Αποστακτήρας: Συμβουλές για την εξοικονόμηση ενέργειας

Γιατί ο μεγάλος κινητήρας αποτελεί μόνο μικρό μέρος της ιστορίας της ενέργειας

Περάστε δίπλα από έναν φυγοκεντρικό αποχωρητήρα σε λειτουργία και ο θόρυβος του κύριου κινητήρα επικρατεί στην αίσθηση. Είναι φυσικό να υποθέσετε ότι η απόδοση του κινητήρα είναι το σημείο εκκίνησης και λήξης της συζήτησης για την ενέργεια. Στην πραγματικότητα, οι κιλοβατώρες που καταναλώνονται ανά τόνο ξηρών στερεών που επεξεργάζεται η μηχανή καθορίζονται από ένα δίκτυο αποφάσεων που δεν έχουν καμία σχέση με την πινακίδα του κινητήρα. Οι απώλειες της υδραυλικής σύζευξης, η διαμόρφωση του κινητήρα της σπείρας, οι ρυθμίσεις βάθους της λεκάνης και ακόμη και η ποιότητα της ανάμειξης πολυμερούς στο προηγούμενο στάδιο μπορούν καθεμία να επηρεάσει την ειδική κατανάλωση ενέργειας κατά αρκετά ποσοστιαία σημεία. Όταν μια μηχανή λειτουργεί 8.000 ώρες τον χρόνο, αυτά τα ποσοστιαία σημεία συσσωρεύονται και μεταφράζονται σε πραγματικά χρήματα και πραγματικές εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα.

Δύο πανομοιότυπα δεκαντέρ που βρίσκονται δίπλα-δίπλα στο ίδιο κτίριο μπορούν να εμφανίζουν διαφορά 15% στην κατανάλωση ισχύος ανά τόνο. Αυτή η διαφορά σπάνια οφείλεται σε ελάττωμα κατασκευής. Πρόκειται για τη συσσώρευση μικρών επιλογών ρύθμισης και συνηθειών συντήρησης που εξαντλούν ενεργειακά το σύστημα χωρίς ποτέ να ενεργοποιήσουν συναγερμό.

Η Σιωπηλή Εξάντληση των Υδραυλικών Συζεύξεων

Οι παλαιότερες εγκαταστάσεις αποστακτήρων συχνά περιλαμβάνουν υδραυλική σύζευξη μεταξύ του κινητήρα και του κύριου άξονα κίνησης. Η σύζευξη παρέχει δυνατότητα μαλακής εκκίνησης και προστασίας από αιφνίδια φορτία, ιδιότητες που την έκαναν δημοφιλή στην εποχή πριν από την ευρεία διάθεση οικονομικών κινητήρων μεταβλητής συχνότητας (VFD). Το μειονέκτημα είναι η μόνιμη απώλεια ολίσθησης. Ακόμα και σε σταθερή κατάσταση, ο εξερχόμενος άξονας περιστρέφεται δύο έως τρία τοις εκατό πιο αργά από τον άξονα του κινητήρα, ενώ αυτή η διαφορά αποδίδεται ως θερμότητα στο υδραυλικό λάδι. Σε έναν κινητήρα 90 kW, μια ολίσθηση 3% σημαίνει ότι περίπου 2,7 kW χάνονται συνεχώς στο ψυγείο λαδιού. Σε 8.000 ώρες λειτουργίας, αυτό αντιστοιχεί σε πάνω από 21.000 kWh που δεν φθάνουν ποτέ στον δίσκο. Η αντικατάσταση της υδραυλικής σύζευξης με μια άμεση εύκαμπτη σύζευξη και η προσθήκη ενός VFD για μαλακή εκκίνηση εξαλείφει αυτήν την σταθερή απώλεια. Ο VFD εισάγει δική του μικρή απώλεια απόδοσης, συνήθως περίπου 2%, αλλά το καθαρό κέρδος παραμένει σημαντικό.

Συστήματα αντίστροφης κίνησης και η ενέργεια φρεναρίσματος που μπορεί να ανακτηθεί

Ο κινητήρας κύλισης καταναλώνει μόνο ένα κλάσμα της ισχύος του κύριου κινητήρα, αλλά λειτουργεί συνεχώς, ενώ η διαμόρφωσή του καθορίζει εάν η ενέργεια που απαιτείται για τον έλεγχο της διαφορικής ταχύτητας χάνεται ή ανακτάται. Ένας παραδοσιακός υδραυλικός κινητήρας κύλισης χρησιμοποιεί αντλία και κινητήρα για να επιβραδύνει τον κύλινδρο σε σχέση με το δοχείο, μετατρέποντας τη μηχανική ενέργεια σε θερμότητα, η οποία στη συνέχεια απορρίπτεται από ένα ψυγείο. Ένα σύστημα αντίστροφης κίνησης (backdrive) ακολουθεί μια ουσιαστικά διαφορετική προσέγγιση. Αντί να διασπά την ενέργεια επιβράδυνσης, συνδέει το κιβώτιο ταχυτήτων του κυλίνδρου με έναν γεννήτρια ή με έναν ανακτητικό μετατροπέα συχνότητας (VFD), ο οποίος επανατροφοδοτεί ηλεκτρική ενέργεια στο δίκτυο της εγκατάστασης ή μειώνει την κατανάλωση του κύριου κινητήρα. Οι εγκαταστάσεις αποστράγγισης με συστήματα αντίστροφης κίνησης έχουν καταγράψει εξοικονόμηση ενέργειας στην τάξη του 10 έως 15% σε σύγκριση με τον ίδιο αποστραγγιστήρα με υδραυλικό κινητήρα κύλισης. Η περίοδος απόσβεσης εξαρτάται από τις τοπικές τιμές ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά σε περιοχές με υψηλό κόστος βιομηχανικής ηλεκτρικής ενέργειας, το σύστημα αντίστροφης κίνησης συνήθως δικαιολογείται εντός δύο έως τριών ετών.

Βάθος δεξαμενής και η ανταλλαγή ενέργειας που κανείς δεν συζητά

Το βάθος της υγρής λεκάνης εντός του δίσκου έχει άμεση και συχνά υποτιμημένη επίδραση στην κατανάλωση ενέργειας. Μεγαλύτερο βάθος λεκάνης αυξάνει τη μάζα του υγρού που πρέπει να επιταχύνει ο κινητήρας για να επιτύχει την επιθυμητή επιτάχυνση (G-force). Για έναν δίσκο που περιστρέφεται με τρία χιλιάδες στροφές ανά λεπτό (RPM), κάθε επιπλέον λίτρο όγκου λεκάνης απαιτεί μετρήσιμη αύξηση ενέργειας. Η μείωση του βάθους της λεκάνης κατά δέκα τοις εκατό μπορεί να μειώσει το φορτίο του κύριου κινητήρα κατά ανάλογο ποσοστό, αλλά συνήθως οδηγεί σε ελαφρώς πιο υγρή πίτα. Η σωστή απόφαση εξαρτάται αποκλειστικά από το τι ακολουθεί στο επόμενο στάδιο. Εάν η πίτα τροφοδοτεί έναν θερμικό αφυγραντήρα, η δαπάνη ενός επιπλέον κιλοβατώρας στον κεντρικό αποχωριστήρα για την αφαίρεση ενός ακόμη ποσοστού υγρασίας μπορεί να εξοικονομήσει πολλαπλάσια ποσά ενέργειας σε σχέση με την κατανάλωση φυσικού αερίου ή ατμού του αφυγραντήρα. Ένα εργοστάσιο που αντιμετωπίζει τον αποχωριστήρα και τον αφυγραντήρα ως ένα ενιαίο, ολοκληρωμένο σύστημα ενέργειας λαμβάνει πιο ενημερωμένες αποφάσεις για το βάθος της λεκάνης από ένα εργοστάσιο που βελτιστοποιεί κάθε μονάδα ξεχωριστά.

Προεπεξεργασία της τροφοδοσίας ως μοχλός ενέργειας για τα επόμενα στάδια

Ο τρόπος με τον οποίο τα στερεά εισέρχονται στον αποχωρητήρα επηρεάζει περισσότερο την κατανάλωση ενέργειας από ό,τι συνειδητοποιούν πολλοί χειριστές. Τα καλά συσσωματωμένα στερεά σχηματίζουν ισχυρές, πυκνές συστάδες που απελευθερώνουν νερό γρήγορα σε σχετικά χαμηλές δυνάμεις g. Η κακώς συσσωματωμένη τροφοδοσία απαιτεί υψηλότερες ταχύτητες λεκάνης και μεγαλύτερους χρόνους παραμονής για να επιτευχθεί η ίδια διαχωριστική απόδοση. Η ενέργεια που καταναλώνεται για την κατάλληλη ανάμειξη πολυμερούς και για την επαρκή ωρίμανση των συσσωματωμάτων είναι αμελητέα σε σύγκριση με την ενέργεια που μπορεί να εξοικονομηθεί από τον κεντριφούγο. Μία εγκατάσταση επεξεργασίας βιολογικών ιλύων κατέγραψε μείωση κατά δώδεκα τοις εκατό της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας του αποχωρητήρα μετά την αναβάθμιση από ένα απλό στατικό αναμικτήρα σε αυτοματοποιημένο σύστημα προετοιμασίας πολυμερούς που ελέγχει με ακρίβεια τη συγκέντρωση και το χρόνο γήρανσης. Το σύστημα πολυμερούς κατανάλωνε επιπλέον τρία κιλοβάτ για τον αναμικτήρα και τις αντλίες δόσεως, ενώ η κατανάλωση ενέργειας του κύριου κινητήρα του κεντριφούγου μειώθηκε κατά ένδεκα κιλοβάτ. Η καθαρή εξοικονόμηση οκτώ κιλοβάτ, κατανεμημένη σε συνεχή λειτουργία, μεταφράστηκε σε σημαντική ετήσια μείωση.

Συνήθειες συντήρησης που επιτρέπουν τη διαρροή ενέργειας

Η ενεργειακή απόδοση εξασθενεί σιωπηλά όταν η συντήρηση παραμελείται. Τα φθαρμένα ελικοειδή τμήματα αυξάνουν τη ροπή που απαιτείται για τη μεταφορά στερεών. Οι μηχανικοί κινητήρες που αρχίζουν να κουράζονται προσθέτουν τριβική αντίσταση, η οποία αυξάνεται μήνα με μήνα. Ένα σύνολο V-ιμάντων που έχει επιμηκυνθεί και έχει χάσει την τάση του μπορεί να ολισθαίνει ανεπαίσθητα, μειώνοντας την απόδοση του κινητήρα κατά αρκετά ποσοστά προτού κανείς το αντιληφθεί. Η συνεχής παρακολούθηση της δόνησης και η περιοδική θερμογραφία των θηκών των μηχανικών κινητήρων μπορούν να εντοπίσουν αυτές τις τάσεις ενώ η διορθωτική ενέργεια είναι ακόμη απλή αντικατάσταση εξαρτήματος και όχι επείγουσα επισκευή. Οι εγκαταστάσεις που παρακολουθούν την ειδική κατανάλωση ενέργειας ως κύριο δείκτη απόδοσης για τους κεντριφούγους τους εντοπίζουν συχνά μια σταδιακή αύξηση πολύ πριν αυτή μετατραπεί σε ορατό πρόβλημα διαδικασίας.

Η απόδοση ως πρακτική συστήματος, όχι ως αγορά εξαρτήματος

Η επίτευξη της καλύτερης ενεργειακής απόδοσης από μια κεντριφούγου διαχωριστή τύπου decanter εξαρτάται λιγότερο από την αγορά ενός κινητήρα υψηλής απόδοσης και περισσότερο από τον τρόπο με τον οποίο ολόκληρη η κινητήρια διάταξη, οι ρυθμίσεις της διαδικασίας και τα συστήματα προηγούμενου σταδίου είναι διαμορφωμένα και συντηρούνται. Οι υδραυλικές συζεύξεις, οι κινητήριες μονάδες του σπειροειδούς (scroll), το βάθος της λεκάνης (pool depth), η προετοιμασία του πολυμερούς και η κατάσταση των εδράνων αποτελούν όλα παράγοντες που επηρεάζουν τις κιλοβατώρες ανά τόνο. Ένας προμηθευτής που κατανοεί αυτές τις αλληλεξαρτήσεις και παρέχει καθοδήγηση πέραν των φυσικών διαστάσεων του εξοπλισμού προσθέτει αξία που εμφανίζεται στον μηνιαίο λογαριασμό ηλεκτρικής ενέργειας. Η κεντριφούγου διαχωριστή HuaDa συνεργάζεται με τους χειριστές για να αξιολογήσει τις διαμορφώσεις της κινητήριας διάταξης και τις ρυθμίσεις της διαδικασίας, προσαρμοσμένες στις πραγματικές συνθήκες λειτουργίας, υποστηρίζοντας τις προσπάθειες μείωσης της ειδικής κατανάλωσης ενέργειας καθ’ όλη τη διάρκεια ζωής της μηχανής. Για εγκαταστάσεις όπου το κόστος της ενέργειας αποτελεί όλο και μεγαλύτερο μερίδιο του λειτουργικού προϋπολογισμού, αυτού του είδους η υποστήριξη σε επίπεδο εφαρμογής μπορεί να καταστεί αισθητή.