Эффективное технологическое тепло для фитопрепаратов
многоэтажная котельная в фармацевтической промышленности
Компания
Bionorica SE — это компания, работающая по всему миру в секторе фитопрепаратов, со штатом более 1500 сотрудников. Своим успехом, который на протяжении многих лет растет в Германии и на более чем 50 международных фармацевтических рынках, Bionorica обязана своей уникальной философии исследований и производства. Комплексная методика под названием «Фитониринг» (Phytoneering) включает в себя научные исследования, которые проводятся по всему миру с большими затратами и усилиями: это включает в себя разработку собственного ассортимента лекарственных растений, а также запатентованные методы производства и признанные клинические исследования эффективности и безопасности растительных препаратов. Bionorica производит практически всю свою продукцию на площадке в 42 000 м² в своей штаб-квартире в Ноймаркте-ин-дер-Оберпфальц (Германия). Для производителя фитопрепаратов крайне важно, чтобы все процессы были экологически устойчивыми. Это, разумеется, означает, что новая система подачи технологического пара должна была соответствовать всем экологическим и экономическим требованиям.
Проект
Быстрый рост Bionorica в последние годы, наряду с новыми производственными линиями, привел к огромному увеличению потребности в технологическом тепле. Многочисленные процессы, связанные с производством фитопрепаратов, требуют технологического тепла в виде пара. Особенно энергоемкими являются, например, экстракция растительного сырья, его концентрирование и сушка, а также приготовление чистящих средств. Существующая установка 1993 года с общей паропроизводительностью 4 т/ч уже не могла удовлетворить растущий спрос. Инженерные консультанты, компания Farmbauer, спроектировали совершенно новую систему парообеспечения с должным учетом экологической философии компании. Основной сложностью стала реализация новой котельной. Из-за особенностей застройки на площадке в Ноймаркте доступная для строительства площадь была очень ограничена. Однако было много места вверх, и поэтому компания Petry AG, ответственная за строительство объекта, установила модули для водоподготовки и последующие теплообменники уходящих газов на втором уровне, прямо под крышей котельной. Два паровых котла UL-S были размещены на первом этаже. Они обеспечивают до 10 тонн пара в час высокоэффективным и ресурсосберегающим способом, что полностью соответствует духу Bionorica.
Эффективное использование отходящего тепла
Чтобы максимально использовать отходящее тепло дымовых газов, образующихся при производстве пара, и, следовательно, свести к минимуму потребление топлива и выбросы, было решено использовать по два теплообменника дымовых газов на каждый котел. Только эти два компонента экономят более 800 000 евро на расходах на природный газ в течение 10 лет. Это означает, что окружающая среда избавляется от 4 800 тонн выбросов CO2, что эквивалентно выбросам более 2 400 легковых автомобилей. Сначала горячий дымовой газ проходит через встроенный экономайзер для предварительного нагрева питательной воды, что означает, что для выработки пара требуется меньше топлива. Из-за постоянно высокого спроса на горячую технологическую воду для станции выщелачивания/кислотной обработки во время производства, имело смысл также интегрировать конденсационные теплообменники. В них дымовой газ охлаждается еще больше. Восстановленная в процессе энергия повышает температуру технологической воды из магистральной линии с 10 °C до примерно 55 °C. Инвестиции в конденсационные теплообменники окупятся всего за два года. Кроме того, котлы оснащены системами управления горением для дальнейшего повышения их эффективности и снижения потерь с уходящими газами. Они работают аналогично лямбда-зонду в легковом автомобиле.
Конденсационные теплообменники: экономичный предварительный нагрев технологической воды за счет тепла конденсации.
Можно восстанавливать не только тепло дымовых газов от паровых котлов, но и технологическое отходящее тепло от термической деаэрации. Установленный охладитель выпара конденсирует так называемый выпар. Восстановленная энергия используется для предварительного нагрева подпиточной воды, прежде чем она попадет в бак питательной воды. Это опять же экономит тепловую энергию и, следовательно, затраты на топливо в процессе деаэрации, описанном ниже.
Оптимальное качество воды
Вода воде рознь. Прежде чем пресную воду можно будет использовать для выработки пара, ее необходимо сначала обработать и термически деаэрировать. Термическая деаэрация устанавливается после умягчения воды для удаления вредных, коррозионно-активных компонентов, таких как углекислый газ и кислород. Используемый модуль водоподготовки WSM для полной деаэрации был предварительно собран на заводе Bosch и состоит из бака питательной воды, систем управления и дозирования. Система забирает подпиточную воду и конденсат из процесса и нагревает их до 103 °C. При повышении температуры растворенные газы выходят через крышу вместе с выхлопным паром. Очищенная от газов питательная вода направляется через экономайзер в котел с помощью насосов с регулируемой скоростью.
Еще одна значительная экономия достигается за счет возврата конденсата. Модуль сбора конденсата позволяет возвращать накапливающийся от потребителей конденсат, что значительно сокращает потребность в подпиточной воде. Модуль собирает, накапливает и по мере необходимости подает его в систему полной деаэрации. Поскольку конденсат уже имеет более высокую температуру, энергопотребление в процессе термической деаэрации сокращается еще больше.
Тихая работа
Bionorica уделяет большое внимание обеспечению малошумной работы — для благополучия своих сотрудников и соседей. Вентиляторы воздуха для горения с регулируемой скоростью вращения газовых горелок играют здесь важную роль. Они регулируют скорость в соответствии с фактической нагрузкой на котел, тем самым значительно снижая уровень шума от воздушной заслонки и вентилятора. Кроме того, счет за электроэнергию значительно ниже, так как регулирование скорости приводит к экономии до 70% электроэнергии при частичной нагрузке. Звукопоглощающие кожухи горелок также снижают шум от горелок. Естественные шумы горения, которые резонируют в системе дымовых газов и дымоходе, также минимизируются благодаря установленным глушителям дымовых газов. Уровень звукового давления снижается до 21 дБ(А) — для сравнения: снижение всего на 10 дБ эквивалентно уменьшению воспринимаемой громкости вдвое.
Автоматическая работа – с учетом эффективности и эксплуатационных характеристик
Системы управления BCO и SCO на базе ПЛК в Bionorica позволяют очень удобно контролировать и отслеживать как котлы, так и всю систему в целом. Система управления котлом BCO анализирует и сохраняет все рабочие параметры. Интеллектуальные функции помогают операторам Bionorica эксплуатировать котлы с постоянно высоким уровнем эффективности. Если, например, значения продувки слишком высоки или возникает загрязнение со стороны дымовых газов, это визуализируется через систему мониторинга состояния. Кроме того, встроенный автоматический запуск упрощает запуск котла из холодного состояния, и все рабочие процессы, такие как, например, постепенное открытие клапана отбора пара, выполняются автоматически. Это предотвращает ошибки при эксплуатации и помогает сохранить котлы.
Готовая к подключению технология управления от Bosch с интеллектуальными функциями оптимизирует работу и эффективность.
Сердцем управляющих устройств является система управления SCO. Она объединяет все системы управления котлами и модулями и передает данные в центральную систему управления Bionorica по протоколу Modbus. SCO может управлять системой полной деаэрации, модулем сбора конденсата, системами контроля конденсата и электропроводности, а также самими котлами. Благодаря встроенному каскадному управлению, оба парогенератора могут работать особенно эффективно, и даже сильно колеблющийся спрос на пар может быть удовлетворен без потери эффективности. Как только ведущий котел больше не может генерировать требуемое давление пара, ведомый котел включается автоматически. Оба котла поддерживаются в горячем состоянии с помощью нагревательного змеевика, что обеспечивает особенно быструю готовность.
Результат
На строительство котельной и всей парокотельной системы ушло едва ли пять месяцев. Существующие котлы обеспечивали производство технологическим теплом на этапе строительства, так что работа могла продолжаться без перерывов. Обладая чрезвычайно высоким уровнем эффективности почти 103% по теплотворной способности, новые паровые котлы впечатляют своей эффективностью и устойчиво экономят ресурсы. Меры по рекуперации тепла помогают снизить потребление и выбросы CO2. Более того, Bionorica выигрывает от улучшенного режима работы благодаря высокой степени автоматизации. Все процессы от продувки до технологии конденсата и до адаптивной смены ведущего и ведомого котлов выполняются автоматически.