Górny odśrodkowy separator zawieszony: wpływ na środowisko

Dlaczego projekt z zawieszeniem górnym ponownie pojawia się w rozmowach na temat zielonej produkcji

Rozmowy środowiskowe dotyczące maszyn przemysłowych zwykle zaczynają się od zużycia energii, ale cichsze korzyści często wynikają z rozwiązań konstrukcyjnych. Centryfuga z zawieszeniem górnym to jeden z tych przypadków, w których decyzja konstrukcyjna podjęta w celu zapewnienia stabilności procesu przekłada się na zaskakująco szeroki zakres korzyści środowiskowych. Mniejsza liczba punktów smarowania, niższy poziom hałasu, mniejsza ilość sprzętu pomocniczego oraz dłuższy okres eksploatacji skutkują w sumie mniejszym śladem ekologicznym całej maszyny w całym okresie jej użytkowania.

Podstawową różnicą jest układ łożysk. Zamiast podtrzymywać wirzącą koszulkę zarówno od góry, jak i od dołu, w odwirowarkach z zawieszeniem górnym cała konstrukcja jest zawieszona na jednym, wytrzymałym łożysku górnym. Dolne łożysko znika, a wraz z nim ustaje potrzeba ciągłego dopływu smaru do tego miejsca. W tradycyjnej maszynie z dolnym łożyskiem nawet dobrze konserwowana jednostka może zużywać od czterdziesięciu do sześćdziesięciu litrów oleju łożyskowego rocznie, uwzględniając wymiany, wycieki oraz uzupełnienia. Usunięcie dolnego łożyska powoduje całkowite zniknięcie tego zużycia oleju z bilansu środowiskowego danej operacji.

Równanie smarowania, którego nikt nie śledzi

Śledzenie smarowania jako wskaźnika środowiskowego nie jest standardową praktyką w większości zakładów, co właśnie powoduje, że oszczędności pozostają niezauważone. Użyta olej do łożysk trafia do strumienia odpadów, wymaga udokumentowanego usuwania oraz wiąże się z ryzykiem przypadkowych wylewów na posadzkę hali produkcyjnej lub do systemów odpływowych. Średniej wielkości zakład produkujący pośredniki chemiczne w delcie rzeki Zhu Jiang zastąpił trzy starsze odśrodkowki koszykowe z napędem dolnym jednostkami zawieszanymi z napędem górnym w ramach modernizacji linii produkcyjnej. W ciągu pierwszych dwunastu miesięcy eksploatacji objętość zużytego oleju smarowego wymienianego jako odpad niebezpieczny, zgłaszana w karcie odpadów niebezpiecznych zakładu, zmniejszyła się o około 180 litrów – wartość ta przyciągnęła uwagę zespołu ds. zgodności środowiskowej, ponieważ uprościła coroczne raportowanie. Nikt nie przewidywał, że wymiana odśrodkowek wpłynie na objętość regulowanego strumienia odpadów, ale konstrukcja mechaniczna urządzenia sprawiła, że było to bezpośredni skutek tej zmiany.

Gdzie kryją się prawdziwe kilowatogodziny

Zapotrzebowanie na moc opowiada podobną historię. Łożysko o niższej nośności pod obciążeniem cyklicznym stanowi stałe źródło oporów tarcia, szczególnie w trakcie przyspieszania i hamowania koszyka w cyklu wirowania. Konfiguracja z zawieszeniem górnym umieszcza masę wirującą wzdłuż pojedynczej osi pionowej, umożliwiając jej naturalne samocentrowanie. W rezultacie podczas fazy wysokoprędkościowej występuje niższe bazowe pobór prądu. Różnica na jeden cykl może wydawać się nieistotna przy pomiarach na stanowisku laboratoryjnym, ale przy sześciu tysiącach do ośmiu tysięcy godzin pracy rocznie sumuje się do znacznej wartości.

Typowy odśrodkowy separator zawieszony z górnym napędem o średnicy 48 cali, przetwarzający pośredniki barwnikowe, może pobierać w pełnym obciążeniu około 36–38 kW. Równoważny separator z dolnym napędem i podwójnymi łożyskami może przy tej samej średnicy kosza i tym samym zawiesinie łatwo wymagać 41–43 kW. Ta różnica wynosząca pięć kilowatów, utrzymywana przez rok liczący osiem tysięcy godzin, odpowiada czterdziestu tysiącom kilowatogodzin. W regionach, gdzie energia sieciowa nadal w znacznym stopniu zależy od węgla, stanowi to bezpośredni redukcję emisji dwutlenku węgla, którą warto uwzględnić w raporcie korporacyjnym dotyczącym zrównoważonego rozwoju.

Hałas jako pomijany wskaźnik warunków pracy oraz wpływu na społeczność

Wpływ na środowisko nie ogranicza się tylko do emisji dwutlenku węgla i odpadów. Liczy się również narażenie na hałas na terenie fabryki oraz w otaczającej społeczności. Odpadkownice, szczególnie duże, generują znaczne poziomy ciśnienia akustycznego. Większość wysokoczęstotliwościowego piszczącego dźwięku w konwencjonalnej maszynie pochodzi od zespołu łożysk dolnych, które pochłaniają stale zmieniające się niestaranności obciążenia. Usunięcie tych łożysk wyraźnie zmienia charakterystykę akustyczną urządzenia. Pomiary przeprowadzone podczas uruchamiania zakładu przetwórstwa skrobi w Europie wykazały, że zawieszone od góry odpadkownice rejestrowały na stanowisku operatora systematycznie o sześć–osiem decybeli niższe poziomy hałasu niż poprzednia generacja jednostek napędzanych od dołu. Spadek o sześć dBA zmniejsza odczuwalną głośność mniej więcej o połowę, co oznacza, że standardowa ochrona słuchu staje się wystarczająca, a hałas otoczenia przenikający do sąsiednich osiedli słabnie.

Objętości rozpuszczalników do płukania oraz ich wpływ na proces odzysku cieplnego

Ponieważ odśrodkowka z zawieszeniem górnym samoczynnie się stabilizuje, kosz osiąga bardziej jednolite rozłożenie ciasta. Jednolite rozłożenie ciasta oznacza, że rozpuszczalniki do przemywania przepływają równomiernie przez warstwę stałych, bez tworzenia kanałów lub obejść. Efektem praktycznym jest możliwość osiągnięcia założonego stopnia usunięcia zanieczyszczeń przy mniejszej objętości rozpuszczalnika na partię. W produkcji pośredników farmaceutycznych, gdzie jako środek przemywający stosuje się aceton lub etanol, dziesięcio- do piętnastoprocentowe zmniejszenie zużycia rozpuszczalnika na partię bezpośrednio przekłada się na niższe zapotrzebowanie na parę w kolumnie destylacyjnej w procesie wtórnym, która odzyskuje rozpuszczalnik do ponownego użycia. Odśrodkowka nie staje się wydajniejsza dzięki dodatkowej technologii; staje się wydajniejsza dzięki podstawowej stabilności mechanicznej, która czyni krok przemywania z natury skuteczniejszym.

Wydłużenie czasu eksploatacji i argument związany z zakumulowanym węglem

Oceny zrównoważoności coraz częściej wykraczają poza zużycie energii w trakcie eksploatacji, obejmując również węglowy ślad materiałów (tzw. embodied carbon) samego sprzętu. Maszyna działająca przez osiemnaście lat zamiast dwunastu zmniejsza o połowę amortyzowany koszt węglowy jej własnej produkcji przypadający na tonę przetwarzanego produktu. Górny zawieszeniowy układ konstrukcyjny przyczynia się do dłuższej trwałości urządzenia, ograniczając nieregularne obciążenie ściany kosza oraz elementów napędowych. Pęknięcia spowodowane zmęczeniem materiału – powszechne powody wycofywania z eksploatacji szybkobieżnego sprzętu obrotowego – występują rzadziej, gdy masa może swobodnie znaleźć swój własny środek obrotu. Dzienniki konserwacji z kilku działających obiektów sugerują, że główne przeglądy centrifug typu górnego zawieszenia mają miejsce w dłuższych odstępach czasowych niż w przypadku odpowiedników z dolnym łożyskiem, choć dokładna wartość korzyści zależy od surowości procesu.

Gdy sama konstrukcja staje się częścią historii zgodności z przepisami dotyczącymi ochrony środowiska

Przetwórzcy, którzy stają przed surowszymi wymogami w zakresie raportowania środowiskowego, zaczynają analizować projekt mechaniczny swojego wyposażenia kapitałowego jako zmienną wpływającą na ich wskaźniki zrównoważonego rozwoju. Maszyna, która z natury zużywa mniej oleju, pobiera mniejszy prąd i wymaga mniejszej ilości rozpuszczalnika w całym okresie eksploatacji, upraszcza proces gromadzenia danych niezbędnych do sporządzania raportów dotyczących emisji z zakresu 3 oraz emisji operacyjnych. Producentom, którzy od samego poziomu konstrukcyjnego wbudowują takie podejście w swoje urządzenia, zapewniają swoim klientom przewagę startową. Centryfugi HuaDa typu top suspended zostały zaprojektowane z wyprzedzeniem uwzględniającym te wymogi związane z całym cyklem życia produktu, łącząc wewnętrzne korzyści mechaniczne konstrukcji zawieszonej z niezawodną, dobrze udokumentowaną wydajnością, która wspiera wiarygodne deklaracje z zakresu zrównoważonego rozwoju. Dla kierownika zakładu analizującego cele środowiskowe na przyszły rok taka wbudowana wydajność sprawia, że wybór centryfugi staje się czymś więcej niż tylko decyzją technologiczną.