Case story
Een kleine verandering in de niveauregeling van de keteltoevoer, een grote verandering ten goede.
We zien een betere energiezuinigheid van de ketel, het gasverbruik en de stoomkwaliteit zijn beter, en de niveauregeling is beter. Geen uitval. Geen enkel probleem.
De situatie
De commerciële whiskyproductie is sterk afhankelijk van stoom. Dat is geen uitzondering bij William Grant & Sons' Girvan Distillery in Schotland, een distilleerderij die meer dan 100 miljoen liter alcohol per jaar produceert.
"We gebruiken stoom bij alle onderdelen tijdens het koken van de tarwe", aldus Scott Curran, Maintenance Team Leader. Grant's maalt en kookt wekelijks 5.000 ton graan op verschillende manieren, afhankelijk van het brouwproces. Hij legt uit dat Grant's stoom gebruikt om al het water voor te verwarmen, en ook wordt direct geïnjecteerde stoom gebruikt voor een deel van het kookproces. Wanneer gekookte mout of graan de distillatiekolommen bereikt, moet het opnieuw verhit worden om de dampen die de alcohol bevatten te verwijderen.
Grant's Maintenance Team Leader Scott Curran bij de nieuwe Grundfos CRIE pompen, naast de traditionele pompen met vast toerental die gewoonlijk zijn aangesloten op de keteltoevoer.
"Dus er is veel productie van stoom nodig voor dit proces", zegt Scott Curran. "Een hele, hele grote behoefte aan stoom.”
Nog niet zo lang geleden had Grant's een probleem met hun stoomkwaliteit. "Het was een groot probleem. Bij de meeste locaties geldt: hoe beter de stoomkwaliteit, des te minder waterdamp in de stoom zou moeten condenseren". Dus met stoom van hoge kwaliteit "krijg je een schonere procesroute naar het product of het verwarmingssysteem, en een betere warmteoverdracht. Je ziet niet zoveel condensaat."
Scott zegt dat de problemen bij Grant's te wijten waren aan de niveauregeling van de keteltoevoer. "Als we een slechte regeling hebben aan de ketelzijde, dan leiden we meer waterdamp of zelfs vloeibaar water door de eigenlijke leiding dan nodig is voor de hoeveelheid stoom. Op een gegeven moment moet dat eruit komen, en we zien waterslag, dus veel condensaat terugkomen. We hebben zelf water door de leiding zien komen, wat een groot effect kan hebben."
Hij zegt dat het gebrek aan regeling niet alleen leidt tot enorme inefficiëntie, maar ook tot veel hoofdpijn voor de operators van de fabriek die proberen om het niveau handmatig te regelen. "Je probeert het probleem te doorgronden en je voor te bereiden op de stoomkwaliteit die weer op gang komt, waar het probleemloos zou moeten werken. De jongens zouden die verantwoordelijkheid niet moeten hebben. Alles wat we kunnen doen om de eigenlijke hoofdoorzaak aan te pakken is een pluspunt."
Hij voegt hieraan toe: "Hoe beter de niveauregeling, des te beter is de stoomkwaliteit. En hoe energiezuiniger, des te geringer is de impact op de installatie."
Drie van de stoomketels van de William Grant & Sons' Girvan Distillery in Schotland.
De oplossing
Scott vond per ongeluk de oplossing.
"Ik keek op dat moment niet naar de stoomkwaliteit", zegt hij. "Ik keek naar de hoge snelheid waarmee de kleppen voor het toevoerwater naar de ketels het begaven. Ze gingen ongeveer zes maanden mee."
Op voorstel van James Mason, regioplanner voor Grant's plaatselijke technische groothandel ERIKS, woonde Scott Curran een Grundfos iSOLUTIONS klantenevenement bij in Birmingham in het Verenigd Koninkrijk. Grundfos iSOLUTIONS maakt gebruik van intelligente verbindingen tussen pompen, sensoren, regelaars en SCADA-systemen om aan een toepassing een hoger rendement te geven.
Scott zegt dat hij Grundfos Application Manager Søren Mortensen ontmoette op het evenement. "Hij liet me een demonstratie zien van wat ik dacht dat een continue regeling was voor een willekeurig gelust voedingssysteem. Die gebruiken we allemaal op de hele site. Maar toen hij me vertelde dat het om een ketel ging, begon er bij mij een lampje te branden.
"Ik heb altijd bij mezelf gedacht: 'Waarom hebben we een statische regeling voor de klep voor watertoevoer naar de ketels? En dat terwijl we moderne technologie beschikbaar hebben met een 4-20 mA uitgang die een aandrijving met variabele frequentie regelt, die elk niveau regelt, voor elk type installatie, zeer nauwkeurig en stabiel, en waar het gemakkelijk is om fouten op te sporen.'" Dat gesprek leidde tot een Six Sigma Yellow Belt proefproject voor één van Grant's ketels, om te zien hoe effectief het werkelijk was.
"Grant's wil hun eigen bedrijf toekomstbestendig maken door te praten over energie, over kosten, besparingen, over het veel productiever maken van de fabriek", aldus James Mason van ERIKS. "Het is duidelijk dat het de manier is om verder te gaan, en dat hebben ze omarmd."
Bij Grant’s heeft Grundfos de CR pompen met vast toerental voor keteltoevoer vervangen door Grundfos iSOLUTIONS CRIE pompen met geïntegreerde aandrijving met variabele frequentie. Ze hebben ook de modulerende klep van de ketel verwijderd. De CRE pomp regelt het niveau in de stoomketels en gaat afhankelijk van de vraag omhoog en omlaag in toerental.
Tegelijkertijd gebruiken de Grundfos pompen ingebouwde functies in de aandrijving - d.w.z. limietoverschrijding en signaalrelaisuitgang - om een bypass-klep te regelen om de flow door de economiser te beveiligen wanneer de brander werkt maar de ketel niet om water vraagt. De hele regeling wordt door de aandrijving op het juiste moment uitgevoerd om een veilige en efficiënte werking van de ketel te garanderen en de complexiteit te verminderen.
De Grundfos CRIE-pompen (met rode kap, links van het midden) hebben ingebouwde frequentieregelaars. Deze vervangen de gebruikelijke modulerende kleppen van het ketelvoedingsregelsysteem. De pompen verhogen en verlagen hun snelheid, afhankelijk van de vraag.
Het resultaat
Zes maanden na de installatie, zegt Scott Curran, zou hij anders verwachten dat hij een defecte klep aan de ketel zou moeten vervangen. Maar er zijn geen tekenen van storingen aangetroffen. In feite is het juist het tegenovergestelde.
"De hoeveelheid verbeteringen die we met zo'n kleine verandering kunnen realiseren is behoorlijk extreem", zegt hij. "We zien een betere energiezuinigheid van de ketel, het gasverbruik en de stoomkwaliteit zijn beter, en de niveauregeling is beter. We kunnen de accumulatie aan de bovenkant van de ketel regelen. Geen uitval. Geen enkel probleem. Minder hoofdpijn voor de operator. De flexibiliteit is enorm."
Hij zegt dat alleen al op het gasverbruik voor de ketel, de eerste analyses een besparing van 1,4% op laag vuur tot 6% aan de bovenkant laten zien.
"Alleen al de manier waarop de ketels presteren is een enorme verbetering", zegt hij. "De pomp kan meer leveren dan de ketel nodig heeft. Dat is het mooie van dit systeem. We hebben geen problemen met het overstromen en het koelen van de ketel zoals we vroeger hadden. En dat leidt tot energiebesparing en een betere stoomkwaliteit.
Hij voegt eraan toe dat Grant's zijn eigen elektriciteit opwekt op locatie, dus ook al zijn besparingen belangrijk, ze wegen minder zwaar dan gasbesparingen. "Maar we zien een energiebesparing van ongeveer 40% op die ene pomp alleen', zegt hij. "En dat komt overeen met ongeveer 5.000 Britse pond (5.600 euro) per jaar. En je hebt ook de impact op goedkopere reserveonderdelen, omdat je niet zo'n grote pomp gebruikt. Het zijn al deze effecten, plus de betrouwbaarheid."
"Je moet hier ook naar kijken vanuit het oogpunt van de jongens uit mijn onderhoudsteam. Het moet gemakkelijk te repareren zijn. Ze willen niet dag in dag uit iets moeten repareren. Dus we hebben alle vakjes in mijn lijstjes aangevinkt", zegt Scott Curran. "Ik denk dat iedereen dit moet doen. Ik kan geen enkele reden bedenken waarom je het niet zou doen," voegt hij eraan toe. "En als je er één kunt bedenken, neem dan alsjeblieft contact met me op."
Grundfos Senior Application Manager Michael Rasmussen bij één van de nieuwe CRIE pompen voor de niveauregeling van de keteltoevoer bij Grant’s.
Voor de niveauregeling van de keteltoevoer bij Grant's leverde Grundfos CRE 15-8 pompen met ingebouwd variabel toerental en intelligentie.