Referenz
Eine kleine Änderung bei der Steuerung des Kesselfüllstands, sorgt für massive Verbesserungen
Wir stellen eine höhere Energieeffizienz des Kessels, einen geringeren Gasverbrauch, eine bessere Dampfqualität und eine bessere Füllstandskontrolle fest. Keine Ausfallraten. Keine Probleme.
Die Situation
Die kommerzielle Whiskyproduktion ist stark auf Dampf angewiesen. Das ist auch in der Girvan Distillery von William Grant & Sons in Schottland nicht anders, die jährlich mehr als 100 Millionen Liter Alkohol produziert.
„Wir verwenden Dampf für alle Aspekte der Weizenverarbeitung“, erklärt Scott Curran, Leiter des Wartungsteams. Jede Woche mahlt und kocht Grant's 5.000 Tonnen Getreide auf unterschiedliche Weise, je nach Brauprozess. Grant's verwendet Dampf zum Vorheizen des gesamten Wassers, erklärt er, und setzt außerdem Direktdampf für einen Teil des Kochprozesses ein. Wenn das gekochte Malz oder Getreide die Destillationskolonnen erreicht, muss es erneut erhitzt werden, um die alkoholhaltigen Dämpfe zu entfernen.
„Für diesen Prozess wird viel Dampf erzeugt“, sagt Scott Curran. „Der Bedarf ist sehr, sehr hoch.
“ Zuvor hatte Grant's ein Problem mit der Dampfqualität. „Das ist ein großes Problem. An den meisten Standorten gilt: Je besser die Dampfqualität, desto weniger Wasser bleibt im Dampf zurück.“ Mit hochwertigem Dampf „erhält man einen saubereren Weg zum Produkt oder zum Heizsystem und eine bessere Wärmeübertragung. Es gibt weniger Kondensat.“
Scott erklärt, dass die Probleme bei Grant's auf die Füllstandskontrolle der Kesselspeisung zurückzuführen waren. „Wenn wir auf der Kesselseite eine schlechte Kontrolle haben, leiten wir mehr Flüssigkeit oder Wasserdampf durch die Leitung, als in diesem Dampf benötigt wird. Irgendwann muss das herausfallen, und wir sehen Wasserschläge und viel Kondensat, das zurückkommt. Wir haben tatsächlich gesehen, wie Wasser aus der Leitung kam, was erhebliche Auswirkungen haben kann.“
Er sagt, dass die mangelnde Kontrolle nicht nur zu enormen Ineffizienzen führt, sondern auch zu vielen Kopfschmerzen für die Anlagenbetreiber, die versuchen, den Füllstand manuell zu kontrollieren. „Man versucht, dieses Problem zu umgehen und sich auf die Wiederherstellung der Dampfqualität vorzubereiten, die auf einem gleichmäßigen Niveau laufen sollte. Die Mitarbeiter sollten diese Verantwortung nicht tragen müssen. Alles, was wir tun können, um das Problem an der eigentlichen Ursache und nicht erst vor Ort zu beheben, ist ein Pluspunkt.“
Er fügt hinzu: „Je besser die Füllstandskontrolle, desto besser die Dampfqualität. Und je energieeffizienter sie ist, desto geringer sind die Auswirkungen auf die Anlage.“
Drei der Dampfkessel in der Girvan-Brennerei von William Grant & Sons in Schottland.
Die Lösung
Scott fand die Lösung durch Zufall.
„Zu diesem Zeitpunkt habe ich mich nicht mit der Dampfqualität beschäftigt“, sagt er. „Ich habe mich mit der hohen Ausfallrate unserer Speisewasserventile für die Kessel befasst. Wir konnten sie nur etwa sechs Monate lang nutzen.“
Auf Anregung von James Mason, Regionalplaner bei ERIKS, dem Spezialisten für technische Lager vor Ort bei Grant, nahm Scott Curran an einer Grundfos iSOLUTIONS-Kundenveranstaltung in Birmingham, Großbritannien, teil. Grundfos iSOLUTIONS nutzt intelligente Verbindungen zwischen Pumpen, Sensoren, Steuerungen und SCADA-Systemen, um neue Effizienzsteigerungen in einer Anwendung zu erzielen.
Scott sagt, dass er bei der Veranstaltung den Anwendungsberater von Grundfos, Søren Mortensen, getroffen habe. „Er zeigte mir eine Demonstration dessen, was ich für eine kontinuierliche Steuerung für jede Schleifenleistung hielt. Wir verwenden sie überall auf dem Gelände. Aber als er mir sagte, dass es für einen Kessel sei, ging mir ein Licht auf.
Ich habe mich immer gefragt: „Warum verwenden wir eine statische Steuerung? Wo gibt es Speisewasserventile an Kesseln, bei denen wir dank moderner Technologie über einen 4-20-mA-Ausgang verfügen, der einen Frequenzumrichter steuert, der jede Art von Füllstand in jeder Art von Anlage sehr genau und stabil regelt und bei dem Fehler leicht zu finden sind?“
Dieses Gespräch führte zu einem Six Sigma Yellow Belt-Testprojekt für einen der Kessel von Grant, um zu sehen, wie effektiv es tatsächlich war.
„Grant's möchte sein eigenes Geschäft zukunftssicher machen und spricht über Energie, Kosten, Einsparungen und darüber, die Anlage viel produktiver zu machen“, sagt James Mason von ERIKS. „Das ist natürlich der Weg in die Zukunft, und sie haben sich dafür entschieden.“
Bei Grant's ersetzte Grundfos die CR-Pumpen mit fester Drehzahl für die Kesselspeisung durch Grundfos iSOLUTIONS CRIE-Pumpen mit integrierten Frequenzumrichtern. Außerdem entfernten sie das Regelventil aus dem Kessel. Die CRE-Pumpe regelt den Füllstand in den Dampfkesseln und passt die Drehzahl je nach Bedarf an. Gleichzeitig nutzen die Grundfos-Pumpen integrierte Funktionen im Antrieb – d. h. Grenzwertüberschreitung und Signalrelaisausgang –, um ein Bypassventil zu steuern und den Durchfluss durch den Economiser sicherzustellen, wenn der Brenner läuft, der Kessel aber kein Wasser anfordert. Die gesamte Steuerung erfolgt durch den Frequenzumrichter genau zum richtigen Zeitpunkt, um einen sicheren und effizienten Kesselbetrieb zu gewährleisten und die Komplexität zu reduzieren.
Die Grundfos CRIE-Pumpen (mit rotem Deckel links von der Mitte) verfügen über integrierte Frequenzumrichter. Diese ersetzen die üblichen Regelventile des Kesselspeisungsregelsystems. Die Pumpen erhöhen oder verringern ihre Drehzahl je nach Bedarf.
Das Ergebnis
Sechs Monate nach der Installation, so Scott Curran, hätte er eigentlich damit gerechnet, ein defektes Ventil am Kessel austauschen zu müssen. Es gab jedoch keinerlei Anzeichen für einen Ausfall. Ganz im Gegenteil.
„Die Verbesserungen, die wir mit einer so kleinen Änderung erzielen können, sind ziemlich extrem“, sagt er. „Wir sehen eine höhere Energieeffizienz des Kessels, einen geringeren Gasverbrauch, eine bessere Dampfqualität und eine bessere Füllstandskontrolle. Wir können die Ansammlung am oberen Ende des Kessels kontrollieren. Keine Ausfallraten. Keine Probleme. Weniger Kopfzerbrechen für den Betreiber. Die Flexibilität ist enorm.“
Er sagt, dass allein beim Gasverbrauch des Kessels erste Analysen Einsparungen von 1,4% bei niedriger Feuerung bis zu 6% zeigen.
„Allein schon die Leistung der Kessel ist eine enorme Verbesserung“, sagt er. „Die Pumpe kann mehr liefern, als der Kessel benötigt. Das ist das Schöne an diesem System. Wir haben keine Probleme mehr mit dem Überlaufen und der Kühlung des Kessels wie früher. Und das führt zu Energieeinsparungen und einer besseren Dampfqualität.
Er fügt hinzu, dass Grant's seinen Strom vor Ort selbst erzeugt, sodass Einsparungen zwar wichtig sind, aber nicht so viel Gewicht haben wie Gaseinsparungen. „Aber wir erzielen allein mit dieser einen Pumpe Energieeinsparungen von etwa 40 Prozent“, sagt er. „Das entspricht etwa 5.000 GBP (5.600 EUR) pro Jahr. Und Sie haben auch den Vorteil, dass die Ersatzteile billiger sind, weil keine so große Pumpe verwendet wird. All diese Vorteile kommen noch zur Zuverlässigkeit hinzu.
„Man muss das auch aus der Sicht meiner Wartungsmannschaft betrachten. Es muss einfach zu reparieren sein. Sie wollen nicht Tag für Tag etwas reparieren müssen. Wir haben also alle Kriterien erfüllt“, sagt Scott Curran. „Ich finde, jeder sollte das tun. Ich kann mir keinen Grund vorstellen, warum man es nicht tun sollte“, fügt er hinzu. „Und wenn Ihnen einer einfällt, melden Sie sich bitte bei mir.“
Michael Rasmussen, Senior Application Manager bei Grundfos, vor einer der neuen CRIE-Pumpen für die Füllstandsregelung der Kesselspeisung bei Grant's.
Grundfos lieferte:
Für die Füllstandsregelung der Kesselspeisung bei Grant's lieferte Grundfos seine CRE 15-8-Pumpen mit integrierter Drehzahlregelung und Intelligenz.