تطبيق خزان تراكم البخار لتحقيق استقرار الضغط وتوفير الطاقة في مصنع جعة

تتميز عملية تخمير البيرة بنمط نموذجي من استخدام البخار المتقطع والدوري. ويؤدي تشغيل وإيقاف عمليات الهَرس والغلي وخطوط التعبئة إلى تقلبات حادة في حمل البخار خلال فترات قصيرة، مما يسبب مباشرة سلسلة من الأعطال، مثل تذبذب ضغط الغلاية، وحمل البخار للمياه، وطرقعة المياه في خطوط الأنابيب. ولا يؤدي ذلك إلى استهلاك المعدات الحرارية فحسب، بل يؤثر أيضا في جودة منتجات التخمير.

يُعد حل Spirax Sarco لمراكم البخار، القائم على تخزين الحرارة وتعويض البخار من خلال “خفض الذروة وملء الوادي”، حلا ناضجا وموفرا للطاقة لمعالجة ظروف الاستخدام المتقطع والمتقلب للبخار في مصانع البيرة. ويستعرض القسم التالي القيمة التطبيقية الفعلية لمراكم Spirax Sarco في مصانع التخمير، بالاستناد إلى مشروع حقيقي لنقل وتحديث مصنع تابع لشركة بيرة في جيآن بمقاطعة جيانغشي.

تحديات نظام البخار في المصنع القديم

صُمم المصنع القديم لشركة البيرة لإنتاج 150,000 طن من البيرة سنويا، وكان مجهزا بثلاث غلايات تعمل بالفحم. وبلغ أقصى حمل فعلي للبخار أثناء الإنتاج 21t/h، في حين لم يتجاوز الحد الأدنى للحمل 5t/h.

كان تبديل عمليات هَرس التخمير وخطوط التعبئة يؤدي إلى تقلبات كبيرة في استهلاك البخار، مما تسبب في عدة مشكلات تشغيلية:

• تذبذب متكرر في ضغط الغلايات ومستوى المياه، مع ظهور حالات غير طبيعية متكررة، مثل حمل البخار للمياه، وطرقعة المياه في خطوط الأنابيب، وإنذار انخفاض مستوى المياه في الغلاية؛
• لمواجهة ذروة استهلاك البخار اللحظية، كان من الضروري إبقاء غلايتين قيد التشغيل في الوقت نفسه. كما كان يتم تشغيل الغلايات وإيقافها وضبط أحمالها بشكل متكرر، مما أدى إلى انخفاض الكفاءة الحرارية الفعلية وارتفاع تكاليف الوقود؛
• كان يتعين على مشغلي الغلايات إجراء تعديلات متكررة، مما زاد من شدة أعمال التشغيل والصيانة وأضعف مستوى السلامة العام للنظام.

تصميم حل نظام Spirax Sarco في المصنع الجديد

نفذت الشركة مشروع نقل المصنع من المدينة إلى المنطقة الصناعية، وأنشأت قاعدة إنتاج جديدة بالكامل. وارتفعت الطاقة الإنتاجية للمرحلة الأولى إلى 250,000 طن، بينما بلغ أقصى حمل للبخار في المصنع 22t/h، والحد الأدنى 4t/h.

وبعد إجراء مناقشات فنية متعددة الأطراف، تم اعتماد حل نظام يتمحور حول أنظمة التحكم في الغلايات مع مراكم البخار من Spirax Sarco، ويتكون من غلايتين بسعة 10t/h مع مركم بخار واحد بسعة 150m³. وتم ضبط الغلايات على وضعية غلاية عاملة وأخرى احتياطية. وفي التشغيل اليومي، تكفي غلاية واحدة بالتعاون مع مركم Spirax Sarco لتلبية كامل احتياجات المصنع من بخار الإنتاج. ويبلغ حجم المركم 33 ضعف حجم أسطوانة غلاية واحدة، مما يعزز بشكل كبير قدرة النظام على تخزين الحرارة ومواجهة ذروة الأحمال.

نقطتا التحسين التقني الرئيسيتان لدى Spirax Sarco

ترقية سلامة مجموعة الصمامات لتجنب مخاطر طرقعة المياه

تستخدم العديد من المشاريع المماثلة عادة صمام عدم الرجوع باعتباره صمام شحن المركم بالبخار. إلا أن قدرة صمام عدم الرجوع على الإحكام محدودة، وقد يحدث تسرب داخلي بسهولة أثناء التشغيل طويل الأمد. وبمجرد انخفاض الضغط في جانب الغلاية، قد تتدفق المياه عالية الضغط داخل المركم عائدة إلى الغلاية، مما يؤدي إلى حادث طرقعة مياه خطير.

تخلى مهندسو Spirax Sarco عن الحل التقليدي القائم على صمام عدم الرجوع، واعتمدوا في دائرة الشحن على مجموعة مكونة من صمام تحكم وصمام إيقاف ذي الغلاف المنفاخي. ويوفر هذا الترتيب أداء موثوقا في القطع واستجابة سريعة للنظام، ويزيل من المصدر خطر التدفق العكسي للمياه عالية الضغط.

التحقق من الإجهاد الحراري لخطوط الأنابيب لضمان أعمال الصيانة اللاحقة

كان مخطط توزيع الأنابيب الذي أصدره مكتب التصميم في المرحلة الأولية يتضمن، بسبب قيود المساحة، هيكل تعويض للأنابيب يؤدي إلى تضييق مساحة التشغيل في الموقع، مما كان سيصعّب أعمال صيانة المعدات لاحقا.

أعاد فريق Spirax Sarco إجراء الحسابات باستخدام برنامج متخصص للتحقق من الإجهاد الحراري، وحسّن مسارات الأنابيب. وبعد تأكيد مكتب التصميم واعتماد المخطط المعدل، تم توفير مساحة كافية لأعمال الفحص والصيانة، مع تحقيق التوازن بين السلامة وسهولة التشغيل والصيانة.

نتائج تشغيل المشروع

بعد تشغيل نظام البخار الذي يتمحور حول مركم Spirax Sarco، استمر النظام في العمل باستقرار لفترة طويلة. وخلال الإنتاج، لا يلزم تشغيل سوى غلاية واحدة، بينما تُستخدم الغلاية الأخرى كوحدة احتياطية. ويحافظ المركم على ضغط تشغيل يتراوح بين 1.0‑1.2MPa، ثم يخرج بخار العملية باستقرار عند ضغط 0.6MPa عبر صمامات الإيقاف ومعدات خفض الضغط لتغذية ورش الإنتاج المختلفة، بما يتوافق تماما مع معايير استهلاك البخار في عمليات التخمير.

بعد التحديث، أصبحت ظروف تشغيل الغلايات مستقرة، وانخفضت عمليات ضبط الغلايات المتكررة بشكل كبير، كما انخفض ضغط التشغيل والصيانة على العاملين في غرفة الغلايات. وتم حل المشكلات القديمة المتمثلة في تقلب الضغط وطرقعة المياه وحمل البخار للمياه بشكل كامل، مع تحقيق فوائد متعددة تشمل توفير الطاقة، وسلامة المعدات، واستقرار الإنتاج.

الدروس المستفادة من المشروع

تُعد تقلبات حمل البخار مشكلة شائعة في الصناعات ذات الإنتاج المتقطع، مثل البيرة والأغذية والورق. ومن الصعب تحقيق الاستقرار والكفاءة معا بالاعتماد على الغلاية وحدها لمتابعة تغيرات الحمل.

يعمل مراكم البخار من Spirax Sarco كوحدة عازلة حرارية، إذ يخزن الطاقة الحرارية الفائضة خلال فترات انخفاض الطلب، ويطلق البخار لتعويض النقص خلال فترات الذروة، مما يتيح للغلاية العمل لفترات طويلة ضمن نطاق الكفاءة العالية. وفي مشاريع إنشاء المصانع الجديدة أو تحديث غرف الغلايات، يمكن لحل نظام مصمم بشكل مناسب ويتمحور حول مركم Spirax Sarco أن يحقق استقرارا فعالا لضغط شبكة الأنابيب، ويحمي المعدات، ويخفض استهلاك الوقود، ولذلك يُعد وسيلة مهمة للتحديث الدقيق لأنظمة البخار في صناعة التخمير.

إذا كان مصنعكم يواجه أيضا تقلبات كبيرة في حمل البخار أو عدم استقرار ضغط الغلايات، فنحن نرحب باستشارتكم للحصول على تقييم مجاني لنظام البخار من Spirax Sarco وتوصيات بشأن الحل المناسب.