5 sätt att optimera ditt ångsystem

1 Mät och spara

När bränslepriserna stiger och lagstiftningen för att kontrollera koldioxidutsläppen skärps, är vikten av att hitta nya sätt att spara energi en konstant på agendan för många ånganvändande organisationer.

Några av dagens mest kostnadseffektiva energiminskningsprogram bygger på att motivera människor att tänka på hur de bättre kan hantera sin energiförbrukning. Genom att göra en organisations enskilda avdelningar eller kostnadsställen ansvariga för sin energi läggs ansvaret för att spara på användaren.

Det första steget för att få användarna att betala för den energi de använder är att mäta sin faktiska förbrukning. Ju mer exakt mätning, desto bättre kontroll över förbrukningen. Pannhuset är ett område där betydande besparingar kan göras genom att eliminera onödig förbrukning.

Det är viktigt att välja mätare som tar hänsyn till de specifika behoven för att mta olika vätskor. Till exempel är ånga en relativt långsamt strömmande högtemperaturvätska med varierande densitet, med stora variationer i flöde och med fukt som avsevärt kan påverka avläsningens noggrannhet.

Mätarens noggrannhet är en annan viktig faktor i då mätustrutnings ska specifieras och väljas, men turndown, som är förhållandet mellan de maximala och lägsta flödeshastigheterna som mätaren kan mäta, är ofta ännu viktigare. Det är klokt att välja en mätare med en turndown som räcker för att täcka hela flödesområdet, inklusive hänsyn till framtida förändringar av ånganläggningen.

Mycket ofta kan stor energieffektivitet som uppnås som ett resultat av att installera mätare hjälpa till att få tillbaka installationskostnaderna på bara två år. Det är dock viktigt att välja rätt mätare för jobbet.

För att effektivt hantera kostnaden för ånga behöver ägare och operatörer veta var ånga används, hur mycket som används, om den används effektivt och hur dess förbrukning kan optimeras. Detta sätter mätutrustning i centrum för alla ansträngningar att övervaka och rikta energiförbrukningen.

Många organisationer förlitar sig enbart på ångmätning. Detta ger dock ingen fullständig bild av hur effektiv en panna är. Det enda sättet att få den verkliga panneffektiviteten är att mäta all energi in i pannan (i bränslet och matarvattnet) och jämföra detta med den användbara energin i ångan som kommer ut ur pannan. Detta behövs för att identifiera energiförluster som uppstår efter brännaren, såsom skalade eller smutsiga värmeöverföringsytor eller överdrivna pannavblåsningshastigheter.

Utforska utbudet av Spirax Sarco-mätare som är enkla att använda och levererar korrekta och tillförlitliga data. 

2 Isolera

Det är allmänt känt att en välisolerad industribyggnad kommer att spara energi, ha lägre energikostnader och minska koldioxidavtrycket. Medan vi vanligtvis fokuserar på det självklara som tak, väggar och annat för att öka energieffektiviteten i en industribyggnad, tenderar vi att förbise de områden som skulle ha stor nytta av isolering, som ett ångsystem.

Att isolera sitt ångsystem är ofta den mest kostnadseffektiva energibesparande åtgärden som operatörer kan göra. Ändå lämnas många ångfällor, ventiler och annan utrustning oisolerade för att möjliggöra enkel åtkomst vid underhåll.

Vanligtvis kommer en oisolerad ångfälla att förlora ungefär lika mycket värme som ett 1 meters oiloerat rör med en diameter på 1", vilket motsvarar en förlust på mer än 2.000 kr per år. I ett ångsystem finns ofta mer än 100 ångfällor, ventiler och annan armatur, vilket, om de inte är isolerade, kan innebära många tusentals kronor i förluster årligen på grund av förlorad energi.

Utforska utbudet av Spirax Sarco isoleringsjackor / isolermattor.

3 Implementera värmeåtervinning

Flash-ånga är en oundviklig förlust – det är en del av ånganvändningsprocessen. Vad du däremot kan kontrollera är om du bestämmer dig för att återvinna denna förlorade energi och vatten och återanvända den i en annan process.

Om du räknar in att cirka 14 % av ångan som används vid 8 bar g övergår i flashånga, representerar en flashen en betydande förlust av vatten från ett system. Livsmedelstillverkningsprocesser som använder stora mängder högtrycksånga, såsom mantlade kärl eller roterande torkar, producerar mer flashånga. Det finns potential att fånga upp och återvinna denna förlorade energi så att du kan återanvända den i en annan process.

Att spara pengar och energi är de uppenbara fördelarna med att implementera värmeåtervinning. Dessutom kan ett minskat koldioxidavtryck ochett förbättrat varumärke göra att det finns extra skäl att investera i återvinning av flashånga.

Innan du funderar på att återvinna värmeenergi från en flashångan till en annan process eller ett annat system, är det viktigt att identifiera och åtgärda eventuella kontrollerbara värmeenergiförluster i ditt system. Om de inte beaktas kan dessa dolda förluster påverka din avkastning på investeringen. Dessutom, utan denna diagnos är det omöjligt att ha en realistisk förväntning på hur mycket energi du kommer att kunna återhämta dig från dina flashånga.

Kontrollerbara förluster kan uppstå på grund av:

• Läckande eller defekta ångfällor
• Läckande säkerhetsventiler
• andra reparerbara läckor.

Dessa kan undvikas genom ett antal åtgärder, inklusive att schemalägga regelbundna kontroller av ångfällor av en expert på ångsystem, hålla noggranna register över dina säkerhetsanordningar och kontinuerlig övervakning av din anläggning och ånganvändande utrustning.

En tekniker eller ingenjör med specialisering på ånga kommer att kunna identifiera grundorsakerna till dina ångförluster och avgöra om det finns en möjlighet till snabb ångåtervinning.

Fördelar med värmeåtervinning

Kostnadsbesparingar
Med återbetalningstider för investeringar i återvinning av flashånga ofta kortare än 12 månader i vissa fall, kan kostnadsbesparingen för den återanvända energin ses som den enda fördelen, men återvinningen har fler fördelar. Kondensat är i huvudsak vatten med värmeenergi och allt ånga som går förlorad från ditt ångsystem måste ersättas med kallt vatten som måste behandlas och värmas upp från en lägre temperatur. Detta medför både bränslekostnader,  vattenavgifter och kostnad för kemikalier för att behandla det tillförda vattnet.

Vattenbesparingar
En process som använder ånga med cirka 10 bar g, kan förlora cirka 15% i flashånga. Särskilt i områden med vattenbrist är det en betydande förlust. I dessa fall kan avkastningen på investeringen bli mer gynnsam och och göra det än mer fördelaktigt att investera i och implementeraåtervinning av flashånga.

Ett mer effektivt system
Kondensat är destillerat vatten och innehåller nästan ingen TDS, dvs upplösta fasta ämnen och partiklar (TDS- totally dissolved solids). Att återföra mer kondensat till matartanken minskar behovet av utblåsning – processen som minskar koncentrationen av lösta fasta ämnen i pannvattnet. Detta minskar energiförlusten från pannan.

Säkerställa postivt rykte och ingen negativ påverkan på varumärke
Flashånga är synlig och kan till och med betraktas som en förorening. Även om plymer med flashånga inte har någon negativ inverkan på luftkvaliteten, kan de förväxlas  med skadliga CO2-utsläpp i allmänhetens ögon. Även om detta är en felaktig uppfattning, kanske vissa tillverkare vill minska sina synliga ångplymer, särskilt om de kan dra nytta av andra fördelaråtervinning av flashånga."

Flexibel energiåtervinning
Beroende på dina processer kan det vara vettigt att dra nytta av dina flashånga under vissa tider på året och beroende på temperaturen. Vissa livsmedelstillverkare kräver mer energi under kallare månader, till exempel för att hålla oljan vid en viss viskositet. En professionell ingenjör kommer att kunna ge råd om hur du kan maximera nyttan av din flashånga i linje med dina processer, så att du får maximal nytta.

Flashåtervinning kan vara en bra idé, men det är bara en del av bilden. Att låta en specialistingenjör utvärdera hela ditt ångsystem är en möjlighet att säkerställa att du arbetar hållbart. 

Moderna, variabla kondensatretursystem som Spirax Sarco Condensate Recovery Unit (CRU) kan hjälpa till att ta tillvara allt ditt värdefulla kondensat.

4 Dekarbonisera ånggenerering

Dagens pannor är mycket effektiva, vilket minimerar mängden energi som behövs. Ånga har också ett högt värmeinnehåll och energitäthet, vilket gör att produktionsinfrastrukturen och rörsystemet kan vara kompakt, vilket sparar utrymme och använder mindre råmaterial.

När världen går mot mer elproduktion från förnybara energikällor kommer ånga att bli ännu mer hållbart och koldioxidsnålt: den kan produceras med ren el, grönt väte eller i biomassepannor, så att ånga med minskade koldioxidutsläpp är möjliga just nu. Det är till exempel en viktig del av energilösningar som värmelagring och kraftvärmesystem (CHP).

Ånga som hanteras på rätt sätt är rent och säkert. Utan brandrisk eller giftiga avfallsprodukter och den enda biprodukten är vatten. Detta kan kondenseras och återanvändas på ett liknande sätt som den naturliga vattencykeln av regn och avdunstning som håller vår planet vid liv.

Ren teknologi
För att stödja dessa miljömål utvecklar Spirax Sarco ny teknik för att säkerställa att ånga är en långsiktig del av vår dekarboniserade framtid.

När elektriska ånggeneratorer används med 100 procent förnybara kraftkällor, såsom vattenkraft, solenergi och vind,  uppstår inga utsläpp och ingen koldioxid genereras. Elektriska ånggeneratorer kan omvandla förnybar el till ånga med 97 procent energiomvandlingseffektivitet.

Ett annat alternativ är att använda grönt väte som bränsle för att värma vatten och generera ånga. Denna teknik minskar också rökgasvolymerna med 10 procent, vilket förbättrar pannans effektivitet avsevärt.

Ånga kan också genereras genom förbränning av organiska avfallsmaterial som olivmassa, risskal och palmkärnskal, som är biprodukter från livsmedelsproduktion. Denna biomassa kan användas för att generera såväl elektrisk energi som värme, när den används i ett kraftvärmesystem (CHP). Minskningen av organiskt avfall och utnyttjandet av biomassa förbättrar miljömässig hållbarhet, samtidigt som energikostnaderna minskar.

Ånga i praktiken
Det är klart att det finns fördelar att hämta från olika tillvägagångssätt för ånga, men vad består egentligen ett ångsystem av?

Kärnan i ett ångsystem är en panna som idag ofta förbränner bränslen, men som istället skulle kunna drivas med el eller biomassa. Värmen från brännaren skickar heta gaser genom rör i pannan, som går genom en tank med vatten som värms upp.

När vattnet är tillräckligt varmt kokar det och det bildas ångbubblor som sedan leds genom rör och ventiler i ångsystemet. Temperaturen på ångan beror på trycket i pannan och kan vanligtvis vara >150ºC.

När ångan når sin destination i en fabrik eller anläggning finns det många sätt den kan användas: till exempel i en "autoklav", som är en ångfylld kammare för att sterilisera medicinsk utrustning, eller för att koka eller laga mat, med hjälp av en "mantlad panna" som är ett ett kokkärl med en mantel fylld med ånga.

Vanligtvis kommer ångflödet att mätas vid flera punkter i systemet, vilket gör det möjligt att noggrant övervaka energiförbrukningen och effektiviteten. Som en del av den växande digitaliseringen av industrin, inklusive övergången till Industrial Internet of Things (IoT), ger detta en möjlighet att optimera och automatisera de nya ångteknikerna, spara pengar med förebyggande underhåll och öka effektiviteten.

Göra skillnad

Ånga är en beprövad och pålitlig teknik, baserad på välförstådda principer med tillförlitliga resultat. Ånga är ett billigt sätt med låg risk att minska utsläppen på vägen till nettonoll, som inte kräver rivning och ersättning av befintlig infrastruktur.

"Natural Technology" stöds av årtionden av ingenjörsexpertis.

Den är baserad på specifika, mätbara resultat, som är tillräckligt betydande för att göra verklig skillnad – och som gör det möjligt för organisationer att tydligt visa sitt engagemang för hållbarhet.

Det kommer att göra det möjligt för industrin att frikoppla från fossila bränslen och inleda en mer hållbar väg till ångsystem utan koldioxid för värme, kraft och sterilisering.

5 Förbättrad anläggningshantering och förebyggande underhåll

Planering för ingenjörs- eller operativ ledning inklusive service, underhåll och övervakning är nyckeln till att etablera en heltäckande energiledningsstrategi. Efter att ha investerat i en ny anläggning eller i ett program för att förbättra ditt ångsystem för att nå optimal driftseffektivitet, vill du behålla det så. Ofta är det mest kostnadseffektiva sättet att göra detta att lägga ut en del eller allt underhållsarbete på entreprenad.

Ett bra ställe att börja är att ta en titt på din ångfällepopulation, som är den viktigaste länken i ång- och kondensatslingan. Vi vet att det är viktigt att ta bort kondensat och luft från ditt ångsystem och att återföring av kondensat till pannhuset maximerar energianvändningen.

En välfungerande ångfällepopulation gör att kondensatet kan avlägsnas från ångsystemet, vilket innebär att det kan återanvändas. Effektiv kondensatavledning genom ett kontroll- och underhållsprogram är en kritisk faktor för att säkerställa en effektiv ångfällepopulation och kan i hög grad bidra till att sänka energiförbrukningen, bibehålla produktkvaliteten och öka produktiviteten.

 Hur kan förbättrad anläggningsförvaltning och förebyggande underhåll hjälpa dig?

Hälsa och säkerhet
Som med alla verktyg i anläggningen, såsom varmvatten eller elektricitet, måste ett ångsystem skötas väl för att säkerställa säker drift. Korrekt designad och fungerande ångavskiljning gör att kondensat effektivt avlägsnas från systemet, vilket eliminerar potentiellt farliga situationer, såsom rör- eller komponentfel.

Produktivitet och processförbättring
Korrekt fungerande ångfällor tillåter ångsystemet att leverera den termiska energi som krävs för att processapplikationer ska fungera effektivt. Kondensat i ångtillförseln kan påverka driften av applikationer, vilket orsakar problem som långsamma starttider och dålig värmeöverföring. Genom att ta bort kondensatet från systemet kan ångan utföra sin uppgift effektivt inom processen.

Hållbara energibesparingar och minskade koldioxidutsläpp
Kondensat innehåller vanligtvis cirka 25 % av den användbara energin i ångan som det kom ifrån. Att återföra detta till pannans matningstank kan spara tusentals pund per år enbart i energi och minskar behovet av färskt ersättningsvatten, samtidigt som behovet av dyra kemikalier för att behandla råvatten minimeras.
Kondensat som avlägsnas från ångsystemet och återförs till matartanken minskar också behovet av pannavblåsning, vilket används för att reglera koncentrationen av lösta fasta ämnen i pannan. Detta minskar därför energiförlusten från pannan under avblåsningsprocessen – allt bidrar till dina övergripande hållbarhetsmål.

Lägre ägandekostnad
Att ta bort det oönskade kondensatet från systemet säkerställer att det är mindre risk för skador från problem som vattenhammare och korrosion. Ångfällor tar bort kondensatet när det bildas, håller bättre kvalitet på ånga i systemet och skyddar rörledningar och utrustning från erosion och korrosion.

Ta reda på mer om Spirax Sarcos utbud av eftervårdstjänster och support.

1 Källa: Aggreko Report (mars 2021), inkluderad på 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/en