Применение парового аккумулятора для стабилизации давления и энергосбережения на пивоваренном заводе

Процесс пивоварения характеризуется типичным циклическим и прерывистым потреблением пара. Затирка и кипячение сусла, а также запуск и остановка упаковочных линий вызывают резкие кратковременные колебания паровой нагрузки, что непосредственно приводит к колебаниям давления в котле, уносу воды с паром, гидравлическим ударам в трубопроводах и другим неисправностям. Это не только изнашивает теплотехническое оборудование, но и влияет на качество готовой продукции.

Решение Spirax Sarco на базе парового аккумулятора использует накопление тепла и подачу дополнительного пара по принципу «срезание пиков и заполнение провалов». Это проверенное энергосберегающее решение для прерывистого и переменного потребления пара на пивоваренных предприятиях. Ниже на примере реально реализованного проекта реконструкции и переноса производственной площадки пивоваренного предприятия в городе Цзиань провинции Цзянси рассматривается практическая ценность применения аккумулятора Spirax Sarco на пивоваренном заводе.

Проблемы паровой системы на старой площадке

Проектная годовая производительность старой площадки пивоваренного предприятия составляла 150 000 тонн пива. На предприятии были установлены три угольных котла, при этом фактическая максимальная паровая нагрузка достигала 21t/h, а минимальная составляла всего 5t/h.

Процессы затирания и смена режимов работы упаковочной линии вызывали значительные колебания потребления пара и приводили к следующим эксплуатационным проблемам:

• Частые колебания давления и уровня воды в котлах, регулярное появление уноса воды с паром, гидравлических ударов в трубопроводах, сигналов низкого уровня воды в котлах и других неисправностей;
• Для покрытия кратковременных пиков потребления пара требовалась одновременная работа двух котлов. Частые пуски и остановки котлов для регулирования нагрузки снижали фактический тепловой КПД и увеличивали затраты на топливо;
• Операторам котельной приходилось часто вручную регулировать работу котлов, что повышало эксплуатационную нагрузку и снижало общую безопасность системы.

Проектирование системы Spirax Sarco для новой площадки

Предприятие реализовало проект переноса производства из городской зоны в промышленный парк и построило новую производственную базу. На первом этапе производственная мощность была увеличена до 250 000 тонн, максимальная паровая нагрузка предприятия составила 22t/h, минимальная - 4t/h.

После технического обсуждения с участием нескольких сторон был выбран системный проект на базе систем управления котлом с паровым аккумулятором Spirax Sarco: 2 котла производительностью 10t/h каждый в сочетании с 1 паровым аккумулятором объемом 150m³. Котлы работают по схеме «один рабочий, один резервный». В штатном режиме одного котла в сочетании с аккумулятором Spirax Sarco достаточно для обеспечения паром всех производственных участков предприятия. Объем аккумулятора в 33 раза превышает объем барабана одного котла, что значительно повышает способность системы накапливать тепло и сглаживать пиковые нагрузки.

Два ключевых технических решения Spirax Sarco

Модернизация арматурной группы для защиты от гидравлических ударов

Во многих аналогичных проектах в качестве клапана подачи пара в аккумулятор используют обратный клапан. Герметичность обратного клапана ограничена, поэтому при длительной эксплуатации возможна внутренняя утечка. При снижении давления со стороны котла вода под высоким давлением из аккумулятора может поступить обратно в котел, вызвав серьезный гидравлический удар.

Инженеры Spirax Sarco отказались от традиционного решения с обратным клапаном. В контуре подачи пара применена комбинация регулирующего и сильфонных запорных клапанов, обеспечивающая надежное перекрытие и быструю реакцию системы. Это устраняет риск обратного поступления воды под высоким давлением непосредственно в источнике проблемы.

Проверка термических напряжений трубопроводов для обеспечения последующего обслуживания

В первоначальной схеме прокладки трубопроводов, подготовленной проектным институтом, из-за ограниченного пространства компенсационная конструкция трубопровода уменьшала рабочее пространство на площадке, что затрудняло последующее техническое обслуживание оборудования.

Специалисты Spirax Sarco повторно выполнили расчет с использованием профессионального программного обеспечения для проверки термических напряжений и оптимизировали трассировку трубопроводов. Измененная схема была подтверждена проектным институтом и реализована на объекте. В ней предусмотрено достаточное пространство для проведения ремонтных работ, что обеспечивает одновременно безопасность и удобство эксплуатации и обслуживания.

Результаты эксплуатации проекта

После ввода в эксплуатацию паровая система на базе аккумулятора Spirax Sarco длительное время работает стабильно. В период производства используется только один котел, а второй котел остается резервным агрегатом. Аккумулятор поддерживает рабочее давление 1.0-1.2MPa, через запорные клапаны и редукционное оборудование стабильно подавая технологический пар давлением 0.6MPa во все производственные цеха. Это полностью соответствует требованиям пивоваренного процесса к потреблению пара.

После реконструкции рабочий режим котлов стал стабильным, количество частых регулировок котлов значительно сократилось, а эксплуатационная нагрузка на персонал котельной снизилась. Были полностью устранены прежние проблемы, связанные с колебаниями давления, гидравлическими ударами и уносом воды с паром, что обеспечило комплексный эффект в виде энергосбережения, повышения безопасности оборудования и стабильности производства.

Основные выводы проекта

Для отраслей с прерывистым производством, таких как пивоварение, пищевая промышленность и производство бумаги, колебания паровой нагрузки являются распространенной проблемой. При одном лишь регулировании производительности котла в соответствии с изменением нагрузки трудно одновременно обеспечить стабильность и высокую эффективность.

Паровой аккумулятор Spirax Sarco выполняет функцию теплового буферного элемента: в периоды низкой нагрузки он накапливает избыточную тепловую энергию, а в периоды пикового потребления высвобождает пар для покрытия нагрузки, позволяя котлу длительное время работать в зоне высокой эффективности. При строительстве новых производственных площадок или техническом переоснащении котельных рациональная конфигурация системы на базе аккумулятора Spirax Sarco позволяет эффективно стабилизировать давление в паровой сети, защищать оборудование и снижать расход топлива. Это важный инструмент комплексной модернизации паровых систем в пивоваренной отрасли.

Если на вашем предприятии также наблюдаются значительные колебания паровой нагрузки или нестабильное давление в котлах, обратитесь к нам для бесплатной оценки паровой системы Spirax Sarco и получения рекомендаций по проектированию.