Společnost Solvay Sodi snížila spotřebu elektřiny o více než 20 % a redukovala emise díky pokročilé technologii vysokonapěťových měničů

Předmětný provoz na výrobu elektrické energie v rámci chemického průmyslu rovněž získal důslednější kontrolu nad procesem, snížil nároky na údržbu a rozšířil schopnosti využití procesních dat

Úkol

Provoz na výrobu páry bylo zapotřebí modernizovat a zajistit u něj důslednější řízení, spolehlivější průběh provozu, menší objem odstávek a snížení spotřeby energie

Řešení

Bylo nainstalováno řešení od společnosti Rockwell Automation, které obsahovalo

•Frekvenční měniče Allen-Bradley PowerFlex 7000

•Uvedení do provozu terénním odborným technikem společnosti Rockwell Automation pro oblast vysokonapěťových zařízení

•Podporu před uvedením do provozu

•Vzdálenou podporu

Výsledky

•20% snížení spotřeby elektřiny – 22 MWh za den

•Lepší přístup k provozním datům vedoucí k důslednějšímu řízení průtoku vzduchu kotli

•Snížení zatížení zařízení vedoucí k delší životnosti a k snížení nároků na údržbu

Pozadí případu

Chemický průmysl podléhá v mnoha aspektech přísné legislativě. A to nejen v souvislosti s produkty, které vyrábí, ale také s používanými výrobními procesy, které jsou často navíc mimořádně náročné z hlediska nezbytných investic.

Vedle neodmyslitelných bezpečnostních otázek je primárním cílem pro mnohé nejvýznamnější hráče v tomto odvětví také trvalá udržitelnost, zvláště s ohledem na používání surovin a spotřebu energie. Při uvážení velikosti některých chemických provozů je zřejmé, že i malá navýšení efektivity mohou vést k významným úsporám energie.

Právě z tohoto důvodu se mnohé chemické společnosti obracejí na dodavatele procesní automatizace a informačních systémů s tím, aby jim pomohli modernizovat jejich postupy a optimalizovat provozy.

Změny celkových podnikových infrastruktur jsou méně běžné, zvláště kvůli velikosti provozů a jejich geografickému rozmístění. Mnozí však vidí potenciální zlepšení hledisek udržitelnosti v oblasti propojenějšího a integrovaného řízení stávajících provozních aktiv. V těchto případech je možné dosáhnout efektivnější obsluhy a monitoringu starších zařízení, která by se jinak ekonomicky nevyplatilo nahrazovat, s využitím současných řídicích řešení.

Připojením „hloupých“ provozních aktiv k moderní automatizační technologii mohou chemické společnosti dosáhnout četných výhod plynoucích z pokročilých komunikačních infrastruktur, které jim umožní s mnohem vyšší efektivitou využívat nově získaná provozní data. To v důsledku vede k vyšší provozní účinnosti, lepšímu přehledu o procesech, větší flexibilitě a významnému snížení objemu neplánovaných odstávek.

Jednou ze společností, které potenciál současných řídicích řešení ke svému prospěchu odkryly, je firma Solvay Sodi v Bulharsku. Tato společnost je jedním z největších průmyslových podniků v Bulharsku a současně největším evropským provozem na výrobu syntetického uhličitanu sodného (sody) s roční výrobní kapacitou 1,5 milionů tun sody. V roce 1997 byla společnost privatizována do rukou dvou hlavních akcionářů ‒ mezinárodního chemického koncernu Solvay (75% podíl) a turecké chemické společnosti Sisecam (25% podíl).

Uhličitan sodný je zásadní surovina pro sklářský průmysl, avšak používá se také při výrobě čisticích prostředků, v chemickém průmyslu a metalurgii nebo při výrobě křemíkových a skleněných vláken, zatímco jedlá soda se využívá v potravinářských výrobcích, krmivech pro zvířata, při čištění spalin a ve zdravotnictví.

Závod této společnosti ve městě Devnya si vyrábí svou vlastní elektřinu pomocí parních turbín poháněných párou z kotlů. Problémem byl průtok vzduchu kotli, který byl řízen pouze základním způsobem s využitím tří starých synchronních motorů, z nichž ani jeden nebyl připojen k frekvenčnímu měniči, a byly tak trvale v chodu s plným zatížením. Tato situace nejenže vytvářela těžkosti při řízení procesu výroby páry, ale celá kotelna se navíc projevovala nestabilně a pravidelně si vynucovala odstávky provozu. Přirozeně s tím byla spjata také značná spotřeba energie a související emise CO2.

„Prvotním důvodem k této modernizaci naší infrastruktury je úspora energie,“ vysvětluje Ognian Ivanov, vedoucí oddělení elektrických systémů v závodě společnosti Solvay Sodi ve městě Devnya. „Ta tvoří základ celopodnikové iniciativy pro dosažení trvalé udržitelnosti v rámci všech provozů společnosti Solvay.“

Solvay Sodi oslovila společnost Rotec Ltd., oficiálního distributora produktů Rockwell Automation v Bulharsku od roku 2000. Vedle své distribuční činnosti společnost Rotec rovněž poskytuje podporu v oblasti projekčních, konstrukčních a údržbářských služeb pro automatizační systémy, kde se může pochlubit působivou historií podpory aplikací využívajících řešení Rockwell Automation po celém Bulharsku.

„Pracovníkům společnosti Solvay Sodi jsme ukázali zvýšení efektivity a rozšíření schopností řízení, kterých by tato společnost dosáhla na základě začlenění frekvenčních měničů Allen-Bradley PowerFlex® 7000 do svého systému,“ objasňuje Milen Milev, obchodní manažer firmy Rotec, „tedy něco, co jsme byli schopni předvést v akci díky návštěvě jiných projektů, u nichž poskytujeme naše služby podpory úspěšně již více než 16 let. Měniče PowerFlex 7000 nabídly firmě Solvay Sodi cestu k přesnému řízení otáček motorů tak, aby odpovídaly hodnotám procesních proměnných a nárokům turbín.“

Tři nainstalované měniče (6 kV – 900, 1 800 a 2 400 kW) jsou k stávajícímu distribuovanému řídicímu systému (DCS) provozu připojeny přes síť Profibus. V provozu vykazují neuvěřitelnou robustnost, jelikož jsou mnohem méně citlivé na kolísání napájení než ostatní vysokonapěťová zařízení na trhu. Lze je používat pro velké motory s pozvolným rozběhem, kde omezují spouštěcí proud, nebo pro řízení otáček několika motorů zároveň.

Technologie měničů PowerFlex napomáhá díky funkci přemostění také k maximální nepřerušené době v provozu, protože poskytuje plně synchronní řízení i v případě jakýchkoli problémů. Synchronní přenos rovněž pomáhá omezovat mechanické opotřebení součástí, čímž se v konečném důsledku prodlouží životnost motoru a snižují se tím nároky na údržbu.

„U tohoto projektu jsme sledovali tři základní cíle,“ vysvětluje Milev. „V prvé řadě jsme museli zaručit rychlé dodání vzhledem k tomu, že jsme dostali pouhé tři týdny na instalaci měničů a jejich uvedení do provozu. Zadruhé jsme museli dodat řešení se schopností přemostění a zatřetí bylo zapotřebí zvýšit stabilitu celého systému v případě kolísání napětí.“

Výsledky z hlediska funkční způsobilosti jsou skutečně působivé. Úspora energie dosahuje až 20 %, které odpovídají hodnotě přibližně 1 MW za hodinu! „U společnosti Solvay Sodi jsou velmi spokojeni s tím, čeho se nám v jejich závodě ve městě Devnya podařilo dosáhnout,“ uvádí s nadšením Milev. „Za období jednoho a půl roku jsme byli svědky pouze jediného incidentu s potenciální odstávkou provozu, přičemž příčinou byl v tomto případě problém v napájecím systému. Měnič ale fungoval přesně tak, jak měl, tedy přepnul na přemosťovací okruh; motory se nezastavily ani na okamžik. Přesnější řízení vytvořilo rovněž lepší pracovní podmínky pro ventilátory díky schopnosti pozvolného spuštění a řízení otáček. Tyto méně náročné provozní podmínky v neposlední řadě prodlužují také životnost pomocných zařízení.“

„Když porovnáme údaje o spotřebě elektřiny za rok 2018 s daty za rok 2017, výsledky jsou až ohromující,“ vysvětluje Ivanov. „U jednoho systému ventilátoru jsme ušetřili 3 158 MWh, u druhého 681 MWh a u třetího 4 333 MWh. V součtu všech tří to činí celkem 8 173 ušetřených MWh, jinými slovy 22 MWh za den! Tato úspora se projevuje také nižšími emisemi CO₂ a obecně je celá tato změna v těsném souladu s naší koncernovou politikou trvalé udržitelnosti.“  (18.2.2020)