Eficiência do Sistema de Vapor na Fábrica de Fertilizantes JR Simplot

RESOLUÇÃO Página 1 Eficiência do sistema de vapor otimizada após a fábrica de fertilizantes JR Simplot receber avaliação energética Benefícios Implementado 335000 em economia de custos de energia anual Guardado 75000 MMBtu em consumo anual de combustível Alcançado um simples retorno de 65 meses Principais conclusões Economias significativas de energia podem ser alcançadas sem grandes despesas de capital Enquanto a empresa JR Simplot tinha uma energia ativa programa de gestão a avaliação da Save Energy Now forneceu novos insights que levaram a novas oportunidades de poupança de energia Melhorando a operação da caldeira recuperando mais condensado e reparando armadilhas e escapes de vapor a planta conseguiu economias de energia significativas Uma vez que o significado de uma medida de economia de energia é entendido medidas adicionais são susceptíveis de ser implementadas Aplicações Os sistemas de vapor são difundidos em plantas de fertilizantes e pode representar uma quantidade significativa de uso final de consumo de energia Melhorando a eficiência da caldeira e reduzindo a perda de vapor pode resultar em economia de energia significativa e produção melhorada Sumário A planta Don da empresa JR Simplot em Pocatello Idaho recebeu uma avaliação do departamento de energia americano DOE da Save Energy Now em 2006 Os objetivos principais da avaliação foram ajudar a planta a operar de forma mais eficiente identificando maneiras de reduzir o uso de energia em seu sistema de vapor Trabalhando com engenheiros de manutenção da instalação Trabalhando com os engenheiros de manutenção de instalação o expert do departamento de energia Bill Moir da Steam Engineering utilizou um software como Ferramenta de Avaliação do Sistema Steam SSAT para identificar múltiplas oportunidades de poupança de energia no sistema de vapor da planta Capitalizando em várias dessas oportunidades o pessoal da fábrica foi capaz de melhorar a eficiência do sistema de vapor e reduzir a energia de consumo O pessoal da fábrica começou a implementar algumas das recomendações assim que a avaliação foi concluída Eles otimizaram a operação da caldeira para reduzir a ventilação de vapor recuperação melhorada do condensado reparou purgadores de vapor e corrigiu vazamentos de vapor Como resultado a planta realizou economias de custos anuais totais de 335000 e economia de energia de mais de 75000 MMBtu Com custos de projeto de aproximadamente US 180000 a planta conseguiu um retorno simples de aproximadamente 65 meses Algumas das outras oportunidades identificadas na avaliação estão em consideração e os resultados também foram compartilhados com funcionários de outras plantas da JR Simplot RESOLUÇÃO Página 2 Condutores do projeto A eficiência energética é uma parte importante da cultura da empresa corporativa JR Simplot O Sr JR Simplot o fundador da empresa que faleceu em 25 de maio de 2008 aos 99 anos foi grande apoio à eficiência energética e aos esforços dos colaboradores para reduzir o consumo de energia Como resultado os funcionários da planta Don estão sempre procurando oportunidades para reduzir o uso de energia Durante a apresentação pósavaliação do Save Energy Now muitos dos funcionários ficaram surpresos com a quantidade de vapor que estava sendo ventilado desnecessariamente Isso os levou a investigar a viabilidade de reduzir a quantidade de vapor ventilado Depois de determinar a rentabilidade do projeto eles rapidamente tomaram as medidas necessárias para fazêlo Isso os motivou a tomar ações adicionais e capturar outras oportunidades de poupança de energia identificadas durante a avaliação Empresa e histórico de planta A JR Simplot é uma grande empresa de agronegócios com sede em Boise Idaho com vendas anuais de cerca de US 3 bilhões A empresa tem mais de 10000 funcionários nos Estados Unidos Canadá China México e Austrália A atividade comercial da Simplot inclui a produção de alimentos fertilizantes grama e produtos hortícolas alimentação de gado e outras empresas do agronegócio Comissionado em 1944 e localizada nos arredores de Pocatello Idaho planta Don é uma das quatro plantas de fertilizantes na empresa Estas instalações estão localizadas em todo o oeste dos Estados Unidos e foco na produção de fertilizantes de alta qualidade e distribuição de produtos agrícolas A planta Don produz mais de 1 milhão de toneladas de fertilizantes fosfatados fosfatos de ração e produtos industriais relacionados anualmente A instalação queima enxofre para produzir ácido sulfúrico para seu processo de produção de fertilizantes e captura o calor da produção de ácido sulfúrico para gerar vapor A maior parte do vapor da planta é gerada em duas caldeiras de recuperação de calor acionadas pelo enxofre nas plantas ácidas 3 e 4 O vapor da planta 3 é usado para conduzir um ventilador movido a turbina e o vapor da planta 4 é usado para produzir eletricidade a partir de um gerador de turbina a vapor conjunto O vapor de escape dessas duas turbinas é usado para o calor do processo Este vapor do processo é suplementado quando necessário com duas caldeiras a gás natural Visão geral da avaliação A avaliação na planta Don foi realizada por um Expert do departamento de energia DOE qualificado especialista no uso do software SSAT da DOE O especialista formou uma equipe de avaliação com seis dos funcionários da fábrica e instalou o SSAT em seus computadores Juntos eles revisaram os resultados da ferramenta do sistema a vapor junto com alguma informação específica da planta para começar o processo de modelagem Eles visitaram tanto as plantas ácidas quanto a sala de controle da caldeira para observar o funcionamento de duas turbinas a vapor e as estações redutoras de pressão Antes da avaliação a planta encomendou um levantamento de armadilhas do vapor como parte do programa de sua gestão de energia que forneceu dados valiosos para o Modelo SSAT RESOLUÇÃO Página 3 Recomendações da avaliação Após finalizar a coleta de dados a equipe de avaliação gerou diversas oportunidades utilizando o SSAT e classificouos com base na economia de energia esperada na viabilidade técnica e econômica e nos seguintes períodos de retorno curto médio e longo prazo Oportunidades de curto prazo Redução do vapor ventilado A planta balança sua carga de vapor operando caldeiras a gás natural quando a carga da planta excede a capacidade das duas plantas ácidas Sob certas condições excesso de vapor é ventilado para a atmosfera para maximizar a produção de ácido sulfúrico A avaliação concluiu que este vapor poderia ser usado para o vapor do processo substituindo vapor gerado pelas caldeiras de serviço público Este resultaria em uma redução de 10 na ventilação do vapor que poderia reduzir o consumo de energia por 64000 MMBtu e economizar 295000 anualmente Implementar reparos de purgadores de vapor Ao inserir dados a partir da armadilha de vapor recentemente concluída no SSAT a avaliação da equipe determinou que as economias de energia anuais de 21000 MMBtu e 98000 eram viáveis de reparar os purgadores de vapor falhados da fábrica Implementação reparos de vazamento de vapor A avaliação de performance de equipe realizou uma pesquisa de vazamento de vapor e extrapolou os dados para determinar a carga de vazamento nos cabeçalhos da planta Usando o SSAT eles calcularam que reparar estes vazamentos poderiam produzir economias anuais de energia de mais de 12600 MMBtu e 59000 Oportunidades de médio prazo Redução da demanda de vapor As caldeiras de serviços públicos a gás natural necessárias para manter sua temperatura operacional adequada durante períodos de baixa demanda de vapor Durante estes períodos de operação as caldeiras a gás natural utilizadas estavam sendo ventiladas pelas caldeiras de recuperação A avaliação sugerida foi de que a planta usa vapor flash para manter a sua temperatura de funcionamento apropriada instalando aquecedores de tambor nas caldeiras de utilidade Isso reduz o uso de gás natural da caldeira em 5 gerando economia anual de gás natural e custos de 27000 MMBtu e 182500 Aumento da recuperação do condensado O condensado da planta não foi recuperado devido a bombas com mau funcionamento e tubulações desgastadas na recuperação do sistema de condensado de média pressão Isso levou a mais do que o consumo necessário de água e energia Reparando a linha de condensação e as estações de bombeamento 15 mais condensado poderia ser recuperado o qual resultaria em economias anuais de 37 milhões de galões e mais que 10000 MMBtu Isto também economizaria 83000 anuais Melhora de isolamento A avaliação demonstrou o uso do software 3E Plus do departamento de energia DOE para determinar as perdas de calor nos cabeçalhos da instalação incluindo como calcular a energia potencial de isolamento adequado das porções não isoladas do tubo Pessoal da RESOLUÇÃO fábrica decidiu realizar o inquérito numa base contínua e isolar quaisquer seções de cabeçalho sub isoladas no futuro Oportunidades de longo prazo Instalação do gerador de turbina a vapor de contrapressão A planta Don reduz o vapor de alta pressão nos cabeçalhos de pressão mais baixas com uma válvula redutora de pressão PRV em ácido na planta 3 Substituindo este PRV com uma parte traseira do gerador de turbina de pressão a planta poderia gerar eletricidade economizando energia e compensando as compras de eletricidade necessárias A análise da avaliação mostrou que a turbina de pressão traseira também pode extrair energia de vapor do processo e reduzir ainda mais o vapor da ventilação o que poderia salvar a planta quase em 4000 MMBtu e mais de 51 milhões de kWh anualmente A economia total de custos seria de aproximadamente US 17 milhão por ano Se implementado o custo energético total anual a partir destas medidas é estimada em mais de 25 milhões de dólares Página 4 Resultados O pessoal melhorou sistematicamente a eficiência do sistema de vapor da planta Don Eles começaram reparos nos purgadores de vapor com falha e em alguns dos vazamentos nos cabeçalhos antes mesmo da conclusão da avaliação Após uma apresentação para a gestão da fábrica eles revisaram suas práticas operacionais da caldeira para reduzir a ventilação de vapor em 17 milhões de libras por ano A planta também teve as bombas de água de alimentação da caldeira reparada que está gerando economias de energia significativas Finalmente eles repararam a pressão média da linha de condensado e as bombas que o servem Este levou a um aumento de 15 na taxa de recuperação do condensado e uma redução no consumo de água anual de mais de 3 milhões de galões Funcionários da fábrica investigaram a possibilidade de instalação de tambor de aquecedores nas caldeiras e uma pressão traseira da turbina a vapor do gerador de ácido planta 3 mas de determinou que eles não iria atender a critérios de retorno de investimento da empresa Total de economia anual das medidas implementadas são mais de US 335000 em custos e 75000 MMBtu em energia Porque os custos totais do projeto foram 180000 a planta alcançou um retorno de apenas 65 meses Desde a conclusão do projeto os funcionários da planta Don desenvolveram ferramentas de rastreamento protocolos e eficiência de medidas baseadas no software da SSAT e na metodologia que eles adquiriram com avaliação da Save Energy Now Estes insights estão sendo compartilhados com outras instalações de Simplot Lições aprendidas Melhorias bemsucedidas na eficiência energética podem servir como catalisadores para a implementação adicional de medidas de eficiência Na planta Don da JR Simplots suposições sobre exigências do vapor para a produção de ácido sulfúrico levou a desnecessária ventilação a vapor Quando o pessoal da planta percebeu que eles poderiam reduzir a ventilação a vapor sem ter um impacto negativo na produção eles foram tomar medidas adicionais para melhorar a eficiência do sistema de vapor Na sequência do sucesso da redução da ventilação a vapor trabalhadores colocaram uma ênfase renovada na melhoria da eficiência do sistema de vapor da planta Esta realização foi possível graças a apresentação usando a análise SSAT SSAT e outras ferramentas de software do departamento de energia DOE como AIRMaster a Fan System Assessment Tool FSAT Motormaster a Avaliação de Aquecimento de Processos e Survey Tool PHAST o Pumping Sys tem Assessment Tool PSAT e o 3E Plus podem de modo semelhante ser usado para RESOLUÇÃO analisar sistemas industriais processos e gerar oportunidades de eficiência energética Sobre economizar energia através do Save Energy Now o Programa de Tecnologia Industrial ITP do departamento de energia DOE ajuda as plantas industriais a operar de forma eficiente e rentável identificando maneiras de reduzir o uso de energia em sistemaschave de processos industriais Visite wwweereenergygovindustrysaveenergynow para mais informações Graças à avaliação Save Energy Now a empresa é mais eficiente e não desperdiça mais vapor Fizemos manutenção de purgadores de vapor que melhorou nossa recuperação de condensado em toda a planta e também mudamos algumas operações Estávamos executando caldeiras a cada turno para mantêlas quentes e apenas ventilando o vapor A avaliação determinou que não precisávamos fazer isso Paul Malek Gerente de Área JR Simplot Don Um portfólio de energia forte para uma América forte Eficiência energética e energia limpa e renovável significarão uma economia mais forte um ambiente mais limpo e com maior independência energética para a América Trabalhando com uma ampla gama de parceiros estaduais comunitários industriais e universitários o departamento americano de Energia do Escritório de Eficiência Energética e Energias Renováveis investe em um portfólio diversificado de tecnologias de energia Para mais informações contacte o Centro de Informação EERE 1877EEREINF 1877337 3463 wwweereenergygov e visite a página inicial do Programa de Tecnologias Industriais da DOE www eereenergygovindustry DOEGO1020082563 Julho de 2008 A planta Don da JR Simplot em Pocatello Idaho consertou bombas de água de alimentação de caldeiras como a da foto acima e revisou as práticas operacionais da caldeira para reduzir a ventilação de vapor em 17 milhões de libras por ano