Производствена база за автомобилско стакло – модуларен систем за сушење со топлина од компресија овозможува годишни штедувања од повеќе од 3 милиони кВтч

Опис за Мета:  Најголемиот светски производител на автомобилско стакло, Fuyao Glass, инсталирал четири апсорпциони сушилници со топлина од компресија со капацитет од 170 м³/мин на својата база во Фуцинг, постигнувајќи стабилна точка на роса од -40°C, нула губитоци поради продувка, модуларна резервност, годишни електрични економии над 3 милиони кВтч и период на вратување на инвестицијата од околу 2 години.

Позадинa на Клиентот

Fuyao Glass Industry Group Co., Ltd.  е најголемиот и најнапреден технолошки светски доставувач на решенија за автомобилско стакло. Овој проект за подобрување е сместен на базата на Fuyao Glass во Фуцинг Ронгкиао Економската и Технолошката Развојна Зона, улица Јангсја, провинција Фуџијан . Оваа база претставува глобален извозен проект на Fuyao Glass, со површина од 627 му (околу 41,8 хектари), чија цел е да стане светски водечка интелигентна фабрика со нула јаглеродни емисии.

Фујао Глас се наоѓа во критичен период на проширување на капацитетот, што поставува непознати досега баранки кон надежноста, енергетската ефикасност и скалирањето на нејзиниот систем за компресиран воздух. Вкупната побарувачка на компресиран воздух на базата изнесува приближно 550–600 м³/мин (околу 33.000–36.000 м³/ч)  , работи 24/7 за да опслужува целиот производствен линија за флоат стакло и повеќе високо-квалитетни линии за длабока обработка на автомобилско стакло.

Примена на компресираниот воздух во производството на автомобилско стакло

(Содржината останува непроменета – иста како претходната верзија)

Болни точки

Изворниот систем за сушење на компресираниот воздух на базата се состоел од комбинација на големи редукциони сушилници и загреани адсорпциони сушилници со продувка (тип со микрозагревање)  . Со брзото проширување на производствениот капацитет и зголемувањето на стандардите за квалитет на процесот, оригиналниот систем покажал повеќе структурни проблеми:

• Ризик од исцедување на кондензат кај редукционите сушилници:  Линиите за производство на пловечко стакло и покриено стакло имаат екстремно ниска толеранција кон влажноста. Хладилните сушилници кондензираат и отстрануваат вода со ладење, користејќи автоматски вентили за одводување на кондензатот. Меѓутоа, вентилот за одводување на кондензатот е компонентот со највисок процент на неуспеси во кој било хладилен сушилник – дали е пловечки, временски или електронски, сите се склони кон заклучување, запчаување или електрични неуспеси при долготрајна непрекината работа. Кога вентилот за одводување на кондензатот ќе пропадне, кондензатот директно ќе тече во цевките и опремата надолу по текот. За производството на стакло, влезот на течна вода во адсорбционата кула ќе брзо уништи сушилото. Посериозно, влажноста што влегува во комората за нанесување на покривни слоеви или во областа за монтажа на ПВБ ќе предизвика одбивање на целите партии, а загубата од една таква инциденца може да достигне милиони јуани. Во големото непрекинато производство на Fuyao, секој неуспех на вентилот за одводување на кондензатот претставува неприфатлив ризик за квалитетот.
• Значителни губитоци од продувачки сушилници со загревање:  Загреаните сушилници со продувка сè уште потрошуват 5–8% од нивниот номинален проток како ваздух за регенерација со продувка. За вкупна капацитет на системот од приближно 550–600 м³/мин, ова значи дека 28–48 м³/мин сув компресиран ваздух постојано се испушта  во атмосферата – што е еквивалентно на постојано погонување дополнителен голем компресор.
• Нестабилност на точката на роса:  Во топли и влажни летни услови, ефикасноста на регенерацијата кај загреаните сушилници со продувка опаѓа. Притисната точка на роса флуктуира, понекогаш се искачува над -30°C, поради што е тешко постојано да се одржи проектната цел од -40°C за висококвалитетни производи.
• Расеаност на опремата и тежок товар за одржување:  Повеќе единици расеани низ просторијата за стопански опрема доведоа до ниска искористеност на просторот и висок товар за одржување. Пневматичните вентили барале поправка или замена секои 12–18 месеци, а атрицијата на сушителното средство се забрзувала.
• Неспособност да се задоволат потребите од проширување на капацитетот:  Оригиналниот систем за сушење веќе бил близу до својата гранична капацитетска граница и не можел да поддржи идно проширување.
• Несоодветност со целите за фабрика со нула јаглерод и интелигентна технологија:  Базата Фуцинг е позиционирана како светско ниво фабрика со нула јаглерод и интелигентна технологија. Високата потрошувачка на енергија и големите губитоци од продувка на оригиналниот систем за сушење значително се разликуваат од оваа стратегиска цел.

Слика: 170 Nm³/мин осушувач на ваздух со дешикант, базиран на топлината од компресија

Нашето решение

Решавање на клучните барања на Фујао Глас за многу голем капацитет, нулта ризика од течна вода, нулти губитоци од продувка, висока енергетска ефикасност, ниско одржување и модуларна резервност , и со оглед на тоа што Базата Фуцинг има повеќе големи безмаслени центрифугални компресори  кои работат 24/7, ние дизајниравме еден модуларен адсорпционен сушилник со топлина од компресија (HOC)  составен од четири HOC сушилници  работат паралелно, осигурувајќи N+1 (или дури и N+2) резервност.

Клучна технологија: Топлина од компресија (HOC)

Технологијата HOC ја користи топлината од компресија на маслени центрифугални компресори од претходната фаза (температура на испуштање обично 120–160°C) за регенерација на сувачот, без потрошувачка на дополнителна електрична енергија за загревање и без употреба на компресиран воздух за продувување.

Зошто HOC наместо продувување со вентилатор?  За Фујао Фуцинг База – многу голема примена со повеќе маслени центрифугални компресори кои работат 24/7 со пун оптовареност – HOC нуди непревзидани предности:

Центрифугалните компресори без масло на базата Фуцин имаат стабилни температури на испуштање помеѓу 120–150°C, што целосно ги задоволува бараните услови за топлински извор за регенерација на HOC.

Клучна опрема

• Сушилници:  Четири HOC-Dry 170  адсорпциони сушилници со топлина од компресија, секој со капацитет 170 м³/мин (10.200 м³/ч)  . Инсталирани паралелно, тие можат флексибилно да се конфигурираат како три работни + еден резервен  (вкупен капацитет 510 м³/мин) или четири работни  (вкупен капацитет 680 м³/мин), што ги задоволува тековните и идните потреби од проширување.
• Метод на регенерација:  Мала струја на загреан воздух под притисок (температура приближно 120–150°C) се одзема од излезот на центрифугалниот компресор пред пост-ладилникот  и се насочува кон кулата која треба да се регенерира. Топлината ослободува влагата од сушилото, а влажниот воздух се испушта во атмосферата. Целиот процес на регенерација не користи компресиран воздух за продувка и не користи електрична енергија за загревање  – енергијата за регенерација потекнува целосно од отпадната топлина што инаку би се расеала.
• Дизајн без ризик од течна вода:  Сушилниците HOC работат според принципот на абсорпција  наместо кондензација – во текот на процесот на сушење не се произведува течна кондензатна течност, па нема ризик од пренос на течна вода поради неисправност на вентилот за одвод на кондензат . Дополнително, системот HOC е опремен со високоефикасен влезен сепаратор за улавување на случајна течна вода од цевководот надолу по текот.
• Систем за контрола:  Главниот контролер PLC на Siemens S7-1500 координира четирите сушилници, балансирајќи го времето на работа врз основа на мониторинг на точката на роса во реално време и автоматски отстранувајќи секоја неисправна единица со алармен сигнал. Индустријален додирен екран HMI со големина од 15 инчи прикажува параметри на работните услови во реално време и историски трендови. Системот е интегриран во централниот DCS на Fuyao за далечинско следење и управување со аларми.
• Пакет за филтрирање:  Претфильтар (1 µm) отстранува честички од цевководот; постфильтар (0,01 µm) улавува можни ситни честички од сушачкиот агент; високоефикасен влезен сепаратор осигурува дека секоја случајна течна вода ќе биде уловена пред да стигне до кулоните за адсорпција.

Спецификации за изведба

Слика: 170 Nm³/мин високотемпературни адсорпциони сушилници за ваздух

Достава и инсталација

Проектот бил извршен со користење на планирани прозорци за одржување во текот на стопирањето на производството на Базата Фуцин:

• Дизајн и фабрички тестови за прифаќање (6 недели):  Детален системски дизајн, избор на материјали, развој на логиката за контрола со PLC. Изведени се целосни фабрички тестови за прифаќање (FAT) на сите четири HOC сушилници во фабриката, со симулација на вистинските услови на испуштање на компресорите.
• Достава и подготвка на локацијата (2 недели):  Четири големи сушилници монтирани на платформи (секој тежи околу 18 тона) доставени на Базата Фуцин. Стариот сушилник е отстранет, подготвени се темелите и резервирани се интерфејси за цевководите.
• Инсталација (3 недели):  Поставени четири сушилници на компактни подлоги. Вкупната површина изнесува приближно 40 м² (за 30% помала од оригиналниот систем). Преработени се главните цевки за компресиран воздух за да се поврзат високопритисните доводи на воздухот од базата со влезовите на секој сушилник. Изменет е цевководот за байпасирање на топлиот гас од компресорот за да се воведе топлина за регенерација. Завршена е инсталацијата на кабли за напојување и контрола.
• Пускање во експлоатација и валидација (1 недела):  Системот бил испран, тестиран за течење и калибрирани датчиците за точка на роса. При непрекината работа во текот на 72 часа, точката на роса била стабилна помеѓу -42°C и -44°C. Осигурана е обука за операторите за работата со системот за контрола, а исто така биле доставени целосната техничка документација и документите за валидација IQ/OQ.

Не дошло до непланиран прекин на работата; сите работни задачи биле завршени во рамките на распоредените прозорци за одржување.

Резултати и предности (12 месеци по пускањето во експлоатација)

Губитокот од продувување од 28–48 м³/мин бара дополнителна моќност на компресорот. Специфичната моќност на безмаслен центрифугален компресор изнесува приближно 6 kW/м³/мин → штедување од 170–290 kW моќност на компресорот.

Пресметано врз основа на работа 24/7/365. Еквивалентна моќност на оригиналниот систем: 350 kW (среден опсег), новиот систем: 3 kW. Годишна штеднава ≈ (350–3) kW × 8.760 ч ≈ 3.040.000 kWh. На индустријалната тарифа за електрична енергија од 0,70 јуана/kWh, годишната штеднава во трошоците за електрична енергија изнесува приближно 2,13 милиони јуани. Со вклучување на штеднавата од одржување, вкупната годишна корист изнесува приближно 2,46 милиони јуани.

Количествено изразени предности

• Изумителна штеднава на енергија:  HOC-технологијата постигнува скоро нулта потрошувачка на електрична енергија за процесот на сушење – вкупната контрола на четирите сушилници потрошуват само околу 3 kW. Во споредба со оригиналните сушилници со загреано испуштање, потрошувачката на енергија за регенерација се намалила за приближно 97%. Отстранувањето на губитокот од испуштање значи дека компресорите повеќе не треба да произведуваат дополнителен ваздух за компензација. Годишната штеднава на електрична енергија надминува 3 милиони kWh , што е еквивалентно на намалување на емисиите на CO₂ за приближно 1.670 тони годишно (врз основа на факторот за емисии од кинеската мрежа од 0,55 kg CO₂/kWh). Ова силно се усогласува со целите на Fuyao Group за ESG и карбонска неутралност.
• Ризикот од течна вода целосно елиминиран:  Сушилниците HOC работат според принципот на адсорпција – во процесот на сушење не се произведува течна кондензација, со што фундаментално се елиминира катастрофалниот ризик од пренесување на течна вода поради неисправност на клапата за отстранување на кондензат.
• Стабилна точка на роса низ целиот година:  Онлајн надзор покажува дека точката на роса под притисок постојано е помеѓу -42°C и -44°C низ целиот година, никогаш не надминувајќи -40°C дури и при топли и влажни летни услови. Не е пријавен ниту еден дефект поврзан со влага кај лимови од обложено стакло или ламинирано стакло.
• Модуларна резервност и идно проширување:  Со четири сушилни конфигурирани како три во работа + една резервна, која било единица може да се исклучи за одржување без влијание врз производството – останатите три уште секогаш обезбедуваат 510 м³/мин, што целосно покрива врвната побарувачка на базата од 550–600 м³/мин. Кога идното проширување на капацитетот ќе бара повеќе проток, резервната единица може да се стави во работа за да се постигне режим со четири работечки единици (680 м³/мин), без потреба од купување на дополнителна опрема.
• Драстично намалени трошоци за одржување:  HOC сушилниците имаат долги циклуси (6–8 часа), што резултира со многу ниска фреквенција на активирање на вентилите. Нема потрошувачка на електричен греач, нема вентили со често превклучување, нема ризик од отровување на сорбентот со масло. Очекуваниот век на траење на сорбентот е повеќе од 5 години.
• Поврат на инвестицијата:  Вкупна инсталирана цена ≈ 5,2 милиони јен  (четири сушилници и припадоци). Годишна штедња на електрична енергија ≈ 2,13 милиони јен , штедња за одржување ≈ 0,33 милиони јен , вкупна годишна корист ≈ 2,46 милиони јен . Рок на вратување ≈ 2,1 години .
• Поддршка за изградбата на фабрика со нула јаглеродни емисии и интелигентна технологија:  Искористувањето на отпадната топлина од сушилникот HOC за регенерација – без додатна потрошувачка на електрична енергија – минимизира јаглеродниот отпечаток на процесот на сушење и овозможува силна поддршка за иницијативата на Fuyao за изградба на интелигентна фабрика со нула јаглеродни емисии.

Тестимонијал од клиент

„Оригиналниот систем за сушење во базата Фуцин имаше повеќе проблеми: ризик од неуспех на одводот на кондензатот кај ладилните сушилници, високи губитоци при продувување, нестабилна точка на роса и несоодветност со нашите цели за нула јаглеродни емисии. Новиот систем од четири единици HOC сушилници со модуларна резервност од 3+1 фундаментално ги отстранува сите овие проблеми – нема течна вода, нема губитоци при продувување, потрошувачката на електрична енергија е скоро нула, а точката на роса е стабилна низ целиот годишниот круг и под -40°C. Годишната штедња на електрична енергија надминува 3 милиони кВтч, а рокот на вратување е приближно две години. Ова решение стана референтен стандард за надградба на технологијата за сушење на компресиран воздух низ целиот концерн Fuyao.“

— Менаџер за корисност, Фујао Глас Фуцинг База