Autóüveg-gyártó bázis – moduláris HOC-szárítórendszer több mint 3 millió kWh éves megtakarítást biztosít

Meta Leírás:  A világ legnagyobb autóüveg-gyártója, a Fuyao Glass négy darab 170 m³/perc hőkompressziós adszorpciós szárítót telepített Fuqing-i gyárában, amelyek stabil –40 °C harmatpontot, nulla fúvási veszteséget, moduláris redundanciát, éves villamosenergia-megtakarítást 3 millió kWh felett és kb. 2 év megtérülési időt biztosítanak.

Ügyfél Háttere

Fuyao Glass Industry Group Co., Ltd.  a világ legnagyobb és legfejlettebb technológiájú autóüveg-megoldás-szolgáltatója. Ez a fejlesztési projekt a Fuyao Glass Fuqing Rongqiao Gazdasági és Technológiai Fejlesztési Zónájában, Fujian tartomány Yangxia utca helyezkedik el. Ez a telephely a Fuyao globális exportüzeme, amely 627 mu (kb. 41,8 hektár) területet foglal el, és célja egy világviszonyagban is kiváló, nullaszén-dioxid-kibocsátású, intelligens gyártóüzem létrehozása.

A Fuyao Glass kapacitásbővítés kritikus szakaszában van, ami korábban soha nem látott követelményeket támaszt a sűrített levegő rendszerének megbízhatóságával, energiatakarékosságával és skálázhatóságával szemben. Az üzem teljes sűrített levegő-igénye körülbelül 550–600 m³/perc (kb. 33 000–36 000 m³/óra)  , és 24 óráján át, 7 napján át működik, hogy kiszolgálja az egész úszóüveg-gyártósort és több kiváló minőségű autóüveg-mélyfeldolgozó sort.

Sűrített levegő alkalmazása az autóüveg-gyártásban

(Tartalom változatlan – ugyanaz, mint az előző verzióban)

Fájó pontok

Az üzem eredeti sűrített levegő-szárazító rendszere egy kombinációból állt nagy hűtőszárítókból és fűtött elvezetéses adszorpciós szárítókból (mikrohőmérséklet-típus)  . Amint a gyártási kapacitás gyorsan nőtt, és a folyamatminőségi szabványok emelkedtek, az eredeti rendszer több szerkezeti problémát is mutatott:

• A hűtőszárítók kondenzvíz-elvezetési kockázata:  A lebegőüveg és a bevonatos üveg gyártósorai rendkívül alacsony páratartalom-tűréssel rendelkeznek. A hűtött szárítók a víz lecsapódásával és eltávolításával működnek, azaz a kondenzvíz automatikus lefolyó szelepeken keresztül távozik. Azonban a kondenzvíz-lefolyó szelep bármely hűtött szárítórendszerben – legyen az úszókaros, időzítéses vagy elektronikus – a leggyakoribb meghibásodási pont: hosszú távú folyamatos üzemelés során mindhárom típus esetében előfordulhat a ragadás, eldugulás vagy elektromos meghibásodás. Ha a lefolyó szelep meghibásodik, a kondenzvíz közvetlenül a szűrő utáni csövekbe és berendezésekbe jut. Az üveggyártás során a folyadék víz bejutása az adszorpciós toronyba gyorsan tönkreteszi a szárítószert. Súlyosabb még, ha nedvesség kerül a bevonókamrába vagy a PVB-összeszerelési területre, mivel ebben az esetben az egész tétel elutasításra kerül, és egyetlen veszteség akár több millió jüan is lehet. A Fuyao nagy léptékű, folyamatos termelésében bármely kondenzvíz-lefolyó szelep meghibásodása elfogadhatatlan minőségi kockázatot jelent.
• Jelentős purgálási veszteség a fűtött purgáló szárítókból:  A fűtött purgáló szárítók továbbra is 5–8%-os névleges átfolyamukat használják regenerációs purgálólevegőként. Egy összes rendszerkapacitásnál, amely körülbelül 550–600 m³/perc, ez azt jelenti, hogy kb. 28–48 m³/perc száraz, sűrített levegő folyamatosan elvezetésre kerül  a környezetbe – ami egy plusz nagy teljesítményű kompresszor folyamatos üzemeltetésével egyenértékű.
• Harmatpont-ingadozás:  Meleg, párás nyári időjárási viszonyok között a fűtött purgáló szárítók regenerációs hatásfoka csökken. A nyomásharmatpont ingadozik, néha -30 °C fölé emelkedik, így nehézzé válik a felső kategóriás termékek számára szükséges -40 °C-os tervezési célharmatpont folyamatos biztosítása.
• Berendezések szétszórtsága és intenzív karbantartási igény:  A használati helyiségben szerte elhelyezett több egység alacsony térkihasználáshoz és magas karbantartási terheléshez vezetett. A neumás szelepeket 12–18 havonta kellett javítani vagy cserélni, és a szárítószer kopása felgyorsult.
• Nem megfelelő bővítési kapacitás:  Az eredeti szárítórendszer már közel járt a kapacitási határához, és nem tudta támogatni a jövőbeni bővítést.
• Ellentét a nullaszén-dioxid-kibocsátású okos gyárra vonatkozó célokkal:  A Fuqing-alapítványt világosztályú, nullaszén-dioxid-kibocsátású okos gyárnak tervezték. Az eredeti szárítórendszer magas energiavizsgálata és nagy purgálási vesztesége jelentősen ellentétes volt ezzel a stratégiai céllal.

Ábra: 170 Nm³/perc hőkompressziós szárító szárítóberendezés

Megoldásunk

Fuyao Glass alapvető igényeinek kielégítése: nagyon nagy kapacitás, nulla folyadékvíz-kockázat, nulla purgálási veszteség, magas energiahatékonyság, alacsony karbantartási igény és moduláris redundancia , és figyelembe véve, hogy a Fuqing-alapítványnál több nagy teljesítményű olajmentes centrifugális kompresszor  24 órás, 7 napos üzemelés mellett működik, egy moduláris hőkompressziós (HOC) adszorpciós szárító rendszert terveztünk  áll négy HOC szárító  párhuzamosan működnek, N+1 (vagy akár N+2) redundanciát biztosítva.

Kulcs technológia: A kompresszióból származó hő (HOC)

Az HOC technológia a felső fokozatú olajmentes centrifugális kompresszorokból származó kompressziós hőt (a leadási hőmérséklet általában 120–160 °C) használja fel a szárítószer regenerálására, így nem igényel további elektromos fűtési energiát és nem használ összenyomott levegőt a tisztításhoz.

Miért HOC szárító, nem pedig fúvókás tisztítású szárító?  A Fuyao Fuqing Alapnál – egy nagyon nagy méretű alkalmazásnál, ahol több olajmentes centrifugális kompresszor 24/7-es üzemidőben, teljes terhelésen működik – az HOC technológia kivételes előnyöket kínál:

A fuqingi bázison üzemelő olajmentes centrifugális kompresszorok leadási hőmérséklete stabilan 120–150 °C között mozog, teljes mértékben kielégítve az HOC-regeneráció hőforrás-igényeit.

Kulcsgépek

• Szárítók:  Négy HOC-Dry 170  hőkompressziós szárítók, mindegyik kapacitással 170 m³/perc (10 200 m³/óra)  . Párhuzamosan telepítve rugalmasan konfigurálhatók úgy, mint három üzemelő + egy tartalék  (összes kapacitás: 510 m³/perc) vagy négy üzemelő  (összes kapacitás: 680 m³/perc), így kielégítik a jelenlegi és a jövőbeni bővítési igényeket.
• Regenerációs módszer:  Egy kis mennyiségű meleg, sűrített levegő (kb. 120–150 °C-os hőmérsékleten) kerül elvételre a centrifugális kompresszor leadó oldaláról az utóhűtő előtt  és a regenerációt igénylő torony felé irányítják. A hő eltávolítja a nedvességet a szárítószerből, és a páratartalmas levegő a környezetbe kerül. Az egész regenerációs folyamat nem használ összenyomott levegőt purgálásra, és nem igényel elektromos fűtési energiát  – a regenerációs energia teljes egészében hulladékhőből származik, amelyet egyébként elpazarolnának.
• Zéró folyadékvíz-kockázatú tervezés:  A HOC szárítók a szivatás  szárítás elvén működnek, nem pedig a lecsapódáson – a szárítási folyamat során nem keletkezik folyadék kondenzvíz, így nincs kockázata a folyadékvíz átjutásának a kondenzvíz-elvezető szelep meghibásodása miatt . Ezenkívül a HOC rendszer nagy hatásfokú bemeneti szeparátorral van felszerelve, amely elkapja az esetleges folyadékvíz-többletet az upstream csővezetékből.
• Vezérlő rendszer:  Egy Siemens S7-1500 PLC fővezérlő koordinálja a négy szárítóegységet, az üzemidőt a valós idejű harmatpont-mérés alapján egyenlítve ki, és automatikusan kiválasztja a hibás egységet riasztással. Egy 15 hüvelykes ipari érintőképernyős HMI jeleníti meg a valós idejű működési paramétereket és a múltbeli tendenciákat. A rendszer integrálódik a Fuyao központi DCS rendszerébe távfelügyelet és riasztáskezelés céljából.
• Szűrőcsomag:  Előszűrő (1 µm) eltávolítja a csővezetékben lévő részecskéket; utószűrő (0,01 µm) felfogja a lehetséges szárítóanyag-reszeket; egy nagyhatásfokú bemeneti szeparátor biztosítja, hogy bármely véletlenül bejutó folyadék víz a szorpciós tornyok elé kerüljön.

Teljesítményspecifikációk

Ábra: 170 Nm³/perc hőkompressziós szárítók szilárgel alapú szárítással

Szállítás és Telepítés

A projekt a Fuqing Alapnál tervezett karbantartási leállások időszakában került végrehajtásra:

• Tervezés és gyári elfogadási teszt (6 hét):  Részletes rendszertervezés, anyagválasztás, PLC vezérlési logika fejlesztése. A gyártóüzemben sikeresen befejezték a négy HOC szárító teljes FAT (Factory Acceptance Test – gyári elfogadási teszt) vizsgálatát, amely során szimulálták a kompresszorok tényleges kifúvási feltételeit.
• Szállítás és helyszíni előkészítés (2 hét):  Négy nagy, sínpályás szárító (mindegyik kb. 18 tonna súlyú) szállítása a Fuqing Alapra. A régi szárítóberendezések eltávolítása, alapozások elkészítése és a csővezeték-csatlakozások fenntartása.
• Beszerelés (3 hét):  A négy szárító elhelyezése a kompakt sínpályákra. A teljes felület kb. 40 m² (30%-kal kisebb, mint az eredeti rendszer). A nyomott levegő főelosztóvezetékek újrakonfigurálása a bázis magasnyomású levegőellátásának csatlakoztatásához minden egyes szárító bemenetére. A kompresszor meleg gáz átvezető csővezetékének módosítása a regenerációs hő bevezetéséhez. A tápellátó és vezérlőkábelek beszerelésének befejezése.
• Üzembe helyezés és érvényesítés (1 hét):  A rendszer leürítve, szivárgásvizsgálaton átesett, a harmatpont-érzékelők kalibrálva. A folyamatos 72 órás üzemeltetés során a harmatpont stabil maradt -42 °C és -44 °C között. Az üzemeltetőknek képzést tartottunk a vezérlőrendszer használatáról, és teljes műszaki dokumentációt valamint IQ/OQ érvényesítési dokumentumokat szolgáltattunk.

Nem történt váratlan leállás; az összes munka a tervezett karbantartási időablakokon belül elkészült.

Eredmények és előnyök (a üzembe helyezést követő 12 hónap után)

A 28–48 m³/perc purgálási veszteség további kompresszor-teljesítményt igényel. Olajmentes centrifugális kompresszor fajlagos teljesítménye kb. 6 kW/m³/perc → 170–290 kW kompresszor-teljesítmény-megtakarítás.

A számítás a 24/7/365 üzemelés alapján történt. Az eredeti rendszer egyenértékű teljesítménye 350 kW (középtartomány), az új rendszeré 3 kW. Az éves megtakarítás ≈ (350–3) kW × 8760 óra ≈ 3 040 000 kWh. Az ipari áramár ár 0,70 jüan/kWh, így az éves villamosenergia-költség-megtakarítás ≈ 2,13 millió jüan. A karbantartási megtakarításokkal együtt az éves összes előny ≈ 2,46 millió jüan.

Mérhető előnyök

• Kiemelkedő energia-megtakarítás:  Az HOC technológia majdnem zéró villamosenergia-fogyasztást ér el a szárítási folyamat során – a négy szárító teljes vezérlésének fogyasztása csupán kb. 3 kW. Az eredeti fűtött purgálós szárítókhoz képest a regenerációs energiafogyasztás kb. 97%-kal csökkent. A purgálási veszteség megszüntetése azt jelenti, hogy a kompresszoroknak nem kell több levegőt előállítaniuk a kárpótláshoz. Az éves villamosenergia-megtakarítás meghaladja a 3 millió kWh-t , ami megfelel az éves CO₂-kibocsátás kb. 1670 tonnával történő csökkentésének (Kína hálózati kibocsátási tényezője alapján: 0,55 kg CO₂/kWh). Ez erősen összhangban van a Fuyao Group ESG szénsemlegességi célkitűzéseivel.
• Folyékony vízkockázat teljes kiküszöbölése:  Az HOC szárítók adszorpciós elven működnek – a szárítási folyamat során nem keletkezik folyékony kondenzvíz, így alapvetően kizárják a kondenzvíz-elvezető szelep meghibásodása miatti katasztrofális folyékony víz átjutásának kockázatát.
• Év egészében stabil harmatpont:  Az online monitorozás szerint a nyomásharmatpont az év során végig -42 °C és -44 °C között mozog, még a forró, párás nyári időjárás feltételei mellett sem haladja meg a -40 °C-ot. A bevonatos üveg- vagy laminált üveg-gyártósorokról nem érkezett nedvességgel kapcsolatos hibajelentés.
• Moduláris redundancia és jövőbeli bővítés:  Négy szárító berendezés négyes konfigurációban (három működő + egy tartalék), így bármelyik egység karbantartás céljából kiválasztható a folyamatból anélkül, hogy az zavarná a termelést – a maradék három egység továbbra is 510 m³/perc teljesítményt biztosít, amely teljes mértékben fedezni tudja az alapüzem csúcsigényét (550–600 m³/perc). Amikor a jövőbeni kapacitásbővítés több légtérfogatot igényel, a tartalék egység bekapcsolható, így elérhető a négyes működési mód (680 m³/perc) további berendezések beszerzése nélkül.
• Drasztikusan csökkentett karbantartási igény:  Az HOC szárítók hosszú ciklusidejűek (6–8 óra), ami rendkívül alacsony szelepműködtetési gyakoriságot eredményez. Nincs elektromos fűtési fogyasztás, nincsenek magas frekvenciájú kapcsoló szelepek, és nincs kockázata a szárítószer olajmérgezésének. A szárítószer élettartama várhatóan több mint 5 év lesz.
• Visszatérés az investícióra:  A teljes telepített költség ≈ 5,2 millió jen  (négy szárító és tartozékaik). Éves villamosenergia-megtakarítás ≈ 2,13 millió jen , karbantartási megtakarítás ≈ 0,33 millió jen , az éves összes előny ≈ 2,46 millió jen . Megtérülési idő ≈ 2,1 év .
• A nullszén-kibocsátású okos gyártóüzem építésének támogatása:  A HOC szárító hulladékhő felhasználása a regenerációhoz – további villamosenergia-felhasználás nélkül – minimalizálja a szárítási folyamat szén-lábnyomát, és erős támogatást nyújt Fuyao nullszén-kibocsátású okos gyártóüzemének kezdeményezéséhez.

Ügyfél Visszajelzés

„Eredeti szárítórendszerünk a Fuqing-beli telepen több problémával is küzdött: a hűtött szárítókban kondenzvíz-elvezetési hiba kockázata, magas purgálási veszteség, instabil harmatpont, valamint eltérés nullszén-kibocsátásos céljainktól. Az új négyegységes HOC szárítórendszer, amely 3+1 moduláris redundanciával rendelkezik, alapvetően megoldja mindezeket a problémákat – nincs folyékony víz, nincs purgálási veszteség, közel nulla villamosenergia-fogyasztás és stabil, évszakonként is -40 °C alatti harmatpont. Az éves villamosenergia-megtakarítás meghaladja a 3 millió kWh-t, a megvalósítás megtérülési ideje körülbelül két év. Ez a megoldás a Fuyao Csoport teljes szűrőlevegő-szárítási technológia-fejlesztésének mércéjévé vált.”

— Használati menedzser, Fuyao Glass Fuqing-alap