Модернизация горелок Simplot снижает энергопотребление и затраты на идаховском заводе

В стратегическом усилии сократить энергопотребление и снизить операционные затраты, компания J.R. Simplot Company обновила паровую систему на своем картофелеперерабатывающем заводе в Колдуэлл, штат Айдахо. Используя инструмент оценки паровых систем (SSAT), разработанный DOE, и экспертизу Билла Муара, квалифицированного специалиста от Steam Engineering Inc., проект обеспечил измеримые экономии и повышенную надежность.

Профиль компании/завода
Компания J.R. Simplot Company, бизнесс-держава в сфере пищевых продуктов и агробизнеса с штаб-квартирой в Бойсе, с годовыми продажами примерно $3 млрд и рабочей силой более 12 000 по США, Канаде, Китаю, Мексике и Австралии, эксплуатирует широкое портфолио, включающее производство пищи, удобрения, газонные и садовые продукты, кормление скота и многое другое. Программа энергоэффективности Simplot фокусируется на обучении сотрудников и непрерывном улучшении. Директора Дэвид Хок (Энергия и природные ресурсы) и Алан Кристи (Менеджер инженерии пищевой группы) сотрудничают с DOE, Энергетической программой Вашингтонского государственного университета и Отделом энергетических ресурсов Айдахо для демонстрации осязаемых продуктивности и финансовых выгод усиленной промышленной энергоэффективности.

Объект Колдуэлл — один из крупнейших Simplot, производящий примерно 270 млн фунтов замороженной картофель фри ежегодно. Он содержит три газовых водотрубных котла — два номиналом 70 000 фунт/ч и один 60 000 фунт/ч — генерирующих насыщенный пар при 275 psig. Пар интегрален к очистке, бланшированию и фри картофеля.

Обзор проекта
В 2000 году Simplot заказала Steam Engineering Inc. аудит своих паровых систем. Оценка Колдуэлл выявила среднюю паровую нагрузку 90 000 фунт/ч, с избыточным воздухом сгорания 50% и уровнем кислорода в дымовых газах достигающим 7,5%. Все три котла работали в частичной нагрузке для удовлетворения колеблющегося пикового спроса 140 000 фунт/ч, что приводило к ограниченному повторному использованию конденсата и высоким операционным затратам. Анализ выявил четкую возможность: установка современных горелок с параллельным позиционированием управления и добавление системы триммирования кислорода дымовых газов для снижения избыточного воздуха и повышения эффективности сгорания.

Когда программное обеспечение SSAT запустилось в 2002 году, Муар использовал его для моделирования паровой системы завода. Модель спроектировала годовые экономии природного газа более 25 000 MMBtu за счет поддержания кислорода дымовых газов на 3% через модернизацию горелок и системы триммирования кислорода. Она также указывала, что восстановление конденсата может быть увеличено, избыточный воздух может быть подстрижен до 10%, и только два котла потребуются для удовлетворения пикового спроса.

Реализация проекта
Руководство Simplot одобрило рекомендации, основанные на SSAT. Чтобы минимизировать простой, новые горелки, управления, вентиляторы воздуха сгорания, воздуховоды рециркуляции дымовых газов, кислородные анализаторы и системы триммирования тяги были установлены на двух котлах во время запланированных простоев. Модернизация позволила заводу удовлетворять свою паровую нагрузку с меньшим топливом и без компромисса производства.

Результаты проекта
Модернизация драматически улучшила эффективность: средний кислород дымовых газов теперь остается на 3% или ниже, пиковая паровая нагрузка падает до 110 000 фунт/ч, и только два котла требуются на уровне 10% избыточного воздуха. Восстановление конденсата выросло до 50%, позволяя деактивировать пять конденсатных насосов. Годовые экономии включают 52 000 MMBtu (7,5% от предыдущего потребления) за $279 000, 526 000 кВт·ч за $20 000 и $30 000 в обслуживании — итого $329 000 в год. При стоимости проекта $373 000, срок окупаемости составляет менее 14 месяцев. Надежность производства улучшилась, без остановок котлов с момента завершения.

С тех пор Simplot применила методологию SSAT на восьми дополнительных объектах, достигая 176 000 MMBtu годовых экономий природного газа. Участие компании в инициативе Western U.S. Food Processing Efficiency Initiative дальше расширяет эти лучшие практики на других региональных пищевых процессорах.

Рисунок 1. Всасывающий воздух узел

Извлеченные уроки
Стандартизированный, основанный на данных подход — воплощенный в SSAT — раскрывает значительные выигрыши в производительности и экономию затрат в промышленных паровых системах. Опыт Simplot подтверждает, что конвенциональные техники оптимизации, когда строго смоделированы, могут давать как ожидаемые, так и дополнительные выгоды. Следовательно, компания приняла SSAT как корпоративный стандарт для всех паровых объектов, обеспечивая непрерывные, повторяемые улучшения.

Рисунок 2. Горелка и корпус горелки

Определение эффективности сгорания
Эффективность сгорания измеряет, насколько эффективно тепловое содержание топлива конвертируется в полезное тепло. Ключевые индикаторы — температура дымохода и кислород дымовых газов. Эксплуатация котла с оптимальным избыточным воздухом — обычно 10% для газовых котлов — минимизирует потери тепла и максимизирует эффективность. Когда состав топлива или паровой спрос варьируются, онлайн система триммирования кислорода может автоматически корректировать управление горелками для поддержания идеальных условий сгорания.

Инструмент оценки паровых систем DOE ITP BestPractices
BestPractices предлагает набор инструментов для оценки и оптимизации паровых систем. SSAT — основной программный пакет, позволяющий пользователям моделировать сценарии улучшения и оценивать точные энергетические и затратные экономии. Инструмент и другое связанное ПО доступны через веб-сайт EERE (https://www.oit.doe.gov/bestpractices/software_tools.shtml) или заказом из EERE Information Center по 877-337-3463.

Для получения дополнительной информации о Программе промышленных технологий Министерства энергетики США посетите https://www1.eere.energy.gov.