Fabrică de sticlă auto – Sistemul modular de uscători cu căldură de compresie (HOC) asigură economii anuale de peste 3 milioane kWh

Meta Descriere:  Cel mai mare producător mondial de sticlă auto, Fuyao Glass, a implementat patru uscătoare cu adsorbție pe baza căldurii de compresie, cu un debit de 170 m³/min, la baza sa din Fuqing, obținând un punct de rouă stabil de -40°C, pierderi nule prin purjare, redundanță modulară, economii anuale de energie electrică de peste 3 milioane kWh și o perioadă de recuperare a investiției de aproximativ 2 ani.

Informații despre client

Fuyao Glass Industry Group Co., Ltd.  este cel mai mare și cel mai avansat tehnologic furnizor mondial de soluții pentru sticla auto. Acest proiect de modernizare este situat la baza Fuyao Glass din Zona de Dezvoltare Economică și Tehnologică Fuqing Rongqiao, strada Yangxia, provincia Fujian . Această bază reprezintă proiectul global de export al Fuyao, acoperind o suprafață de 627 mu (aproximativ 41,8 hectare), având ca obiectiv transformarea într-o fabrică inteligentă de clasă mondială, fără emisii de carbon.

Fuyao Glass se află într-o perioadă critică de extindere a capacității, ceea ce pune cerințe fără precedent privind fiabilitatea, eficiența energetică și scalabilitatea sistemului său de aer comprimat. Cererea totală de aer comprimat a bazei este de aproximativ 550–600 m³/min (aproximativ 33.000–36.000 m³/h)  , funcționând 24/7 pentru a deservi întreaga linie de producție a sticlei plutitoare și mai multe linii de prelucrare avansată a sticlei auto de înaltă calitate.

Aplicații ale aerului comprimat în fabricarea sticlei auto

(Conținut neschimbat – identic cu versiunea anterioară)

Puncte Dureroase

Sistemul original de uscare a aerului comprimat al bazei era compus dintr-o combinație de uscătoare cu răcire de mare capacitate și uscătoare cu adsorbție cu purjare încălzită (de tip micro-încălzire)  . Pe măsură ce capacitatea de producție s-a extins rapid și standardele de calitate ale procesului au crescut, sistemul inițial a evidențiat mai multe probleme structurale:

• Risc de scurgere a condensului la uscătoarele cu răcire:  Liniile de producție pentru sticlă plutitoare și sticlă acoperită au o toleranță extrem de scăzută la umiditate. Usucătoarele cu răcire condensează și elimină apa prin răcire, bazându-se pe supape automate de drenare pentru evacuarea condensului. Totuși, supapa de drenare a condensului este componenta cu cea mai mare rată de defectare din orice sistem de usucător cu răcire – indiferent dacă este de tip plutitor, cu temporizator sau electronică, toate sunt predispuse la blocare, înfundare sau defecte electrice în timpul funcționării continue pe termen lung. Odată ce supapa de drenare a condensului cedează, condensul va curge direct în conductele și echipamentele situate în aval. În fabricarea sticlei, apa lichidă care pătrunde în turnul de adsorbție va distruge rapid agentul desicant. Mai grav, umiditatea care pătrunde în camera de acoperire sau în zona de asamblare PVB va determina respingerea întregii serii, iar o singură pierdere poate ajunge la milioane de RMB. În producția continuă la scară largă a Fuyao, orice defect al supapei de drenare a condensului reprezintă un risc inacceptabil pentru calitate.
• Pierderi semnificative de aer de purjare din usucătoarele cu purjare încălzită:  Uscătoarele cu purjare încălzită consumă în continuare 5–8% din debitul nominal ca aer de purjare pentru regenerare. Pentru o capacitate totală a sistemului de aproximativ 550–600 m³/min, aceasta înseamnă aproximativ 28–48 m³/min de aer comprimat uscat este evacuat în mod continuu în atmosferă  — echivalent cu funcționarea continuă a unui compresor suplimentar de dimensiuni mari.
• Instabilitatea punctului de rouă:  În condiții calde și umede de vară, eficiența regenerării uscătoarelor cu purjare încălzită scade. Punctul de rouă la presiune fluctuează, ajungând uneori peste -30°C, ceea ce face dificilă menținerea constantă a țintei de proiectare de -40°C pentru produsele de înaltă performanță.
• Răspândirea echipamentelor și sarcina mare de întreținere:  Prezența mai multor unități răspândite în încăperea utilităților a dus la o utilizare redusă a spațiului și la o sarcină ridicată de întreținere. Valvele pneumatice necesitau reparații sau înlocuire la fiecare 12–18 luni, iar uzura materialului desicant s-a accelerat.
• Imposibilitatea de a satisface nevoile de extindere a capacității:  Sistemul original de uscare era deja aproape de limita sa de capacitate și nu putea susține o extindere viitoare.
• Nepotrivire cu obiectivele fabricii inteligente cu zero emisii de carbon:  Baza din Fuqing este poziționată ca o fabrică inteligentă de clasă mondială cu zero emisii de carbon. Consumul ridicat de energie și pierderea mare prin purjare ale sistemului original de uscare erau în mod semnificativ nepotrivite cu această direcție strategică.

Figură: uscător cu adsorbție cu căldură de compresie, 170 Nm³/min

Soluția noastră

Abordarea cerințelor fundamentale ale Fuyao Glass privind capacitate foarte mare, lipsă totală de risc de apă lichidă, lipsă totală de pierdere prin purjare, eficiență energetică ridicată, întreținere redusă și redundanță modulară , și având în vedere faptul că Baza din Fuqing dispune de mai multe compresoare centrifugale fără ulei, de dimensiuni mari  care funcționează 24/7, am proiectat un sistem modular de uscător cu adsorbție cu căldură de compresie (HOC)  constând din patru uscătoare HOC  funcționând în paralel, oferind redundanță N+1 (sau chiar N+2).

Tehnologie de bază: Căldura compresiei (HOC)

Tehnologia HOC folosește căldura generată în timpul compresiei provenită de la compresoarele centrifuge fără ulei situate în amonte (temperatura la descărcare este în mod tipic de 120–160 °C) pentru regenerarea desicantului, fără a consuma energie electrică suplimentară pentru încălzire și fără a utiliza aer comprimat pentru purjare.

De ce HOC în loc de uscător cu purjare prin ventilator?  Pentru Baza Fuyao Fuqing – o aplicație de scară foarte mare, cu mai multe compresoare centrifuge fără ulei care funcționează 24/7 la sarcină completă – HOC oferă avantaje fără precedent:

Compresoarele centrifugale fără ulei de la Baza Fuqing au temperaturi stabile de evacuare între 120–150 °C, satisfăcând în totalitate cerințele privind sursa de căldură pentru regenerarea HOC.

Echipament esențial

• Uscătoare:  Patru HOC-Dry 170  uscatore cu adsorbție prin căldura de compresie, fiecare cu o capacitate 170 m³/min (10.200 m³/h)  . Instalate în paralel, pot fi configurate flexibil ca trei în funcționare + una de rezervă  (capacitate totală 510 m³/min) sau patru în funcționare  (capacitate totală 680 m³/min), satisfăcând necesitățile actuale și cele viitoare de extindere.
• Metoda de regenerare:  Se extrage un flux mic de aer comprimat încălzit (temperatură aproximativ 120–150 °C) din refularea compresorului centrifugal înainte de răcitorul secundar  și este direcționat către turnul care necesită regenerare. Căldura elimină umiditatea din agentul desicant, iar aerul umed este evacuat în atmosferă. Întregul proces de regenerare nu consumă niciun aer comprimat pentru purjare și nici energie electrică de încălzire  – energia de regenerare provine în întregime din căldura reziduală care altfel ar fi disipată.
• Design fără risc de apă lichidă:  Ususcătoarele HOC funcționează pe principiul adsorpție  adsorbției, nu al condensării – în timpul procesului de uscare nu se produce niciun condensat lichid, astfel încât nu există riscul unei transportări accidentale de apă lichidă ca urmare a defectării supapei de scurgere a condensatului . În plus, sistemul HOC este echipat cu un separator de intrare de înaltă eficiență pentru a intercepta orice apă lichidă accidentală provenită din conductele amonte.
• Sistem de control:  Un controller principal PLC Siemens S7-1500 coordonează cele patru uscătoare, echilibrând timpul de funcționare pe baza monitorizării în timp real a punctului de rouă și eliminând automat orice unitate defectuoasă, cu declanșarea unui alarmă.
• Pachet de filtrare:  Filtrul preliminar (1 µm) elimină particulele din conductă; filtrul final (0,01 µm) reține eventualele finețuri de desiccant; un separator de intrare de înaltă eficiență asigură interceptarea oricărei cantități accidentale de apă lichidă înainte ca aceasta să ajungă la turnurile de adsorbție.

Specificații de performanță

Figură: uscătoare de aer cu agent desicant cu căldură de compresie, 170 Nm³/min

Livrare și Montare

Proiectul a fost executat în ferestrele planificate de întreținere preventivă la Baza Fuqing:

• Proiectare și test de acceptare la fabrică (6 săptămâni):  Proiectare detaliată a sistemului, selecție a materialelor, dezvoltare a logicii de comandă PLC. Testarea completă FAT a celor patru uscătoare HOC a fost finalizată la uzina de producție, simulând condițiile reale de evacuare ale compresorului.
• Livrare și pregătirea site-ului (2 săptămâni):  Patru uscătoare mari montate pe platforme (fiecare având o greutate de aproximativ 18 tone) livrate la Baza Fuqing. Echipamentele vechi de uscare au fost eliminate, fundațiile pregătite și interfețele pentru conducte rezervate.
• Instalare (3 săptămâni):  Uscătoarele au fost poziționate pe platforme compacte. Suprafața totală ocupată este de aproximativ 40 m² (cu 30 % mai mică decât sistemul original). Conductele principale de aer comprimat au fost reconfigurate pentru a conecta sursa de aer înalt presurizat a bazei la intrarea fiecărui uscător. Conductele de derivare a gazului cald ale compresorului au fost modificate pentru a introduce căldura necesară regenerării. Instalarea cablurilor electrice și de comandă a fost finalizată.
• Punere în funcțiune și validare (1 săptămână):  Sistemul a fost spălat, testat pentru etanșeitate și senzorii de punct de rouă au fost calibrați. Funcționarea continuă timp de 72 de ore a evidențiat un punct de rouă stabil între -42°C și -44°C. S-a oferit instruire operatorilor privind sistemul de comandă și s-au predat documentația tehnică completă, precum și documentele de validare IQ/OQ.

Nu s-au înregistrat opriri neplanificate; toate lucrările au fost finalizate în ferestrele programate de întreținere.

Rezultate și beneficii (12 luni după punerea în funcțiune)

Pierderea prin purjare de 28–48 m³/min necesită putere suplimentară pentru compresor. Puterea specifică a compresorului centrifugal fără ulei este de aproximativ 6 kW/m³/min → economisire de 170–290 kW putere compresor.

Calculat pe baza funcționării continuie, 24/7/365. Puterea echivalentă a sistemului inițial: 350 kW (valoare medie), puterea sistemului nou: 3 kW. Economia anuală ≈ (350–3) kW × 8.760 h ≈ 3.040.000 kWh. La tariful industrial de electricitate de 0,70 ¥/kWh, economia anuală de costuri cu electricitatea este de aproximativ 2,13 milioane ¥. Inclusiv economiile legate de întreținere, beneficiul anual total este de aproximativ 2,46 milioane ¥.

Beneficii cuantificabile

• Economii remarcabile de energie:  Tehnologia HOC realizează un consum aproape nul de electricitate pentru procesul de uscare – controlul total al celor patru uscătoare consumă doar aproximativ 3 kW. În comparație cu uscătoarele inițiale cu purjare încălzită, consumul de energie pentru regenerare a scăzut cu aproximativ 97%. Eliminarea pierderii prin purjare înseamnă că compresoarele nu mai trebuie să producă aer suplimentar pentru compensare. Economia anuală de electricitate depășește 3 milioane kWh , echivalent cu reducerea emisiilor de CO₂ cu aproximativ 1.670 de tone/an (pe baza factorului de emisie al rețelei electrice din China de 0,55 kg CO₂/kWh). Aceasta este în perfectă concordanță cu obiectivele ESG ale Grupului Fuyao privind neutralitatea carbonică.
• Risc de apă lichidă complet eliminat:  Uscătoarele HOC funcționează pe principiul adsorbției – nu se produce condens lichid în timpul procesului de uscare, eliminând astfel în mod fundamental riscul catastrofal de antrenare a apei lichide cauzat de defectarea supapei de scurgere a condensului.
• Punct de rouă stabil pe întreaga perioadă a anului:  Monitorizarea în timp real arată că punctul de rouă la presiune se menține constant între -42°C și -44°C pe tot parcursul anului, nefiind niciodată depășit -40°C, nici măcar în condiții estivale calde și umede. Nu au fost raportate defecțiuni legate de umiditate pe liniile de sticlă acoperită sau sticlă laminată.
• Redundanță modulară și extensibilitate viitoare:  Cu patru uscătoare configurate ca trei în funcțiune + unul de rezervă, orice unitate individuală poate fi scosă din funcțiune pentru întreținere fără a afecta producția – celelalte trei continuă să asigure un debit de 510 m³/min, acoperind în totalitate cerința maximă a bazei, de 550–600 m³/min. Atunci când o extindere viitoare a capacității va necesita un debit suplimentar, unitatea de rezervă poate fi pusă în funcțiune pentru a atinge modul cu patru uscătoare în funcțiune (680 m³/min), fără a fi necesară achiziționarea unor echipamente suplimentare.
• Reducere semnificativă a întreținerii:  Uscătoarele HOC au perioade lungi de ciclu (6–8 ore), ceea ce determină o frecvență foarte scăzută a comutării electrovalvelor. Nu există consum de energie electrică pentru încălzire, nu există electrovalve cu comutare de înaltă frecvență și nu există riscul de contaminare cu ulei a agentului desicant. Se estimează că durata de viață a agentului desicant va depăși 5 ani.
• Return al investițiilor:  Costul total instalat ≈ 5,2 milioane de yuani  (patru uscătoare și accesorii). Economii anuale de energie electrică ≈ 2,13 milioane de yuani , economii la întreținere ≈ 0,33 milioane de yuani , beneficiu anual total ≈ ¥ 2,46 milioane . Perioada de rambursare ≈ 2,1 ani .
• Sprijinirea construcției unor fabrici inteligente cu emisii zero de carbon:  Uscătorul HOC utilizează căldură reziduală pentru regenerare fără a consuma electricitate suplimentară minimizează amprenta de carbon a procesului de uscare, oferind un sprijin puternic inițiativei Fuyao de fabrică inteligentă cu emisii zero de carbon.

Testimonial client

sistemul nostru de uscare original de la Baza Fuqing a suferit de mai multe probleme: riscul de defecțiune a drenării de condensat în uscătoarele refrigerate, pierderi mari de curățare, punct de rouă instabil și nealiniație cu obiectivele noastre de zero carbon. Noul sistem de uscare HOC cu patru unități, cu redundanță modulară 3+1, abordează în mod fundamental toate aceste probleme: lipsa apei lichide, lipsa pierderii de curățare, consumul de energie electrică aproape nul și un punct de rouă stabil pe tot parcursul anului sub -40°C Această soluție a devenit un punct de referință pentru modernizarea tehnologiei de uscare cu aer comprimat în cadrul Grupului Fuyao.

— Manager Utilități, Baza Fuqing a Fuyao Glass