Монтаж в процессе эксплуатации
Примерное производство пара на частной сыроварне Bechtel
Компания
Частная сыроварня Bechtel («Privatmolkerei Bechtel») расположена в самом сердце региона Верхний Пфальц (Oberpfalz) в Восточной Баварии и является одним из крупнейших молочных предприятий в Германии. Имея в штате около 500 сотрудников, предприятие ежедневно перерабатывает более 1 миллиона кг молока в высококачественные сыры и фирменные молочные продукты. Bechtel производит значительную часть своей продукции для других компаний, куда входит, например, бренд «Grünländer». Там, где перерабатывается большое количество молока, задействованы энергоемкие процессы. Помимо потребностей в электроэнергии и охлаждении, предприятию требуется пар для различных процессов нагрева, таких как пастеризация, ультрапастеризация, стерилизация, очистка и выпаривание. Эти этапы обработки имеют важнейшее значение для обеспечения максимального качества продукции и соблюдения строгих стандартов безопасности пищевых продуктов. В то же время важно вести производство энергоэффективно, чтобы оставаться конкурентоспособными.
Проект
Из-за растущих потребностей в увеличении мощностей на предприятии Bechtel существующей системы пароснабжения стало недостаточно для удовлетворения производственных нужд. Два паровых котла марки Loos, установленные в 1994 году, имели общую производительность 16 т/ч и уже работали с полной нагрузкой в непрерывном режиме. Однако Bechtel требовалось почти в два раза больше пара. Для реализации этого сложного проекта молочный завод нашел двух высококлассных партнеров: компанию Bosch Industriekessel из Гунценхаузена, которой была поручена поставка технологического оборудования котельной системы, и компанию Karl Lausser из Пильграмсберга, отвечавшую за все инженерные работы и монтаж всей установки. Требование заключалось в том, что новую систему необходимо было смонтировать без остановки производства и с сохранением 100%-ной надежности снабжения. Это было связано с тем, что Bechtel работает круглосуточно семь дней в неделю. Демонтаж существующих котлов и установка новых паровых котлов типа UL-S могли осуществляться только поэтапно и в условиях ограниченного пространства. Чтобы производство продолжалось без перебоев, компания Lausser в начале проекта предоставила временный паровой котел производительностью 8 т/ч. Для этого арендного котла был проложен дополнительный газопровод, кроме того, для новой котельной системы пришлось полностью модернизировать существующее газоснабжение. В качестве основного топлива завод использует природный газ, однако старая система жидкого топлива сохранена на случай чрезвычайных ситуаций. Помимо этого, компании Lausser необходимо было интегрировать существующий модуль водоподготовки в новую систему. По согласованию с технологическими процессами молочного завода котлы вводились в эксплуатацию специалистами Bosch Industriekessel поэтапно – без каких-либо перебоев в снабжении производства. Теперь Bechtel располагает не только большим объемом пара благодаря производительности установки около 30 т/ч, но и передовой котельной системой с точки зрения энергоэффективности, эксплуатационной безопасности и гибкости.
Система предварительного подогрева воздуха снижает расход топлива и объемы выбросов.
Обзор компонентов системы
Рекуперация тепла с помощью экономайзера и предварительного подогрева воздуха
Высокий уровень КПД котлов, превышающий 97%, производит глубокое впечатление. Помимо встроенных экономайзеров, оба котла оснащены системой предварительного подогрева воздуха: часть потока питательной воды котла направляется системой в теплообменник со стороны воздуха, что повышает температуру воздуха для горения с 25 °C до 80 °C. Затем охлажденная питательная вода проходит через пакет теплообменника со стороны дымовых газов и снижает температуру горячих дымовых газов котла перед тем, как вернуться в основной поток питательной воды. Таким образом можно достичь экономии топлива до 2%. Кроме того, система предварительного подогрева Bosch состоит из меньшего количества компонентов, чем традиционные воздухоподогреватели, и требует меньше места для монтажа.
Гибкая регулировка производительности
Современные комбинированные горелки также улучшают энергетический баланс. Количество пусков горелок и, следовательно, сопутствующие потери энергии значительно снижаются благодаря широкому диапазону регулирования 1:14 при работе на газе. Общую тепловую мощность горелок, составляющую около 20 МВт, можно снизить до 1,4 МВт без отключения самих горелок. Установленные системы регулирования содержания O2 положительно влияют на модулируемый режим работы горелок. Соотношение топливо-воздух должно поддерживаться на каждом этапе мощности для достижения оптимального качества сгорания. Это происходит за счет непрерывного измерения содержания кислорода в дымовых газах и автоматической регулировки подачи воздуха в зависимости от давления воздуха, температуры и качества газа. Также установлены регуляторы частоты вращения, которые дополнительно оптимизируют рабочий режим. Они снижают частоту вращения вентилятора подачи воздуха на горение в зависимости от текущей мощности горелки, что позволяет существенно экономить электроэнергию при частичной нагрузке.
Комплексный анализ данных
Еще в 2012 году компания Bechtel внедрила систему энергетического менеджмента. Цель заключалась в постоянном мониторинге энергопотребления на молочном заводе, чтобы тем самым снизить затраты и предотвратить негативное воздействие на окружающую среду. В полном соответствии с этим системный инструмент Bosch MEC Optimize собирает и анализирует все данные от паровых котлов и всех связанных с ними компонентов установки. В наглядной и точной форме система указывает на любое повышенное энергопотребление и оценивает режим работы котла. На основе индивидуального режима работы также выдаются прогнозы износа компонентов, что повышает эксплуатационную готовность системы. На предприятии Bechtel весь процесс визуализируется на стандартных рабочих ноутбуках или планшетах. Это означает, что ответственные лица всегда контролируют энергопотребление и готовность оборудования. Персонал завода также имеет доступ через MEC Optimize к цифровому хранилищу документов с инструкциями по эксплуатации и сервисными отчетами, а также к электронному журналу котла.
Высокая эксплуатационная надежность: автоматизация и удаленное обслуживание
Интегрированные системы управления Bosch также имеют решающее значение для удовлетворения высоких требований к надежности при переработке молока. Они передают соответствующие эксплуатационные данные в MEC Optimize и автоматизируют работу котла и всей установки, а также обеспечивают интеллектуальные функции управления, такие как автоматический запуск и каскадное управление несколькими котлами. Встроенная логика безопасности защищает котельную установку от неправильных действий персонала. Подключение блоков управления к инструменту удаленного обслуживания MEC Remote от Bosch обеспечивает компании Bechtel дополнительную безопасность. Как за пределами, так и на территории предприятия: функциональные параметры работы установки и все важные системные данные можно проверять в режиме реального времени, благодаря чему оператор котла может быстро реагировать на любые неблагоприятные изменения. Визуализация данных осуществляется через пользовательские терминалы с доступом в Интернет, такие как планшеты, смартфоны или настольные ПК, а усовершенствованная концепция безопасности защищает систему от несанкционированного доступа. Еще одним преимуществом является возможность удаленной поддержки со стороны сервисных специалистов Bosch. По запросу клиента они могут получить доступ к системе и выполнить, например, обновление программного обеспечения или параметрирование, а также, разумеется, оперативно устранить причины возникших неполадок. Это не только повышает готовность оборудования, но и экономит время и средства.
Для обеспечения длительного срока службы
Другие компоненты установки, такие как система деаэрации питательной воды, также входят в объем поставки Bosch. Компания Lausser смонтировала эту систему параллельно со старой системой питательной воды, создав для нее дополнительное пространство путем предварительной установки решетчатого настила. Высота модуля составляет около 5 метров, длина — более 7 метров, а емкость бака равна 25 000 литров. Процесс деаэрации является важным этапом для достижения оптимального качества воды, и он защищает котел и его компоненты от коррозии. Благодаря нагреву подпиточной воды до 103 °C коррозионно-активные компоненты, такие как углекислый газ и кислород, высвобождаются и улетучиваются вместе с небольшим количеством выпара через крышу. Этот выпар содержит полезное тепло, которое утилизируется с помощью установленного далее охладителя выпара мощностью 80 кВт. Это позволяет осуществлять предварительный подогрев подпиточной воды за счет «бесплатной» энергии.
Оснащение установки также включает в себя непрерывное измерение электропроводности, а также автоматические устройства обессоливания и продувки. Модулируемые регуляторы питательной воды обеспечивают поддержание постоянного уровня воды в котлах. Управление этими измерительными и регулирующими приборами осуществляется через системы управления котлами Bosch. Помимо повышения уровня автоматизации, эти меры обеспечивают более стабильный режим работы с меньшим механическим напряжением материалов, а также гарантируют снижение потерь энергии.
Системы управления котлом обеспечивают высокую степень автоматизации.
Модуль деаэрации питательной воды от Bosch обеспечивает оптимальное качество воды и защищает котел и его компоненты от коррозии. Это повышает эксплуатационную безопасность и увеличивает срок службы установки.
Результат
Новая паровая котельная система Bosch полностью отвечает растущим потребностям в мощности и обладает потенциалом для покрытия дополнительных пиковых нагрузок. Кроме того, благодаря оптимальному согласованию всех компонентов удалось систематически реализовать потенциал экономии энергии и затрат. Это позволяет частной сыроварне Bechtel идти в ногу со временем, используя образцовую установку в вопросах энергоэффективности и защиты окружающей среды. Альфред Гюрстер, руководитель направления производства и технологий в Bechtel, резюмирует следующее: «Реализовать проект в процессе эксплуатации было, конечно, непросто и это влекло за собой множество рисков и трудностей, которые нам удалось преодолеть. В конечном счете, именно благодаря скоординированному сотрудничеству всех участников проекта новая паровая котельная система была введена в эксплуатацию без каких-либо перебоев в снабжении. Наши проблемы с мощностью решены, и система работает стабильно. Благодаря MEC Optimize мы также получили современную систему мониторинга эффективности и можем в любое время отслеживать энергопотребление и готовность оборудования».