Aplikace parního akumulátoru pro stabilizaci tlaku a úsporu energie v pivovaru

Proces vaření piva se vyznačuje typickou cyklickou a přerušovanou spotřebou páry. Rmutování, chmelovar a spouštění a zastavování balicí linky způsobují krátkodobé výrazné výkyvy parního zatížení, které přímo vedou k řadě problémů, jako jsou kolísání tlaku v kotli, strhávání vody párou a vodní rázy v potrubí. Tyto jevy opotřebovávají tepelná zařízení a zároveň mohou negativně ovlivnit kvalitu vyráběného piva.

Řešení společnosti Spirax Sarco s parním akumulátorem využívá akumulaci tepla a dodatečný přívod páry k vyrovnávání špiček a poklesů zatížení. Jde o osvědčené energeticky úsporné řešení pro přerušovanou a kolísavou spotřebu páry v pivovarech. Následující text na příkladu skutečně realizovaného projektu přemístění a modernizace závodu jednoho pivovaru v Ji’anu v provincii Ťiang-si vysvětluje praktickou hodnotu použití akumulátoru Spirax Sarco v pivovarském závodě.

Problémy parního systému ve starém závodě

Starý závod tohoto pivovaru byl navržen pro roční výrobu 150 000 t piva a byl vybaven třemi uhelnými kotli. Skutečné maximální parní zatížení výroby činilo 21 t/h, zatímco minimální zatížení bylo pouze 5 t/h.

Rmutování, chmelovar a přepínání výroby na balicí lince způsobovaly výrazné výkyvy spotřeby páry a přinášely několik provozních problémů:

• Tlak a hladina v kotlích často kolísaly a v systému se opakovaně objevovaly anomálie, jako je strhávání vody párou, vodní rázy v potrubí a alarmy nízké hladiny v kotli;
• aby bylo možné pokrýt okamžité špičky spotřeby páry, musely být současně v provozu dva kotle. Časté spouštění a zastavování kotlů a regulace zatížení vedly k nízké skutečné tepelné účinnosti a vysokým nákladům na palivo;
• obsluha kotelny musela často upravovat provoz kotlů, což zvyšovalo nároky na údržbu a provoz a snižovalo celkovou bezpečnost systému.

Návrh systému Spirax Sarco pro nový závod

Společnost realizovala projekt přemístění závodu z města do průmyslové zóny a vybudovala zcela novou výrobní základnu. V první etapě se výrobní kapacita zvýšila na 250 000 t, maximální spotřeba páry v celém závodě činila 22 t/h a minimální 4 t/h.

Po technických konzultacích s několika stranami bylo jako hlavní řešení projektu zvoleno uspořádání se řídicími systémy kotle a parním akumulátorem Spirax Sarco: 2 kotle s výkonem 10 t/h v kombinaci s 1 parním akumulátorem o objemu 150 m³. Kotle byly nakonfigurovány v režimu jeden v provozu a jeden v záloze. V běžném provozu postačuje k pokrytí veškeré spotřeby páry v závodě jeden kotel ve spolupráci s akumulátorem Spirax Sarco. Objem akumulátoru dosahuje 33násobku objemu bubnu jednoho kotle, což výrazně zvyšuje schopnost systému akumulovat teplo a vyrovnávat špičky zatížení.

Dvě hlavní technická vylepšení Spirax Sarco

Bezpečnější ventilová sestava pro eliminaci rizika vodních rázů

V mnoha obdobných projektech se jako nabíjecí ventil akumulátoru běžně používá zpětný ventil. Těsnicí schopnost zpětného ventilu je omezená a při dlouhodobém provozu může snadno docházet k vnitřní netěsnosti. Jakmile tlak na straně kotle klesne, může vysokotlaká voda uvnitř akumulátoru proudit zpět do kotle a způsobit závažný vodní ráz.

Inženýři společnosti Spirax Sarco opustili tradiční řešení se zpětným ventilem. V nabíjecím okruhu použili kombinaci regulačního a vlnovcových uzavíracích ventilů, která zajišťuje spolehlivé uzavření a rychlou odezvu systému a odstraňuje riziko zpětného proudění vysokotlaké vody již v jeho počátku.

Kontrola tepelného namáhání potrubí pro zajištění budoucí údržby

Původní návrh uspořádání potrubí vypracovaný projektantem byl omezen dostupným prostorem. Kompenzační konstrukce potrubí by proto zužovala prostor pro obsluhu a ztěžovala budoucí servis zařízení.

Společnost Spirax Sarco provedla nový výpočet pomocí specializovaného softwaru pro kontrolu tepelného namáhání, optimalizovala vedení potrubí a upravený návrh následně schválil projektant. Řešení ponechává dostatečný prostor pro servisní práce a současně zohledňuje bezpečnost i pohodlnou údržbu.

Provozní výsledky projektu

Po uvedení parního systému založeného na akumulátoru Spirax Sarco do provozu systém dlouhodobě pracuje stabilně. Během výroby se používá pouze jeden kotel, zatímco druhý slouží jako záložní jednotka. Akumulátor udržuje pracovní tlak 1.0-1.2 MPa a přes uzavírací ventily a redukční zařízení stabilně dodává procesní páru o tlaku 0.6 MPa do jednotlivých výrobních provozů, což plně odpovídá požadavkům pivovarského procesu na páru.

Po modernizaci se provozní podmínky kotlů stabilizovaly, výrazně se snížila potřeba častého nastavování kotlů a kleslo zatížení pracovníků kotelny spojené s provozem a údržbou. Byly zcela odstraněny dřívější problémy s kolísáním tlaku, vodními rázy a strháváním vody párou. Výsledkem jsou současně úspory energie, vyšší bezpečnost zařízení a stabilnější výroba.

Shrnutí a závěry projektu

Výkyvy parního zatížení jsou běžným problémem v odvětvích s přerušovanou výrobou, jako jsou pivovarnictví, potravinářství a výroba papíru. Pouhé přizpůsobování výkonu kotle změnám zatížení jen obtížně umožňuje současně dosáhnout stability a vysoké účinnosti.

Parní akumulátor Spirax Sarco funguje jako tepelný vyrovnávací prvek: v době nízkého zatížení ukládá přebytečnou tepelnou energii a během špiček uvolňuje páru pro pokrytí dodatečné spotřeby. Kotel tak může dlouhodobě pracovat v oblasti vysoké účinnosti. Při výstavbě nového závodu nebo modernizaci kotelny může správně navržený systém založený na akumulátoru Spirax Sarco účinně stabilizovat tlak v parní síti, chránit zařízení a snižovat spotřebu paliva. Jde o důležitý nástroj pro precizní modernizaci parních systémů v pivovarnictví.

Pokud se i ve vašem závodě potýkáte s výraznými výkyvy parního zatížení nebo nestabilním tlakem v kotli, obraťte se na nás pro bezplatné posouzení parního systému Spirax Sarco a doporučení vhodného řešení.