5 tapaa optimoida höyryjärjestelmäsi

1 Mittaa ja tallenna

Polttoaineiden hintojen noustessa ja hiilidioksidipäästöjen valvontaa koskevan lainsäädännön tiukentuessa monien höyryä käyttävien organisaatioiden asialistalla on jatkuvasti uusien energiansäästökeinojen löytäminen.

Jotkin nykyisistä kustannustehokkaimmista energiansäästöohjelmista perustuvat siihen, että ihmisiä motivoidaan miettimään, miten he voivat hallita energiankulutustaan paremmin. Kun organisaation yksittäiset osastot tai kustannuspaikat asetetaan vastuuseen energiankulutuksestaan, vastuu säästöistä siirtyy käyttäjälle.

Ensimmäinen askel, jotta käyttäjät saadaan maksamaan käyttämästään energiasta, on todellisen kulutuksen mittaaminen. Mitä tarkempi mittaus on, sitä paremmin kulutusta voidaan hallita.

Kattilahuone on alue, jolla voidaan saavuttaa merkittäviä säästöjä poistamalla tuhlaileva kulutus.

On tärkeää valita mittarit, joissa otetaan huomioon eri väliaineiden mittaamisen erityistarpeet. Esimerkiksi höyry on suhteellisen hitaasti virtaava, korkean lämpötilan väliaine, jonka tiheys vaihtelee, joka usein syöttää vaihtelevaa kysyntää ja jonka mukana kulkeutuva kosteus voi vaikuttaa merkittävästi lukeman tarkkuuteen.

Mittarin tarkkuus on toinen merkittävä tekijä laitteiden valinnassa, mutta mitta-alue eli mittarin mittaamien suurimman ja pienimmän virtaaman suhde on usein vielä tärkeämpi. On järkevää valita mittarit, joiden mitta-alue on riittävä kattamaan koko virtausalueen, mukaan lukien höyryvoimalaitoksen tulevat muutokset. 

Hyvin usein mittauksen asentamisen ansiosta saavutettu suuri energiatehokkuus voi auttaa saamaan asennuskustannukset takaisin jo kahdessa vuodessa. On kuitenkin tärkeää valita oikea mittari kyseiseen tehtävään.

Jotta höyrykustannuksia voidaan hallita tehokkaasti, omistajien ja toiminnanharjoittajien on tiedettävä, missä höyryä käytetään, kuinka paljon sitä käytetään, käytetäänkö sitä tehokkaasti ja miten sen kulutus voidaan optimoida. Tämä asettaa mittauslaitteet keskeiseen asemaan kaikessa energiankulutuksen seurannassa ja kohdentamisessa.

Monet organisaatiot luottavat pelkkään höyrynmittaukseen. Tämä ei kuitenkaan anna täydellistä kuvaa kattilan tehokkuudesta. Ainoa tapa saada kattilan todellinen hyötysuhde on mitata kaikki kattilaan tuleva energia (polttoaineessa ja syöttövedessä) ja verrata sitä kattilasta lähtevän höyryn sisältämään hyötyenergiaan. Tätä tarvitaan polttimen jälkeen tapahtuvien energiahäviöiden, kuten hilseilevien tai likaisten lämmönsiirtopintojen tai kattilan liiallisen puhalluksen tunnistamiseksi.

Tutustu Spirax Sarco -mittareihin, jotka ovat helppokäyttöisiä ja antavat tarkkoja ja luotettavia tietoja osoitteessa. 

2 Eristä

On yleisesti tiedossa, että hyvin eristetty teollisuusrakennus säästää energiaa, alentaa käyttökustannuksia ja pienentää hiilijalanjälkeä. Vaikka yleensä keskitymme teollisuusrakennuksen energiatehokkuuden lisäämiseksi itsestäänselvyyksiin, kuten vintin eristämiseen, onteloseinien eristämiseen ja muihin vastaaviin toimenpiteisiin, unohdamme yleensä ne alueet, jotka hyötyisivät eristämisestä suuresti, kuten höyryjärjestelmän.

Höyryjärjestelmien eristäminen on kustannustehokkain energiansäästötoimenpide, jonka käyttäjät voivat toteuttaa. Silti monet höyrynsulut, venttiilit ja muut laitteet jätetään peittämättä, jotta niihin pääsee helposti käsiksi huoltoa varten.

Tyypillisesti eristämätön höyrynsulku menettää noin yhtä paljon lämpöä kuin metrin pituinen halkaisijaltaan yhden tuuman putki, mikä vastaa 170 punnan vuotuista lämpöhäviötä. Höyryjärjestelmissä on usein vähintään 100 sulkuläppää ja venttiiliä, jotka eristämättöminä voivat merkitä useiden tuhansien puntien energiahäviötä vuosittain.

Tutustu Spirax Sarcon eristetakkien valikoimaan osoitteessa.  

3 Toteuta lämmön talteenotto

Hönkähöyry on väistämätön hävikki - se on osa höyrynkäyttöprosessia. Voit kuitenkin hallita sitä, päätätkö ottaa takaisin tämän menetetyn energian ja veden ja käyttää sitä uudelleen toisessa prosessissa. 

Jos otetaan huomioon, että noin 14 % 8 bar g:n paineessa käytetystä höyrystä muuttuu hönkähöyryksi, höyrypilvi merkitsee merkittävää veden menetystä järjestelmästä. Elintarvikkeiden valmistusprosesseissa, joissa käytetään suuria määriä korkeapaineista höyryä, kuten höyryvaippasäiliöissä tai pyörivissä kuivaimissa, tuotetaan enemmän hönkähöyryä. Tämä menetetty energia voidaan ottaa talteen ja kierrättää, jolloin sitä voidaan käyttää uudelleen toisessa prosessissa. Rahan ja energian säästäminen ovat lämmön talteenoton ilmeisiä etuja. Lisäksi pienempi hiilijalanjälki ja jopa maineriskien pienentäminen voivat ratkaista, kannattaako investoida hönkähöyryn talteenottoon.

Ennen kuin yrität ottaa lämpöenergian talteen jostain muusta prosessista tai järjestelmästä, on tärkeää tunnistaa ja käsitellä järjestelmän mahdolliset hallittavissa olevat lämpöenergiavuodot. Jos näitä piilotappioita ei oteta huomioon, ne voivat vaikuttaa sijoitetun pääoman tuottoon. Ilman tätä diagnoosia on lisäksi mahdotonta arvioida realistisesti, kuinka paljon energiaa voit ottaa talteen hönkähöyrystä.  

Hallittavissa olevia tappioita voi aiheutua seuraavista syistä:
-lauhteenpoistinten ohittaminen -varoventtiilien vuotaminen -muut korjattavissa olevat vuodot.

Nämä voidaan välttää useilla toimilla, kuten lauhteenpoistinten säännöllisen tarkastuksen järjestäminen höyryjärjestelmän asiantuntijan kanssa, turvalaitteista pidettävien tietojen säilyttäminen ja keskeisten laitosten ja höyryä käyttävien laitteiden jatkuva seuranta.

Asiantuntija pystyy tunnistamaan höyrynhäviön perimmäiset syyt ja määrittämään, onko elintarviketuotantolaitoksessasi mahdollisuus höyryn talteenottoon.

Lämmöntalteenoton edut 

Kustannussäästöt
Koska hönkähöyryn talteenoton takaisinmaksuaika on joissakin tapauksissa jopa 12 kuukautta, rahan säästö saattaa vaikuttaa kaikkein toivotuimmalta edulta, mutta kustannustehokkuus ei todellakaan ole ainoa etu. Lauhde on pohjimmiltaan lämpöenergiaa, ja höyryjärjestelmästäsi menetetty lämpöenergia on korvattava kylmällä vedellä, joka on käsiteltävä ja lämmitettävä alhaisemmasta lämpötilasta. Tästä aiheutuu sekä polttoaine- että vesimaksuja. 

Veden säästö
Prosessi, joka käyttää höyryä, joka toimii noin 10 bar g:n paineella, voi menettää noin 15-16 % hönkähöyrynä. Tämä on merkittävä menetys erityisesti vesipulassa olevilla alueilla. Näissä tapauksissa sijoitetun pääoman tuottolaskelma voi alkaa vaikuttaa erittäin edulliselta ja kallistaa vaakakupin hönkähöyryn talteenottoprosessin käyttöönoton puolelle.

Tehokkaampi järjestelmä 
Lauhdevesi on tislattua vettä, joka ei sisällä juuri lainkaan liuenneita kiintoaineita (TDS). Lauhteen palauttaminen syöttövesisäiliöön vähentää puhalluksen tarvetta - prosessia, joka vähentää liuenneiden kiintoaineiden pitoisuutta kattilavedessä. Tämä vähentää kattilan energiahäviötä.

Vähennä maineriskiä
Hönkähöyry on näkyvää ja sitä voidaan pitää jopa silmiinpistävänä. Vaikka hönkähöyrypilvillä ei ole kielteisiä vaikutuksia ilmanlaatuun, yleisö voi sekoittaa ne haitallisiin hiilidioksidipäästöihin. Vaikka tämä on virheellinen käsitys, jotkut valmistajat saattavat haluta vähentää näkyviä höyrypilviä, varsinkin jos ne voivat hyödyntää muita hönkähöyryn talteenoton etuja. 

Joustava energian talteenotto
Prosessistasi riippuen voi olla järkevää hyödyntää hönkähöyryä tiettyinä vuodenaikoina ja lämpötilasta riippuen. Jotkin elintarviketehtaat tarvitsevat kylmempinä kuukausina enemmän energiaa esimerkiksi pitääkseen öljyn tietyssä viskositeetissa. Ammattitaitoinen insinööri osaa neuvoa, miten voit maksimoida höyryputkistosi hyödyn prosessiesi mukaisesti, jotta voit saada siitä kaiken hyöty irti. 

Hönkähöyryn talteenotto voi olla hyvä idea, mutta se on vain yksi osa kokonaisuutta. Asiantuntijan arvioidessa koko höyryjärjestelmäsi voit varmistaa, että toimit kestävästi.  
 
Nykyaikaiset lauhteenpalautusjärjestelmät, kuten Spirax Sarco -lauhteen talteenottoyksikkö, voivat auttaa keräämään talteen kaiken arvokkaan lauhteen. Lisätietoja osoitteessa.

4 Hiilidioksidipäästöjen vähentäminen höyryntuotannossa

Nykyiset kattilat ovat erittäin tehokkaita ja minimoivat tarvittavan energian määrän. Höyryllä on myös korkea lämpösisältö ja energiatiheys, mikä tarkoittaa, että tuotantoinfrastruktuuri ja putkistot voivat olla kompakteja, mikä säästää tilaa ja vähentää raaka-aineiden käyttöä.

Kun maailmassa siirrytään yhä enemmän sähköntuotantoon uusiutuvista energialähteistä, höyrystä tulee entistä kestävämpää ja vähähiilisempää: sitä voidaan tuottaa puhtaalla sähköllä, vihreällä vedyllä tai biomassakattiloissa, joten hiilidioksidipäästöjä vähentävä höyry on saavutettavissa jo nyt. Se on esimerkiksi keskeinen osa energiaratkaisuja, kuten lämpövarastoja ja sähkön ja lämmön yhteistuotantojärjestelmiä (CHP). 

Oikein hallittuna höyry on luonnostaan puhdasta ja turvallista. Tulipaloriskiä tai myrkyllisiä jätteitä ei synny, ja ainoa sivutuote on vesi. Tämä voidaan tiivistää ja käyttää uudelleen samaan tapaan kuin sateen ja haihtumisen luonnollinen vedenkierto, joka pitää planeettamme elossa.

Höyryn tarjoamat potentiaaliset hyödyt ovat valtavat. Esimerkiksi 35 prosenttia koko Yhdistyneen kuningaskunnan teollisuuslämmityksestä tuotetaan höyryjärjestelmillä. Koska 73 prosenttia Yhdistyneen kuningaskunnan kokonaisenergiantarpeesta käytetään lämpöön, höyryntuotannon tehokkuuden parantamisella on suuri vaikutus1. 

Puhdasta teknologiaa

Näiden ympäristötavoitteiden tukemiseksi Spirax Sarco kehittää uusia teknologioita varmistaakseen, että höyry on pitkällä aikavälillä osa hiilidioksidipäästöttömän tulevaisuuden teknologiaa.

Kun sähköhöyrygeneraattoreita käytetään 100-prosenttisesti uusiutuvien energialähteiden, kuten vesi-, aurinko- ja tuulivoiman, kanssa, ne eivät aiheuta päästöjä eivätkä tuota hiilidioksidia. Ne voivat muuntaa uusiutuvaa sähköä höyryksi 97 prosentin energiatehokkuudella.

Toinen vaihtoehto on käyttää vihreää vetyä polttoaineena veden lämmittämiseen ja höyryn tuottamiseen. Tämä tekniikka vähentää myös savukaasujen määrää 10 prosenttia, mikä parantaa merkittävästi kattilan hyötysuhdetta. 

Höyryä voidaan tuottaa myös polttamalla orgaanisia jätemateriaaleja, kuten oliivimassaa, riisinkuoria ja palmunydinkuoria, jotka ovat elintarviketuotannon sivutuotteita. Tätä biomassaa voidaan käyttää sekä sähköenergian että lämmön tuottamiseen, kun sitä käytetään sähkön ja lämmön yhteistuotantojärjestelmässä (CHP). Orgaanisen jätteen vähentäminen ja biomassan hyödyntäminen parantavat ympäristön kestävyyttä ja pienentävät samalla energialaskuja. 

Höyry käytännössä
On selvää, että höyryä koskevista eri lähestymistavoista on hyötyä, mutta mistä höyryjärjestelmä oikeastaan koostuu?

Höyryjärjestelmän ytimenä on kattila, joka nykyään polttaa usein polttoaineita, mutta jota voitaisiin käyttää myös sähköllä tai biomassalla. Polttimesta tuleva lämpö lähettää kuumia kaasuja kattilan putkien läpi, jotka kulkevat lämmitettävän vesisäiliön läpi. 

Kun vesi on tarpeeksi kuumaa, se kiehuu, ja syntyy höyrykuplia, jotka johdetaan höyryjärjestelmän putkien ja venttiilien kautta. Höyryn lämpötila riippuu kattilan paineesta, ja se voi tyypillisesti olla yli 150 ºC.

Kun höyry saapuu määränpäähänsä tehtaassa tai laitoksessa, sitä voidaan käyttää monin tavoin: esimerkiksi "autoklaavissa", joka on höyryllä täytetty kammio lääkinnällisten laitteiden steriloimiseksi, tai ruoan keittämiseen tai kypsennykseen käyttämällä "vaippapannua", jossa pannua ympäröi höyryllä täytetty vaippa.

Tyypillisesti höyryn virtaus mitataan useista eri kohdista koko järjestelmässä, jolloin energiankulutusta ja tehokkuutta voidaan seurata tarkasti. Osana teollisuuden kasvavaa digitalisoitumista, mukaan lukien siirtyminen esineiden teolliseen internetiin (IoT), tämä tarjoaa mahdollisuuden optimoida ja automatisoida uusia höyrytekniikoita, säästää rahaa ennaltaehkäisevällä kunnossapidolla ja lisätä tehokkuutta.  

Höyry on kokeiltu ja luotettu teknologia, joka perustuu hyvin ymmärrettyihin periaatteisiin ja luotettaviin tuloksiin. Höyry tarjoaa pienen riskin ja alhaiset kustannukset sisältävän tavan vähentää päästöjä matkalla kohti nollapäästöjä ilman, että olemassa olevaa infrastruktuuria joudutaan "repimään ja korvaamaan".

Natural Technologyn tukena on vuosikymmenien insinööriosaaminen.

Se perustuu konkreettisiin, mitattavissa oleviin tuloksiin, jotka ovat riittävän merkittäviä, jotta niillä on todellista vaikutusta - ja joiden avulla organisaatiot voivat selkeästi osoittaa sitoutumisensa kestävään kehitykseen.

Sen avulla teollisuus voi irrottautua fossiilisista polttoaineista ja siirtyä kestävämmälle tielle kohti hiilidioksidipäästöttömiä höyryjärjestelmiä lämpöä, sähköä ja sterilointia varten. 
  
Tutustu uusimpiin hiilidioksidipäästöjen vähentämisratkaisuihin osoitteessa sxscom.uk/targetzerosolutions.  

5 Tehtaiden hallinnan ja ennaltaehkäisevän kunnossapidon parantaminen

Suunnittelu teknistä tai operatiivista hallintaa varten, mukaan lukien huolto, kunnossapito ja seuranta, on avainasemassa, kun halutaan ottaa käyttöön kokonaisvaltainen energianhallintamalli. Kun olet sijoittanut uuteen laitteistoon tai höyryjärjestelmän parantamisohjelmaan, jonka tarkoituksena on saada se parhaaseen mahdolliseen käyttötehokkuuteen, haluat pitää sen sellaisena. Usein kustannustehokkain tapa tehdä tämä on ulkoistaa osa tai kaikki huoltotyöt.

Hyvä aloituspaikka on tarkastella lauhteenpoistinjärjestelmääsi, joka on höyry- ja lauhdesilmukan tärkein lenkki. Tiedämme, että lauhteen ja ilman poistaminen höyryjärjestelmästäsi on välttämätöntä, kun taas lauhteen palauttaminen kattilahuoneeseen maksimoi energian käytön. 

Terveen lauhteenpoistinpopulaation ansiosta lauhde voidaan poistaa höyryjärjestelmästä tehokkaasti, jolloin se voidaan käyttää uudelleen. Tehokas lauhteenpoisto hallintaohjelman avulla on kriittinen tekijä, kun halutaan varmistaa, että lauhteenpoistinten populaatio on terve, ja se voi merkittävästi vähentää energiankulutusta, ylläpitää tuotteiden laatua ja lisätä tuottavuutta.

Miten parempi laitosten hallinta ja ennaltaehkäisevä kunnossapito voivat auttaa sinua?       

1. Terveys ja turvallisuus 
Höyryjärjestelmä on hoidettava hyvin turvallisen toiminnan varmistamiseksi, kuten mikä tahansa laitoksen apujärjestelmä, kuten kuuma vesi tai sähkö. Oikein suunnitellun ja toimivan lauhteenpoiston avulla lauhde voidaan poistaa tehokkaasti järjestelmästä, jolloin mahdolliset vaaratilanteet, kuten putkien tai komponenttien rikkoutuminen, voidaan välttää. 

2. Tuottavuuden ja prosessin parantaminen
Oikein toimivien lauhteenpoistinten ansiosta höyryjärjestelmä voi tuottaa prosessisovellusten tarvitsemaa lämpöenergiaa, jotta ne toimivat tehokkaasti. Höyrynsyötössä oleva lauhde voi vaikuttaa sovellusten toimintaan ja aiheuttaa esimerkiksi hitaita käynnistymisaikoja ja huonoa lämmönsiirtoa. Kun lauhde poistetaan järjestelmästä, höyry voi suorittaa tehtävänsä tehokkaasti prosessissa. 

3. Kestävät energiansäästöt ja hiilidioksidipäästöjen vähentäminen 
Lauhde sisältää tyypillisesti noin 25 % höyryn käyttökelpoisesta energiasta, josta se on peräisin. Tämän veden palauttaminen kattilan syöttövesisäiliöön voi säästää tuhansia puntia vuodessa pelkästään energiankulutuksessa ja vähentää tuoreen korvausveden tarvetta sekä minimoi raakaveden käsittelyyn tarvittavien kalliiden kemikaalien tarpeen. 
Höyryjärjestelmästä poistettu ja syöttövesisäiliöön palautettu lauhde vähentää myös kattilan puhallustarvetta, jota käytetään kattilan liuenneiden kiintoaineiden pitoisuuden säätelemiseksi. Tämä vähentää näin ollen kattilasta puhallusprosessin aikana häviävää energiaa, mikä edistää osaltaan yleisiä kestävyystavoitteitasi. 
 
4. Alhaisemmat käyttökustannukset 
Ei-toivotun lauhteen poistaminen järjestelmästäpienentää 
vesi-iskun ja korroosion kaltaisten ongelmien aiheuttamien vahinkojen mahdollisuutta. Lauhteenpoistimet poistavat lauhteen sitä mukaa kuin sitä muodostuu, jolloin järjestelmässä pysyy parempilaatuinen höyry ja putkistot ja laitteet ovat suojassa eroosiolta ja korroosiolta.

Lisätietoja Spirax Sarcon huoltopalveluista ja tuesta on osoitteessa. 
 
1 Lähde: Aggrekon raportti (maaliskuu 2021), mukana osoitteessa https://www.natural-technology.com/en
2 https://www.anu.edu.au/news/all-news/anu-scientists-set-solar-thermal-record
3 https://www.natural-technology.com/fi