Caso
Uma pequena mudança no controle do nível de alimentação da caldeira, uma grande melhoria na operação
Percebemos maior eficiência energética na caldeira e no uso do gás. A qualidade do vapor é melhor, o controle de nível é melhor. Sem falhas, não há nenhum problema no sistema.
A situação
A produção comercial de uísque depende muito do vapor. Isso não é exceção na destilaria Girvan, da William Grant & Sons, na Escócia, que produz mais de 100 milhões de litros de álcool por ano.
“Usamos vapor para todos os aspectos do cozimento do trigo”, explica Scott Curran, líder da equipe de manutenção. A cada semana, a Grant's tritura e cozinha 5.000 toneladas de grãos de maneiras diferentes, dependendo do processo de fabricação. A Grant's usa vapor para pré-aquecer toda a água, explica ele, e também usa injeção direta de vapor para parte do processo de cozimento. Quando o malte ou grão cozido atinge as colunas de destilação, ele precisa ser reaquecido para remover os vapores que contêm o álcool.
“Então você precisa de muita geração de vapor para este processo”, diz Scott Curran. “A demanda é muito, muito alta.”
Anteriormente, a Grant's tinha um problema com a qualidade do vapor. "É um grande problema. Na maioria dos locais, quanto melhor a qualidade do vapor, menor a retenção de água dentro do vapor.” Assim, com vapor de alta qualidade, “você obtém um caminho realmente mais limpo para o produto ou sistema de aquecimento e melhor transferência de calor. Você não vê tanto condensado."
Scott disse que os problemas na Grant's eram devido ao controle de nível na alimentação da caldeira. “Se tivermos um controle ruim no lado da caldeira, estaremos passando líquido ou mais vapor pela linha real do que o necessário dentro desse vapor. Em algum momento, isso tem que desaparecer, e vemos um golpe de aríete, muito condensado voltando. De fato, vimos água diminuindo, o que pode ter um efeito significativo”.
Ele mencionou que a falta de controle não apenas cria enormes ineficiências, mas também muitas dores de cabeça para os operadores da planta que tentam controlar o nível manualmente. “Eles estão tentando superar esse problema e se preparar para o retorno da qualidade do vapor, onde tudo deve funcionar como um plano nivelado. Os meninos não deveriam ter essa responsabilidade. Qualquer coisa que possamos fazer para corrigir isso na causa raiz real, e não no campo, é uma vantagem."
Ele acrescenta: “Quanto melhor o controle de nível, melhor a qualidade do vapor. E quanto mais eficiente em termos energéticos, menos impacto terá na planta."
Três das caldeiras a vapor da destilaria Girvan da William Grant & Sons, na Escócia.
A solução
Scott encontrou a solução por acaso.
“Eu não estava olhando para a qualidade do vapor na época”, diz ele. “Eu estava olhando para a alta taxa de falha de nossas válvulas de alimentação de água da caldeira. Estávamos recebendo cerca de seis meses de operação da válvula.”
Por sugestão de James Mason, Planejador Regional da ERIKS, especialistas da oficina de engenharia da Grant, Scott Curran participaram de um evento para clientes da Grundfos sobre as tecnologias iSOLUTIONS em Birmingham, Reino Unido. Grundfos iSOLUTIONS utiliza conectividade inteligente entre bombas, sensores, controles e sistemas SCADA para trazer novas eficiências a diversas aplicações.
Scott diz que conheceu o gerente de aplicações da Grundfos, Søren Mortensen, no evento. “Ele estava me mostrando uma demonstração do que eu achava que era controle contínuo para qualquer fonte de energia em loop. Usamos em todo o site. Mas quando ele me disse que era para uma caldeira, foi um momento de luz para mim.
"Sempre pensei comigo mesmo: 'Por que temos isso no controle estático? Onde a válvula da água de alimentação nas caldeiras - onde, devido à tecnologia moderna, temos uma saída de 4-20mA que controla um inversor de frequência, que controlará qualquer tipo de nível, em qualquer tipo de planta, com muita precisão e estabilidade, e onde é fácil encontrar falhas?'”
Essa conversa levou a um projeto de teste Six Sigma Yellow Belt para uma das caldeiras de Grant, para ver o quão eficaz ele realmente era.
"A Grant's está procurando preparar seu próprio negócio para o futuro, falando sobre energia, falando sobre custos, economia, falando sobre tornar a planta muito mais produtiva", diz James Mason da ERIKS. "Obviamente, é o caminho a seguir, e eles o abraçaram."
Na Grant's, a Grundfos substituiu as bombas CR de alimentação de caldeiras de velocidade fixa por bombas Grundfos iSOLUTIONS CRIE com inversores de frequência integrados. Também retiraram a válvula reguladora da caldeira. A bomba CRIE controla o nível nas caldeiras de vapor, aumentando e diminuindo a velocidade dependendo da demanda. Ao mesmo tempo, as bombas Grundfos utilizam funções incorporadas no acionamento, ou seja, saída do relé de sinal e limite excedido, para controlar uma válvula de derivação para garantir o fluxo através do economizador quando o queimador está a funcionar mas a caldeira não precisa. Água. O drive lida com todo o controle no momento certo para operação segura e eficiente da caldeira e complexidade reduzida.
As bombas Grundfos CRIE (com a tampa vermelha à esquerda da foto) possuem motores com inversores de frequência integrados. Estas substituem as válvulas reguladoras no sistema de controle de alimentação da caldeira. As bombas aumentam e diminuem a velocidade, conforme a demanda.
O resultado
Seis meses após a instalação, diz Scott Curran, ele espera substituir uma válvula defeituosa na caldeira. Não houve nenhum sinal de fracasso. Na verdade, foi o contrário.
"O número de melhorias que podemos criar a partir de uma mudança tão pequena é bastante extremo", diz ele. “Estamos vendo maior eficiência energética da caldeira, uso de gás, qualidade do vapor melhor, controle de nível melhor. Podemos controlar a acumulação na parte superior da caldeira. Sem taxas de falha. Não há problema. Menos dor de cabeça para o operador. A flexibilidade é enorme."
Ele conta que apenas usando o gás para a caldeira, as análises iniciais mostram economia de 1,4% em fogo baixo, até 6%.
"A forma como as caldeiras funcionam é uma grande melhoria", diz ele. “A bomba pode fornecer mais do que a caldeira precisa. Essa é a beleza deste sistema. Não temos problemas de inundação e resfriamento de caldeiras como antes. E isso leva a economia de energia e melhor qualidade do vapor.
Ele acrescenta que a Grant's gera sua própria eletricidade no local, portanto, embora as economias sejam significativas, elas não superam as economias de gás. "Mas estamos vendo cerca de 40% de economia de energia somente nessa bomba", diz ele. “E isso equivale a cerca de £ 5.000 (EUR 5.600) por ano. E também tem impacto em peças mais baratas, porque você não está usando uma bomba tão grande. Existem todos esses impactos, além da confiabilidade.
“Você também tem que ver isso com os caras da minha equipe de manutenção. Tem que ser fácil de consertar. Eles não querem ter que consertar algo dia após dia. Portanto, verificamos todas as caixas em meus livros”, diz Scott Curran. “Acho que todos deveriam fazer isso. Não consigo pensar em uma razão pela qual você não faria isso." "E se você pensar em um, entre em contato comigo."
Michael Rasmussen, Gerente Sênior de Aplicação da Grundfos, em uma das novas bombas CRIE para controle do nível de alimentação da caldeira na Grant's.
A Grundfos forneceu:
Para o controle do nível de alimentação da caldeira na Grant's, a Grundfos forneceu as suas bombas CRIE 15-8 com inteligência incorporada e inversores de frequência.