، بينما تتحول إحداهما إلى وضع الحفاظ على الحرارة أثناء الليل.
غلاية البخار المدمجة U-MB مع جهاز توفير الطاقة (economizer) والتشغيل بالغاز الطبيعي.
خفض استهلاك الطاقة
تعمل أجهزة توفير الطاقة (economizers) المدمجة بشكل قياسي على زيادة كفاءة الطاقة إلى أقصى حد. حيث يتم تزويد المبادلات الحرارية بماء تغذية الغلاية وتسخينه مسبقاً ليصل إلى حوالي 135 درجة مئوية باستخدام غازات العادم الساخنة الناتجة عن عملية الاحتراق. ويؤدي ذلك إلى خفض درجة حرارة غازات العادم بنحو 100 درجة مئوية. والنتيجة: زيادة في الكفاءة بنسبة تقارب 5%، يرافقها انخفاض مماثل في استهلاك الوقود والانبعاثات.
يُستخدم الغاز الطبيعي منخفض الانبعاثات لتشغيل الغلايتين. وبالإضافة إلى ذلك، يتوفر زيت الوقود الخفيف كبديل لتشغيل إحدى الغلايات. ونظراً لنطاق التحكم الواسع عند التشغيل بالغاز، يمكن تعديل قدرة الحارق بسلاسة لتلائم الاحتياجات الفعلية للبخار. ويؤدي ذلك إلى تقليل معدل تكرار تشغيل وإيقاف الحوارق بشكل كبير، فضلاً عن تقليل الفاقد في الطاقة الناتج عن التهوية المسبقة لمجاري غازات العادم إلى أدنى حد.
تتيح تكنولوجيا التحكم الذكية التحكم الأمثل في محطة الغلايات وتضمن موثوقية الإمداد.
تكنولوجيا التحكم الذكية
تضمن أنظمة الإدارة الشفافة BCO و SCO تشغيل الغلاية والمحطة بأعلى كفاءة ممكنة للطاقة. ويمكن تحليل مجموعة واسعة من بيانات التشغيل وتعديلها وفقاً للمتطلبات باستخدام نظام التحكم في الغلاية BCO، وذلك في شكل مخططات بيانية منحنية وشاشات لعرض الإجماليات. كما تساعد وظائف المراقبة والحماية المتكاملة في الحماية من الاستخدام غير السليم.
يخفف نظام التحكم في التشغيل والاستعداد والإيقاف (SUC) - المخصص لزيادة الموثوقية - العبء عن كاهل موظفي التشغيل. فمع هذا الإصدار من التجهيزات ضمن نظام التحكم في الغلاية BCO، يتم تفعيل عمليات تشغيل وإيقاف غلايات البخار بضغطة زر واحدة أو يتم جعلها تلقائية عبر إشارة طلب خارجية. وخلال التشغيل العادي، تحمي الوظائف التلقائية المتكاملة الغلايات والمحطة من التآكل، والصدمات المائية، والملوحة الزائدة (التمليح). وفي مرحلة الحفاظ على الحرارة، يتم تسهيل سحب البخار في كل مرة يتم فيها تشغيل الحارق، مما يحفز الدوران الطبيعي للمياه داخل الغلاية ويمنع حدوث التدرج الحراري (طبقية درجات الحرارة).
يجمع نظام التحكم في النظام SCO عناصر التحكم الفردية في نظام تحكم عالمي واحد. ويعمل التحكم المدمج في التتابع على التبديل بين الغلاية الرئيسية والغلاية التابعة لضمان تشغيل سلس واقتصادي لغلايات البخار. ويتضمن التحكم في التتابع نظاماً لقياس كمية البخار وصمام إغلاق بخار يتم التحكم فيه. وبمجرد تجاوز كمية البخار القابلة للتعديل، يتم توصيل الغلاية التابعة عن طريق فتح صمام إغلاق البخار. وإذا انخفضت كمية البخار عن قيمة معينة، ينغلق صمام الغلاية التابعة. وتم تجهيز كلتا الغلايتين بجهاز للحفاظ على الحرارة عبر نظام الحارق، حيث يتم الحفاظ على حرارة الغلاية التابعة عند ضغط منخفض لتقليل الفاقد الإشعاعي مع الحفاظ على سرعة جاهزيتها للعمل.
يتم نقل جميع رسائل التشغيل وأحدث بيانات العملية الخاصة بنظام الغلايات عبر خط الاتصال إلى مركز التحكم في العمليات بالمستشفى باستخدام نظام Profibus-DP. وعلى سبيل المثال، يمكن توجيه عملية اختيار الوقود أو التحويل من وضع تسخين الحفاظ على الحرارة إلى وضع التشغيل العادي والعكس مباشرة من مركز التحكم.
توليد طاقة إضافية
بالإضافة إلى توليد بخار العمليات، يمتلك مستشفيا بوخهولتس وفينسن أنظمة توليد مشترك للطاقة لإنتاج الكهرباء والحرارة بشكل اقتصادي.
مراحل التنفيذ:
- تركيب غلايتين بخاريتين مدمجتين مع أجهزة توفير طاقة (economizers) مدمجة
- التشغيل التجريبي جنباً إلى جنب مع نظام الغلايات الحالي
- تفكيك النظام القديم والتخلص منه
- استخدام أنظمة حرق حديثة ذات نطاق تحكم واسع
- دمج عناصر التحكم القابلة للبرمجة مع ميزة التحكم التلقائي في التشغيل والاستعداد والإيقاف والتحكم في التتابع
- مخطط النظام لغلاية البخار مع تكنولوجيا المحطة المناسبة لاسترداد الحرارة، ومعالجة المياه، وإرجاع المكثفات.
مخطط النظام لغلاية البخار مع تكنولوجيا المحطة المناسبة لاسترداد الحرارة، ومعالجة المياه، وإرجاع المكثفات.
النتيجة
نجحت أنظمة توليد الطاقة الحديثة من شركة بوش للغلايات الصناعية (Bosch Industriekessel) في تحسين كفاءة الطاقة وموثوقيتها في مستشفى فينسن. وقد أعرب المديران الفنيان للمستشفى، المهندس تورتسن ريمر وتورتسن هولتس، عن رضاهم التام. ويقدم قسم خدمة العملاء في بوش أعمال الصيانة والاختبارات الدورية، مما يضمن أقصى درجات الموثوقية والتشغيل الاقتصادي المتسق على المدى الطويل. كما يسهم ذلك في زيادة جاهزية الأنظمة، وتحسين استهلاك الوقود، وتحديد فرص التوفير المحتملة في مرحلة مبكرة.
"أثمرت عملية التحديث على الفور عن توفير في الغاز الطبيعي بنسبة تبلغ حوالي 15%. علاوة على ذلك، فإننا نساهم بدورنا في حماية البيئة من خلال تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون."
المديران الفنيان للمستشفى، المهندس تورتسن ريمر (يمين) وتورتسن هولتس.