Optimalizácia odvádzačov kondenzátu priniesla úspory energie

V závode, ktorý vyrába základné chemikálie, medziprodukty a živice, došlo k incidentu zapríčinenému vodnými rázmi v parnom systéme, ktorý spôsobil bezpečnostné riziko a stratu výroby, čím vznikli značné náklady na opravu. Táto udalosť presmerovala úsilie manažmentu na šetrenie energie pri súčasnom zvýšení bezpečnosti a spoľahlivosti.
Optimalizácia odvádzačov kondenzátu priniesla úspory energie

Keďže zvýšenie úsilia v údržbe odvádzačov kondenzátu by mohlo znížiť pravdepodobnosť nežiadúcich udalostí v budúcnosti, podnik si uvedomil veľký potenciál, ktorý predstavuje odborná optimalizácia týchto zariadení. Obrátili sa teda na spoločnosť Spirax Sarco, aby vykonali diagnostiku odvádzačov kondenzátu v celom závode a následne zohrali úlohu partnera pri optimalizácii parného systému.

Chybné odvádzače mrhajú energiou

Prieskum spoločnosti Spirax Sarco zameraný na odvádzače ukázal, že 10,94 % z 1 344 odvádzačov prepúšťali paru, zablokovaných bolo 34,10 % všetkých vypúšťacích odvádzačov (144 zo 463) vrátane upchatých či úplne nefunkčných odvádzačov.

Tím Spirax Sarco, ktorý diagnostiku realizoval, vysvetlil, ako chybné odvádzače priamo súviseli s tromi zásadnými otázkami – so spotrebou energií, s bezpečnosťou a spoľahlivosťou, ktoré podnik nastolil. Vydal aj odporúčania na úpravu parných potrubí s absentujúcim odvodnením systému a chýbajúcimi odvádzačmi kondenzátu, čo by mohlo mať za následok ďalšie problémy s vodnými rázmi.

Pri odvádzačoch, ktoré prepúšťajú ostrú paru, táto zbytočne uniká bez toho, aby odovzdala svoj maximálny tepelný potenciál. Trpí tak riadenie procesu aj kapacita výroby. Zahŕňa to dodatočnú spotrebu paliva kotlom, vody a chemikálií na úpravu. Táto nadspotreba zvyšuje prevádzkové náklady a poškodzuje životné prostredie plytvaním energiou a zvýšenými emisiami.

Nesprávna funkcia odvádzačov ďalej spôsobuje, že čerpadlá kondenzátu sa prehrievajú a dochádza ku kavitácii a mechanickému poškodeniu tesnenia. Redukčné ventily nedokážu udržať svoje požadované hodnoty. Cez takéto odvádzače tiež potom uniká para do zberača kondenzátu, čo následne spôsobuje jeho pretlakovanie. Prepúšťajúce odvádzače tiež spôsobujú, že nádrže na zachytenie brýdovej pary, odvzdušňovače a prípadne aj poistné ventily odvádzajú ostrú paru.

Zablokované odvádzače majú za následok koróziu, eróziu zariadenia a potrubia, zlú kvalitu pary a vodné rázy. Poškodené odvádzače môžu tiež spôsobiť zaplavovanie tepelných výmenníkov. Hromadenie kondenzátu opotrebúva sedlá ventilov, znižuje účinnosť ohrevu, vytvára kyselinu uhličitú, ktorá potom poškodzuje potrubie na odvod kondenzátu. Pri takom množstve nesprávne fungujúcich odvádzačov sú všetky tieto riziká veľmi vysoké.

Riešenie kritických problémov

Po analýze a návrhoch na optimalizáciu dodávateľ nainštaloval širokú škálu plavákových, termostatických a termodynamických odvádzačov, difuzérov a filtrov. Mnohé z nových odvádzačov mali univerzálne pripojenie na potrubie, čo zjednodušilo inštaláciu a údržbu.

Optimalizovaný systém odvádzačov kondenzátu priniesol závodu odhadovanú ročnú úsporu energie 570 000 USD, pričom návratnosť investície bola kratšia ako jeden rok. Zlepšila sa kvalita pary aj jej suchosť, čo malo pozitívny vplyv na účinnosť ohrievania a tým aj na čas cyklu a produktivitu. Vylepšenia parokondenzačného systému celkovo znížili produkciu oxidu uhličitého takmer o 5 000 ton za rok. To sa rovná každoročnému odstráneniu približne 830 priemerných automobilov z ciest. Závod dosiahol svoje ciele v oblasti zlepšovania energetickej účinnosti, bezpečnosti a spoľahlivosti, ako aj lepšej kontroly procesov a zníženia emisií skleníkových plynov.

Systém odhalil problémy s výmenníkom tepla

Pri práci na oprave a optimalizácii odvádzačov kondenzátu tím Spirax Sarco zistil ďalšie problémy spojené so zaplavovaním výmenníkov tepla. Problémy boli väčšinou výsledkom zlých procesných podmienok a predimenzovanej plochy výmenníka, čo spôsobovalo následné zaplavenie výmenníka kondenzátom.

Výmenník tepla sa hlavne zaplavuje pri nedostatočnom diferenčnom tlaku, ktorý je potrebný na správne fungovanie odvádzača kondenzátu. Teplota výstupného produktu z výmenníkov je často regulovaná regulačnou slučkou pozostávajúcou zo snímača teploty, regulátora a regulačného ventilu na reguláciu prietoku pary do výmenníka tepla a tiež podľa tlaku pary. Pretože odvádzače kondenzátu potrebujú na svoju správnu funkčnosť kladný diferenčný tlak, prestanú fungovať, keď tlak pary vo výmenníku tepla klesne pod hodnotu tlaku kondenzátu na spiatočke. To spôsobí zaplavenie výmenníka kondenzátom, čo vedie k vodnému rázu, vnútornej korózii, zlej regulácii teploty a v mnohých prípadoch k vonkajším priesakom v telese alebo tesnení ohrievača. Jednoduchým riešením problémov spojených so zaplavenými výmenníkmi tepla je použitie zdvíhača kondenzátu na odvodnenie priestoru na prenos tepla, čo je presne to, čo tím Spirax Sarco odporučil zákazníkovi.

Problémy, ako sú tieto, sa dajú zistiť počas auditu, obhliadke alebo pri pohovore s personálom závodu, vyžaduje to však svoj čas a odborné skúsenosti.

Zdroj: Steam Trap Optimization Saves Energy for Chemical Plant. [online]. Citované 10. 12. 2019. Dostupné na: https://www.spiraxsarco.com/case-studies/case-study-38.