Производитель сыра из Миннесоты, Melrose Dairy Proteins, ежедневно привозит на грузовиках для переработки до 4 000 000 фунтов молока, которое затем преобразуется в разнообразные сыры для потребления. Этот процесс требует значительного количества энергии. Почти 40 процентов операционных расходов в производстве сыра приходится на потребляемую электроэнергию, природный газ и воду. В 2008 году управляющий партнер, Land O’Lakes начал корпоративную инициативу по снижению потребления природных ресурсов компанией на 25 процентов за 10 лет. Это означало, что Melrose необходимо пристально изучить свою работу и найти способы для значительного снижения предприятием общего потребления ресурсов.
Для того, чтобы найти способ снизить потребление заводом энергии, была привлечена компания из Миннесоты Gartner Refrigeration, специализирующаяся на промышленном охлаждении. Для нагрева воды на заводе было решено использовать отработанное тепло охладителей компрессорного масла. Проблема такого подхода в том, что потребность в горячей воде не является постоянной, поэтому Gartner должна была найти способ охлаждения компрессорного масла в обоих случаях, когда заводу необходима горячая вода, и когда она не нужна. Руководитель проекта Gartner, Джерри Андерсон (Gerry Anderson), для достижения этой цели разработал гибридное решение по охлаждению масла. Первым этапом проекта была установка жидкостных инжекционных охладителей масла (LIOC) для всех компрессоров. Это позволило компании улучшить летний режим работы, так как существующая термо-сифонная система не поспевала за пиковыми нагрузками по охлаждению масла. Затем он интегрировал LIOC в систему рекуперации тепла на водяной основе, что привело к дальнейшему снижению затрат за счёт использовании воды для охлаждения заводских компрессоров и обеспечения завода горячей водой для очистки оборудования.
Андерсон полагался на его давние отношения с Danfoss для обеспечения консультаций по модернизации системы и использования Danfoss ICF Flexline — клапанную станцию в сборе в качестве ключевого компонента в общем решении.
«Данфосс всегда был моим первым выбором по клапанам с давних пор», отметил Андерсон. «Мало того, что они предлагают решения для больших клапанов, которые легко осуществить, но они обеспечивают персональную поддержку, на которую, я уверен, могу рассчитывать на протяжении всего процесса. Моя цель в этом проекте была честолюбивой, и Danfoss помог мне определиться со всем, что было возможно».
Рациональная модернизация LiOC обеспечивает немедленную экономию затрат.
Когда Андерсон оценивал существующую на Melrose систему, он выделил два основных вопроса, которые, будучи решёнными, позволили бы значительно снизить потребление производителем природных ресурсов. Первым и наиболее актуальным вопросом было то, что существующая термо-сифоная заводская система охлаждения масла была недостаточно мощной и не способной обеспечить достаточное охлаждение компрессоров. Это вызывало перегрев и отключение всей системы во время жарких летних месяцев.
Чтобы решить эту проблему, Андерсон решил установить жидкостные инжекционные охладители масла (LIOC), которые позволили бы Melrose Dairy работать непрерывно в течение жарких месяцев. Андерсон объясняет, что ключевым компонентом для этой модификации была установка Danfoss ICF Flexline — клапанной станции для LIOC. Это дало Андерсону способ точно управлять температурой компрессоров, а также предотвращать утечки хладагента на 75 процентов за счёт конструкционных особенностей клапанной станции.
Андерсон напоминает, что установка прошла очень гладко. Клапанная станция Danfoss ICF включает в себя несколько функций в едином корпусе, что позволяет ей заменить серию обычных механических, электромеханических и электронных клапанов. Например, вместо того, чтобы сварить традиционный клапаный механизм, процесс, который требует до двенадцати сварных швов, решение Danfoss ICF требует при монтаже только двух сварных швов. Кроме того, компактность клапанной станции позволило команде модернизировать существующую компрессорную установку с жёсткими ограничениями пространства, не жертвуя необходимой функциональностью.
«Самым важным вопросом было получить контролируемое охлаждение масла, и именно поэтому мы установили Danfoss ICF», сказал Андерсон. «Это было именно то, что нужно было сделть. Компрессоры смогли работать всё лето, без какого то ни было сворачивания производства».
Системная интеграция использует природные ресурсы
Как только LiOC успешно проработала в течение нескольких месяцев, Андерсон и его команда начали второй этап операции, который должен был реализовать систему рекуперации тепла на основе воды и интегрировать её с системой LIOC
Вода является естественным побочным продуктом процесса производства сыра и завод уже использовал эту воду для «чистки на месте» или CIP (clean in place) процесса, требующего от завода очистки всего оборудования каждые 24 часа очень горячей водой. Андерсон заметил, что вода, используемая в процессе CIP, циркулировала через котёл на природном газе, чтобы нагреть воду до нужной температуры. В этом он увидел возможность объединить системы CIP и LIOC. По словам Андерсона, компрессоры завода производили почти 2 млн БТЕ неиспользованной тепловой энергии, и использование этой воды для охлаждения масла дало бы возможность производить горячую воду, необходимую для процесса мойки. Экономия от этой процедуры двойная — это устраняет необходимость использовать природный газ для нагрева воды, и это означает, что система LIOC должна работать только 30 процентов времени в день.
Клапанная система Danfoss ICF оставалась неотъемлемым компонентом этого решения, поскольку для охлаждения масла требуется работа LIOC периодически в течение дня, когда вода не доступна во время CIP процесса. Кроме того, клапанная система была использована в качестве резервной, когда вода из системы регенерации тепла была слишком теплой для охлаждения масла в компрессоре. Клапанная станция Danfoss ICF имеет клапан с быстрым и точным приводом, чтобы быть в состоянии реагировать на все сигналы системы управления в соответствии с позиционированием. Андерсон говорит: «На рынке нет лучшего продукта для работы с самыми сложными и необычными применениями, в которых мы использовали эту клапанную систему».
Инновационные системы приводят к исключительной экономии
Установка Danfoss ICF Flexline — полной клапанной станции вместе с водяной системой рекуперации тепла позволила Melrose сократить расходы и стать более продуктивным и эффективным объектом . Только Danfoss ICFS сохранила заводу около $ 13000 затрат на электроэнергию каждый год. Кроме того, завод экономит около $ 70 000 в год, поскольку он больше не нуждается в покупке природного газа для нагрева воды для процесса CIP.
«Это решение было удачей для Мелроуз и будет платить за себя в течение нескольких лет», отметил Андерсон. «Мы создали инновационное решение, которое никогда не было сделано раньше, и Мелроуз очень доволен результатами».