Modernizace sušiček stlačeného vzduchu v farmaceutické továrně na systém adsorpčních sušiček se zásobováním vzduchem pomocí ventilátoru bez purgace

Případová studie: Velký farmaceutický závod vyřešil problémy s vlhkostí a kontaminací pomocí nových adsorpčních sušiček regenerovaných proudem vzduchu (rosvný bod –40 °C, bez oleje). Podrobně popsáno dodání zařízení, jeho instalace a ukazatele návratnosti investice (ROI).  

Klientské pozadí:  Společnost Yunnan Baiyao Group Co., Ltd., vedoucí farmaceutický výrobce v provincii Jün-nan, vyrábí širokou škálu produktů, včetně tradiční čínské medicíny a moderních farmaceutických přípravků, pro něž je vyžadován extrémně čistý a suchý stlačený vzduch. Stávající systém stlačeného vzduchu zákazníka obsluhoval více výrobních linek, avšak opotřebované sušičky již nedokázaly splnit přísné požadavky normy ISO 8573-1 třídy. Závod pracuje 24 hodin denně, 7 dní v týdnu, a i krátká prostojová doba způsobuje obrovské ztráty a odpad výrobních položek.

Bolestivá místa:  Zákazník se potýkal s opakující se kontaminací vzduchových potrubí vlhkostí. Stávající chlazené sušičky občas umožňovaly převedení kondenzátu, čímž byla ohrožena sterilita. Protože původní systém využíval malé suché sušičky bez ohřevu, docházelo ke ztrátě obrovských objemů vyfukovacího vzduchu (20–25 % průtoku), což vedlo k plýtvání energií. V extrémních letních podmínkách stoupl rosný bod nad –20 °C, tedy pod požadovanou specifikaci. Zákazník potřeboval modernizaci sušičky, která by:

• Zajistila stabilní nízký rosný bod (≤ –40 °C) za všech provozních zatížení.
• Eliminovala ztrátu vyfukovacího vzduchu (provoz bez vyfukování) za účelem snížení spotřeby energie.
• Zachovala olejový vzduch (protože olejový šroubový kompresor vzduchu umístěný v horním toku nesměl být ohrožen kontaminací).
• Vešla se do stávajícího uspořádání strojovny kompresorů bez nutnosti rozsáhlých změn potrubí.

Naše řešení:  Navrhli jsme adsorpční sušičku s regenerací pomocí ventilátoru a dvěma věžemi  přizpůsobenou průtoku v továrně. Rozsah dodávky zahrnoval:

• Výstroj:  Čtyři velké modely HR-350SGRD  adsorpční sušičky (2100 m³/h každá, což odpovídá 35 m³/min) s regenerací pomocí ohřívaného ventilátoru. Každá sušička má dva nerezové věže naplněné vysokovýkonným suchým prostředkem (aktivované hliníkové oxidy + molekulární síto). Regenerace se provádí elektrickým topným tělesem (150–200 °C) ve spojení s vysokovýkonným ventilátorem nasávajícím okolní vzduch, čímž se eliminuje potřeba stlačeného vzduchu během procesu vyfukování. Chlazení se dosahuje pomocí neohřívaného okolního vzduchu prostřednictvím toho samého ventilátoru. V důsledku toho je během provozu spotřebováno téměř nulové množství stlačeného vzduchu. Systém je schopen trvale dosahovat rosného bodu pod tlakem ≤ –40 °C za standardních provozních podmínek, čímž splňuje požadavky normy ISO 8573-1 třídy 2 na obsah vody.
• Filtrace vzduchu:  Byly dodány předfiltry a filtry po sušičce (koalescenční filtry třídy FDA s účinností 0,01 μm), aby bylo zaručeno nulové unášení oleje.
• Řídicí systém:  Pokročilý řídicí systém PLC (Sigma Electric Controls) řídí přepínání věží, sleduje rosný bod (online senzor) a tlak a optimalizuje otáčky ventilátoru. Pro zobrazení stavu a poplachů byl poskytnut dotykový displej. Systém je integrován do řídicího systému celé výrobní haly (DCS) pro dálkový dohled.
• Technické parametry:  Sušičky zaručují rosný bod pod tlakem –40 °C při plném zatížení (při částečném zatížení je dosažitelný rosný bod –70 °C) a kvalitu bezolejového vzduchu (třída ISO 1 po filtrech). Spotřeba energie ventilátoru činí pouze 0,10 kW na m³/min, což je výrazně méně než ztráty purgovaného vzduchu u sušiček bez ohřevu.
• Filtrace vzduchu:  Předfiltry (částicové filtry s účinností 0,01 μm, vyrobené z materiálů splňujících požadavky FDA) odstraňují jakýkoli zbytkový prach z potrubí nebo částice opotřebení kompresoru; postranní filtry (0,01 μm) zachycují potenciální jemné částice suchého činidla z věží sušičky, čímž zajišťují sterilní kvalitu vzduchu pro farmaceutické linky.
• Řídicí systém:  Pokročilý řídicí systém PLC (např. Siemens S7-1200 nebo ekvivalentní) řídí přepínání věží, sleduje rosný bod (online senzor) a tlak a optimalizuje otáčky ventilátoru. Dotykový HMI displej zobrazuje stav systému a poplachy. Systém je integrován do řídicího systému celé výrobní jednotky (DCS) pro dálkový dohled.
• Technické parametry:  Sušičky zaručují stabilní rosný bod pod tlakem ≤ –40 °C za plného zatížení a typických okolních podmínek. Regenerační ventilátor spotřebuje obvykle 0,10–0,12 kW na m³/min kapacity sušičky, což je výrazně méně než ztráta stlačeného vzduchu u bezteplových sušiček, která činí 15–25 %. Kvalita výstupního vzduchu splňuje normu ISO 8573-1, třídu 1 pro olej (≤ 0,01 mg/m³) a třídu 2 pro vlhkost (≤ –40 °C RBP).

Obrázek: Výrobní linka pro čisté místnosti ve farmaceutickém zařízení (ilustrativně).

Dodání a instalace:  Projekt probíhal podle strukturovaného časového plánu: návrh systému a technické výkresy byly schváleny do 4 týdnů. Závodní přijímací zkoušky (FAT) sestavených sušiček byly dokončeny v naší továrně ještě před expedicí. Dodání na místo proběhlo 3 týdny po FAT. Montáž (viz níže) trvala 2 týdny: upevnění, potrubní připojení, elektrické připojení a zapojení řídicích kabelů.

Po montáži jsme provedli 7denní fázi uvedení do provozu a uvádění do provozu, včetně přijímacích zkoušek na místě (SAT) a dokumentace kvalifikace provozu (OQ) v souladu s farmaceutickými standardy. Parametry (rosný bod, spotřeba energie) byly zaznamenávány a okamžitě splňovaly požadované hodnoty. Zaměstnancům zákazníka bylo poskytnuto školení obsluhy a konečná závěrečná zpráva o přijetí byla zákazníkovi předána.

Výsledky / Výhody:  Nové sušičky bez odvádění vzduchu vyřešily všechny problémy. Mezi klíčové výhody patří:

• Stabilní rosný bod:  Rosný bod vzduchu je nyní za plného zatížení stále –45 °C, přičemž špičkové hodnoty stále zůstávají pod –40 °C (dříve –20 °C).
• Úspora energie:  Odstraněním odvzdušňování stlačeným vzduchem bylo eliminováno přibližně 15 % energie potřebné k výrobě stlačeného vzduchu (tj. energie, která by jinak byla ztracena jako odvzdušňovací vzduch). Naměřený příkon ventilátoru činí pouze přibližně 10 % dodatečné energie kompresoru, kterou by spotřeboval suchý chladič bez ohřevu kvůli ztrátám odvzdušňovacího vzduchu. Odhadovaná roční úspora elektrické energie je ≈¥160,000 (na základě místní průmyslové sazby za elektřinu ve výši 0,8 jüanu/kWh). Pro srovnání: eliminace ztrát odvzdušňování obvykle šetří 15–20 % energie kompresoru, což je výrazně více než úspora 10–12 % dosažená metodami rekuperace tepla.
• Snížená údržba:  Cyklus regenerace pomocí ventilátoru běží nepřetržitě s minimálním opotřebením (bez cyklování odvzdušňovacích ventilů). Životnost suchého činidla je prodloužena. Během prvních šesti měsíců nepřetržitého provozu 24/7 nedošlo k žádné neplánované údržbě ani poruchám, což svědčí o vysoké spolehlivosti.
• Odstranění kontaminace:  Zákazník uvádí, že u bezolejových kompresorů a jemné filtrace nula  nedošlo k žádnému incidentu způsobenému olejem ani vlhkostí od uvedení do provozu. Kvalita výrobků se zlepšila.

Zákazník je velmi spokojený s kompletním řešením. Výkonnostní ukazatele  byly zaznamenány za účelem prokázání návratnosti investice: náklady na energii klesly přibližně o 12 %. Ve srovnání s předchozími suchými kompresory bez ohřevu se specifická energetická spotřeba nového systému (kW na m³/min) zlepšila o 50 %. Systém se vrátil do nákladů za méně než 3 roky.

Jeden z techniků provozu uvedl: „ Nové suché kompresory dodávají naprosto spolehlivý suchý vzduch a snižují naši spotřebu elektrické energie – přesně to, co jsme potřebovali. ”