Автомобиль әйнегін өндіру базасы – модульді HOC кептіргіш жүйесі жылына 3 миллион кВт·сағ-тан астам энергия үнемдейді

Мета сипаттама:  Әлемдегі ең ірі автомобильдік әйнек шығаратын зауыт – Fuyao Glass – өзінің Фуцин базасында төрт дана 170 м³/мин жылу-қысу адсорбциялық құрғатқыштарын орнатты, бұл -40°C кемінде су буының қаныққан нүктесін тұрақты қамтамасыз етті, қосымша газ шығынын толық болдырмаған, модульді резервтілік қамтамасыз еткен, жылына 3 миллион кВт·сағ-тан астам электр энергиясын үнемдеген және қайтарым мерзімі шамамен 2 жыл құрады.

Клиент туралы ақпарат

Fuyao Glass Industry Group Co., Ltd.  әлемдегі ең ірі және ең технологиялық жетілген автомобильдік әйнек шешімдерін ұсынатын компания. Бұл жаңарту жобасы Fuyao Glass компаниясының Фуцзянь провинциясы, Фуцин қаласы, Жунцяо экономикалық және техникалық даму аймағы, Янся көшесі орналасқан. Бұл база Fuyao компаниясының әлемдік экспорттық базасы болып табылады, аумағы 627 му (шамамен 41,8 гектар), әлемдік деңгейдегі көміртегісіз ақылды зауыт болып қалыптасуға бағытталған.

Fuyao Glass өндірістік қуатын кеңейту маңызды кезеңінде тұр, бұл оның сығылған ауа жүйесінің сенімділігіне, энергиялық тиімділігіне және масштабталуына шамадан тыс талап қояды. Өндірістік базаның жалпы сығылған ауа сұранысы шамамен 550–600 м³/мин (шамамен 33 000–36 000 м³/сағ)  , бұл барлық жүзеге асырылатын шыны өндіріс жолын және бірнеше жоғары сапалы автомобиль шынысын терең өңдеу жолдарын қамтамасыз ету үшін 7 күн аптасына, 24 сағат күніне жұмыс істейді.

Автомобиль шынысын өндіруде сығылған ауаның қолданылуы

(Мазмұны өзгеріссіз — алдыңғы нұсқамен сәйкес)

Құнды жерлер

Базаның алғашқы сығылған ауаны құрғату жүйесі ірі салқындатқыш құрғатқыштар мен қыздырылатын шайылулы сорғыш құрғатқыштардан (микроқызу типті) тұрды  . Өндірістік қуат тез өсуі мен технологиялық процестің сапасына қойылатын талаптардың көтерілуіне байланысты алғашқы жүйеде бірнеше құрылымдық ақаулар пайда болды:

• Салқындатқыш құрғатқыштардың конденсаттың ағу қаупі:  Суықтыру арқылы құрғатқыштардың жұмысы негізінде су буын суыту арқылы конденсациялау және оны шығару жатады; бұл процесте конденсатты шығару үшін автоматты түрде істейтін сорғылар қолданылады. Алайда, конденсатты шығару клапаны — кез келген суықтыру арқылы құрғатқыш жүйесіндегі ең жоғары жиілікпен ақауға ұшырайтын компонент болып табылады: ол қандай типте болса да — поплавкті, уақыт өлшемді немесе электронды — ұзақ мерзімді үздіксіз жұмыс істеу кезінде ілінуге, басылуға немесе электрлік ақауға ұшырайды. Егер конденсатты шығару клапаны ақауға ұшыраса, конденсат тікелей төменгі бағыттағы құбырлар мен жабдықтарға құйылады. Шыны өндірісінде сұйық су адсорбциялық башняға түскен кезде сорғыш затты тез қиратады. Одан да ауыр — ылғалдың бояу камерасына немесе ПВБ жинау аймағына түсуі бүкіл партияның қабылданбауына әкеледі, бір реттік шығын миллиондаған RMB-ға жетуі мүмкін. Fuyao компаниясының ірі масштабты үздіксіз өндірісінде конденсатты шығару клапанының кез келген ақауы қабылданбайтын сапа қаупін білдіреді.
• Қыздырылатын сорғылау арқылы құрғатқыштардан айтарлықтай сорғылау шығыны:  Қыздырылған тазарту кептіргіштері әлі де жобалық ағысының 5–8% қосымша ауасын тазарту үшін жұмсайды. Жалпы жүйе өнімділігі шамамен 550–600 м³/мин құраса, бұл мынаны білдіреді: 28–48 м³/мин құрғақ сығылған ауа үзіліссіз атмосфераға шығарылады  — бұл қосымша үлкен компрессорды үзіліссіз іске қосуға тең.
• Қына нүктесінің тұрақсыздығы:  Ыстық, ылғалды жазғы жағдайларда қыздырылған тазарту кептіргіштерінің регенерациялық тиімділігі төмендейді. Қысым бойынша қына нүктесі тербеліп, кейде -30°C-тан жоғары көтеріледі, сондықтан жоғары сапалы өнімдер үшін -40°C жобалық мақсатын тұрақты түрде қамтамасыз ету қиынға соғады.
• Жабдықтардың таралуы мен ауыр техникалық қызмет көрсету жүктемесі:  Көмекші бөлмедегі бірнеше құрылғының таралуы аз орынды пайдалануға және жоғары техникалық қызмет көрсету жүктемесіне әкелді. Пневматикалық клапандар әр 12–18 ай сайын жөндеуге немесе алмастыруға іштей қажет болды, ал сорбенттің тозуы тездетілді.
• Өнімділікті кеңейту қажеттіліктерін қанағаттандыра алмау:  Орындалған кептіру жүйесі өз қуатының шегіне жақын болды және болашақтағы кеңейтулерді қолдауға қабілетсіз еді.
• Нөлдік көміртекті ақылды зауыт мақсаттарымен сәйкессіздік:  Фуцин базасы әлемдік деңгейдегі нөлдік көміртекті ақылды зауыт ретінде қарастырылады. Алғашқы кептіру жүйесінің жоғары энергия тұтынуы мен жоғары сорылу шығыны осы стратегиялық мақсатқа қатты сәйкессіз болды.

Сурет: 170 Нм³/мин Жылу-компрессиялық тартқыш ауа кептіргіші

Біздің шешіміміз

Фуяо Әйнек компаниясының негізгі талаптарын қанағаттандыру: өте үлкен қуат, сұйық су қаупі жоқ, сорылу шығыны жоқ, жоғары энергиялық тиімділік, төмен ұстау шығыны және модульді резервтілік , сонымен қатар Фуцин базасында бірнеше үлкен майсыз центрифугалық компрессорлар  тәулік ішінде 24 сағат жұмыс істейді, сондықтан біз мынадай жобалауды жасадық модульдік қысымын кемітудегі жылу (HOC) адсорбциялық кептіргіш жүйесі  тұратын төрт HOC кептіргіш  параллельді режимде жұмыс істейді, N+1 (немесе тіпті N+2) резервтілікті қамтамасыз етеді.

Негізгі технология: Қысымын кемітудегі жылу (HOC)

HOC технологиясы қосымша электрлік жылу энергиясын немесе сорғылау үшін қысымды ауаны пайдаланбай, алдыңғы басқару сатысындағы майсыз центрифугалық компрессорлардан (шығыс температурасы әдетте 120–160°C) қысымын кемітудегі жылуын пайдаланады, ол сорбентті регенерациялау үшін қолданылады.

Неге blower purge (сопло арқылы сорғылау) орнына HOC қолданылады?  Fuyao Fuqing базасы үшін – көптеген майсыз центрифугалық компрессорлар 24/7 тәулік бойы толық жүктемеде жұмыс істейтін өте ірі масштабты қолданыс – HOC тәжірибеде ешқандай аналогы жоқ артықшылықтар береді:

Фуцин базасындағы майсыз центрифугалды компрессорлардың шығыс температурасы 120–150°C аралығында тұрақты, бұл HOC-тың регенерациясы үшін жылу көзінің талаптарын толық қанағаттандырады.

Негізгі жабдық

• Кептіргіштер:  Төрт HOC-Dry 170  жылумен қысу арқылы сорбциялық кептіргіштер, әрқайсысының өткізгіштігі 170 м³/мин (10 200 м³/сағ)  . Параллель орнатылған, олар икемді түрде былай конфигурациялануы мүмкін: үшеуі істеп тұр + біреуі резервте  (жалпы өткізгіштік 510 м³/мин) немесе төртеуі істеп тұр  (жалпы өткізгіштік 680 м³/мин), қазіргі және болашақтағы кеңейту қажеттіліктерін қанағаттандырады.
• Регенерация әдісі:  Центрифугалық компрессордың шығысынан ыстық, сығылған ауаның аз мөлшері (температура шамамен 120–150°C) алынады соңғы суытқыштан бұрын  және регенерацияланатын башняға бағытталады. Жылу сіңіргіштен ылғалды жойып, ылғалды ауа атмосферага шығарылады. Барлық регенерация процесі тазарту үшін сығылған ауа немесе электрлік қыздыру энергиясын қолданбайды  — регенерация энергиясы толығымен жоғалып кететін қалдық жылу есебінен алынады.
• Сұйық су қаупі жоқ дизайн:  HOC құрғатқыштары сыйлықты қабылдау  конденсацияға негізделген емес — құрғату процесі кезінде сұйық конденсат түзілмейді, сондықтан конденсаттың тазарту клапанының ақауына байланысты сұйық су тасымалдану қаупі жоқ . Сонымен қатар, HOC жүйесі жоғары тиімділікті кіріс сепараторымен жабдықталған, ол жоғарыдағы трубопроводтан кездейсоқ түскен сұйық суды ұстап қалады.
• Контрольная система:  Siemens S7-1500 PLC басқару жүйесі төрт құрғатқыштың жұмысын координаттайды, онлайн су буының қаныққан қысымы бойынша жұмыс уақытын теңестіреді және ақпарат беретін сигналмен кез келген ақаулы құрылғыны автоматты түрде шығарады. 15 дюймдық өнеркәсіптік сенсорлық экранды HMI нақты уақытта жұмыс параметрлері мен тарихи трендтерді көрсетеді. Жүйе Fuyao компаниясының орталық DCS жүйесіне интеграцияланған, сондықтан қашықтан бақылау мен хабарламаларды басқару мүмкін.
• Сүзгіш құрылғысы:  Алдын-ала сүзгіш (1 мкм) арқылы құбырлардағы бөлшектерді алып тастайды; кейінгі сүзгіш (0,01 мкм) сорбенттің ұсақ бөлшектерін ұстайды; жоғары тиімділікті кіріс сепараторы сорбциялық башняларға жетпей қалған кездейсоқ сұйық сумен қамтамасыз етеді.

Атқаратын әрекеттерінің сипаттамасы

Сурет: 170 Нм³/мин Жылу-компрессиялық сіңіргіш ауа кептіргіштері

Жеткізу және орнату

Жоба Фуцин базасында жоспарланған техникалық қызмет көрсету тоқтатулары кезінде іске асырылды:

• Дизайн және зауытта қабылдау сынағы (6 апта):  Жүйенің толық құрылымдық жобасын әзірлеу, материалдарды таңдау, PLC басқару логикасын әзірлеу. Төрт HOC құрғатқыштың барлығы үшін өндірістік ортада FAT сынағын толық аяқтау, компрессордан шығатын ауаның нақты жағдайларын модельдеу.
• Жеткізу және объектіні дайындау (2 апта):  Төрт үлкен скид-орнатылған құрғатқыш (әрқайсысы шамамен 18 тонна салмақта) Фуцин базасына жеткізілді. Ескі құрғатқыш жабдықтары алынып тасталды, негіздер дайындалды және құбырлардың қосылу интерфейстері қалдырылды.
• Орнату (3 апта):  Төрт құрғатқыш тығыз скидтерге орнатылды. Жалпы аумағы шамамен 40 м² (бастапқы жүйеге қарағанда 30% кем). Құрғатқыштардың әрқайсысының кірісіне базаның жоғары қысымды ауа жабдығын қосу үшін сығылған ауа коллекторлары қайта жобаланды. Қайта қыздыру үшін регенерациялық жылу енгізу үшін компрессордың ыстық газ қайтару құбырлары өзгертілді. Қуат пен басқару кабельдерінің орнатылуы аяқталды.
• Іске қосу және растау (1 апта):  Жүйе жуылды, сіңірілуі тексерілді, ылғалдылық нүктесін бақылайтын сенсорлар калибрленді. 72 сағат бойы үздіксіз жұмыс істеу кезінде ылғалдылық нүктесі -42°C пен -44°C арасында тұрақты болды. Операторларға басқару жүйесі бойынша оқыту өткізілді және толық техникалық құжаттама мен IQ/OQ валидация құжаттары берілді.

Жоспарланбаған тоқтап қалулар болмады; барлық жұмыстар белгіленген техникалық қызмет көрсету терезелерінде аяқталды.

Нәтижелер мен пайдalar (іске қосылғаннан кейін 12 айдан кейін)

28–48 м³/мин көлеміндегі салқындату газын шығару қосымша компрессор қуатын талап етеді. Майсыз центрифугалды компрессордың меншікті қуаты шамамен 6 кВт/м³/мин құрайды → компрессор қуатында 170–290 кВт үнемделеді.

Есептеу 24/7/365 режимі бойынша жүргізілді. Бастапқы жүйенің эквивалентті қуаты — 350 кВт (орташа деңгейде), жаңа жүйенікі — 3 кВт. Жылдық үнем — ≈ (350–3) кВт × 8 760 сағ ≈ 3 040 000 кВт·сағ. Өнеркәсіптік электр энергиясының бағасы ¥0,70/кВт·сағ болғанда, жылдық электр энергиясы бойынша үнем — ≈ ¥2,13 млн. Техникалық қызмет көрсету бойынша үнемді ескере отырып, жылдық жалпы пайда ≈ ¥2,46 млн құрайды.

Сандық бағаланатын пайдalar

• Тамаша энергия үнемі:  HOC технологиясы кептіру процесі үшін электр энергиясын тұтыруды шамамен нөлге дейін азайтады – төрт кептіргіштің жалпы басқару жүйесі тек қана шамамен 3 кВт қуат тұтырады. Алғашқы қыздырылатын сорғылы кептіргіштермен салыстырғанда, регенерациялау кезіндегі энергия тұтығы шамамен 97% азайды. Сорғылау шығынын жою компрессорлардың компенсация үшін артық ауа өндіруге мәжбүр етпейді. Жылдық электр энергиясын үнемдеу көлемі 3 миллион кВт·сағ-тан асады , бұл Қытайдың электр торабының шығарынды коэффициенті 0,55 кг CO₂/кВт·сағ негізінде жыл сайын шамамен 1670 тонна CO₂ шығарындысын азайтуға тең. Бұл Fuyao Group-тың ESG көрсеткіштері бойынша көміртегі нейтралдығына қол жеткізу мақсаттарына қатты сәйкес келеді.
• Сұйық су қаупі толығымен жойылды:  HOC кептіргіштері адсорбция принципі бойынша жұмыс істейді – кептіру процесі кезінде сұйық конденсат түзілмейді, сондықтан конденсаттың тазарту клапанының ақауына байланысты сұйық су тасымалдануының катастрофалық қаупі түбегейлі жойылады.
• Жыл бойы тұрақты көрсеткіштегі шығын нүктесі:  Желілік бақылау жыл бойы басып шығарылатын ауаның ылғалдылық нүктесін -42°C пен -44°C аралығында тұрақты көрсетеді; ыстық, ылғалды жазғы жағдайларда да ол -40°C-тан аспайды. Қапталған шыны немесе қабаттасқан шыны сызықтарынан ылғалға байланысты ақаулар хабарланбаған.
• Модульді резервтеу және болашақтағы кеңейту:  Төрт сусыздантырғыш үшінің жұмыс істеуі + бірінің резервте болуы ретінде орнатылған, сондықтан жеке құрылғыны жөндеуге алып кету өндірісті тоқтатпайды – қалған үшеуі әлі де 510 м³/мин өндіреді, бұл базаның ең жоғарғы сұранысын (550–600 м³/мин) толық қамтамасыз етеді. Келешекте қуатты кеңейту қажет болған кезде резервтегі құрылғы жұмысқа қосылып, қосымша жабдық сатып алмай-ақ төрт құрылғының бір уақытта жұмыс істеу режиміне (680 м³/мин) көшуге болады.
• Жөндеу жұмыстары радикалды түрде азайды:  HOC кептіргіштерінің цикл уақыты ұзақ (6–8 сағат), бұл клапандардың аз жиілікпен іске қосылуына әкеледі. Электрлік қыздырғыштың энергиясын тұтынбайды, жоғары жиілікті ауыстыру клапандары жоқ, сіңіргіш май улану қаупі жоқ. Сіңіргіштің қызмет ету мерзімі 5 жылдан аса болады деп күтілуде.
• Инвестициядан түсетін пайда:  Жалпы орнатылған құны ≈ ¥5,2 миллион  (төрт кептіргіш және қосымша құрылғылар). Жылдық электр энергиясын үнемдеу ≈ ¥2,13 миллион , жөндеу бойынша үнемдеу ≈ ¥0,33 миллион , жылдық жалпы пайда ≈ ¥2,46 миллион . Төлем уақыты ≈ 2,1 жыл .
• Нөлдік көміртегі шығарындысы бар ақылды зауыттардың құрылысын қолдау:  HOC кептіргіштің жылу қайта қолдануы арқылы регенерация жасауы – қосымша электр энергиясын тұтынбайды – кептіру процесінің көміртегі іздіңін азайтады және Fuyao компаниясының нөлдік көміртегі шығарындысы бар ақылды зауыттардың құрылысы бағдарламасына қатты қолдау көрсетеді.

Қызметкер шағындығы

«Бастапқы Фуцин базасындағы кептіру жүйеміз бірнеше мәселелерге ұшырады: суыту кептіргіштеріндегі конденсаттың ағып кетуінің қаупі, жоғары салыстырмалы шығын, тұрақсыз ылғалдылық нүктесі және нөлдік көміртегі шығарындысы бар мақсаттарымызға сәйкессіздік. Жаңа төрт бірліктен тұратын HOC кептіргіш жүйесі 3+1 модульді резервтеумен барлық осы проблемаларды түбегейлі шешті – сұйық су жоқ, салыстырмалы шығын жоқ, электр энергиясын тұтыну шамамен нөлге тең, жыл бойы тұрақты ылғалдылық нүктесі –40°C-тан төмен. Жылдық электр энергиясын үнемдеу 3 миллион кВт·сағ-тан асады, қайтарым мерзімі шамамен екі жыл құрайды. Бұл шешім Fuyao Group компаниясының барлық кәсіпорындарында қысылған ауаны кептіру технологиясын жаңарту бойынша эталон болып табылады.»

— Қызмет көрсету басқарушысы, Fuyao Glass Фуцин базасы