CC BY
8
ГИГИЕНА И САНИТАРИЯ НА ПРОИЗВОДСТВЕ
ТЕМА НОМЕРА
УДК 621.65:637.1
Современное очистное оборудование
на предприятиях молочной промышленности
Е.Н. Груздева
ООО «ГРУНДФОС»
Естественный резерв повышения эффективности предприятия в целом - это оптимизация тех элементов технологической цепи, где используются насосы. Например, на молокоперерабатывающем заводе «Пармалат» (Parmalat) в Венгрии система водоподготовки стала более экономичной за счет сокращения количества оборудования, задействованного в ней.
Подрядчик, осуществляющий реконструкцию завода, компания CWG Hungary Ltd., являющаяся ведущей на венгерском рынке, предложила сэкономить на установке резервных дозирующих насосов в системе во-доподготовки предприятия. После многофакторного анализа выяснилось, что новая система водоподго-товки, устанавливаемая CWG, сможет работать без резервных дозирующих насосов. Вместо этого решено было положиться на быстрый и надежный фирменный сервис, способный реорганизовать и наладить систему в оговоренный 24-часовой срок.
В системе охлаждения воды импульсные DMS 8 отвечают за впрыск ингибиторов коррозии (мл/пульсацию). DMS 2 автоматически обеспечивает постоянное дозирование де-зинфектантов в линии водоподготовки на основании контроля времени с пульта управления. В системе горячего водоснабжения два DMS 8 обеспечивают постоянное дозирование поглотителя растворенного в воде кислорода и рН-регулятора.
Поскольку цифровые насосы без проблем встроились в систему диспетчеризации предприятия трудозатраты по их наладке и обслуживанию были сведены к минимуму. Кроме того, за счет высокой точности дозирования (в пределах 1 %), значительно сократились потери реагентов.
Еще один способ снижения затрат- установка энергоэффективного оборудования. Насосы - одни из главных потребителей электроэнергии на предприятии (доля доходит до 30 % от общего энергопотребления). С учетом того, что подобное
Ключевые слова: переработка молока; водоснабжение; водоотведение; насосное оборудование; физико-химическая очистка.
Key words: milk processing; water supply; water removal; the pump equipment; physical and chemical clearing.
оборудование установлено на всех участках производственного цикла, а также в основных инженерных системах зданий, увеличение его эффективности - заметный ресурс энергосбережения. Возможные пути решения этой задачи - применение агрегатов с частотной регулировкой привода двигателя, выбор оптимальной конструкции с высоким КПД в предложенных условиях, а также оптимизация технологических участков, где используется оборудование.
Частотная регулировка привода, которая нашла широкое применение в промышленном оборудовании, обеспечивает плавный пуск, остановку и регулирование частоты вращения электродвигателей в соответствии с потребностями гидравлической системы. Кроме того, насосы с преобразователями частоты могут быть без проблем встроены в диспетчерские системы практически любой архитектуры, что крайне важно для высокоавтоматизированных современных молокоперерабатываю-щих производств. Практика показала, что в результате применения такого оборудования, в особенности там, где требуется его постоянная эксплуатация, экономия электроэнергии достигает 50 %.
Например, значительную экономию можно получить при использовании насосов с частотной регулировкой в водоотведении на молоко-перерабатывающих предприятиях. Сточные воды подобных предприятий принадлежат к разряду высококонцентрированных стоков по органическим загрязнителям. Из-за вы-
сокого содержания разнородных по своей природе и составу включений (жир, соли, молочная сыворотка, минеральные нерастворимые примеси, различные ПАВы и др.) они нуждаются в сложной и многоэтапной очистке перед сбросом в канализационную сеть. Более того, поскольку вода также стала ценным ресурсом, очищенные стоки часто включаются в водооборотные циклы, поэтому качество их обработки на современных предприятиях становится критически важным.
Такого рода очистные системы нуждаются в постоянной работе мощных канализационных насосов, являющихся серьезными потребителями электроэнергии. Поэтому в данном случае выбор агрегатов с частотной регулировкой, которые самостоятельно способны адаптироваться к изменению потока в зависимости от загруженности технологических линий, становится оправданным.
Например, подобное решение было осуществлено при модернизации одного из основных молокопе-рерабатывающих заводов Астраханской области - ООО «Молокозавод Володарский». Будучи крупнейшим в области предприятием отрасли, в 2009 г. оно едва не закрылось, поскольку не соответствовало санитарным требованиям. Это побудило администрацию области инвестировать в реконструкцию (молокозавод- градообразующее предприятие, на котором работает более чем 500 жителей) значительные средства, полученные из бюджетов всех уровней и коммерческих структур (суммарно - почти 207 млн руб.). Планируется, что реализация программы даст возможность увеличить объемы переработки молока в перерасчете на цельномолочную продукцию до 13309,4 т и расширить ассортимент до 30 наименований.
В рамках программы завод был перестроен и оборудован современным энергоэффективным оборудованием, позволяющим сократить производственные издержки. Так, в энергозатратном водооборотном цикле нового корпуса для отведения производственных и хозяйственно-бытовых стоков проектировщиками (Государственное предприятие Астраханской области «Каспрыбпро-ект») использовано комплексное решение - готовый резервуар из стеклопластика и специализированные канализационные насосы GRUNDFOS серии SLV 80.80.75 (свободный проход 80 мм) с частотно-регулируемым приводом. Среднее удельное потребление электроэнергии для та-
HYGIENE AND SANITARY AT PRODUCTION
ких агрегатов составляет 35-50 Вт/м3, что на 15-20 % меньше, чем для стандартного исполнения (см. рисунок). Насосы снабжены поплавковыми выключателями и шкафом управления ControlWW, благодаря чему их работа полностью автоматизирована.
Кроме регулируемого привода, особенность этих агрегатов - конструкция рабочего колеса вихревого типа Super Vortex.
Благодаря оптимально рассчитанному вихреобразованию поток жидкости идет вне колеса, с минимальным контактом, что позволяет длинноволокнистым включениям беспрепятственно проходить сквозь насос, не вызывая его заклинивания. Это снижает время простоев до минимума и значительно уменьшает эксплуатационные расходы. В отличие от обычных вихревых колес, SuperVortex способствует ламинари-зации потока, что приводит к повышению напора насоса и увеличению КПД, который вплотную приближается к КПД канальных рабочих колес. Очевидно, что все это также ведет к сокращению энергопотребления.
Говоря о водоотведении и обработке сточных вод молокоперера-ботки, необходимо отметить, что, в силу сложности процессов (комбинированных физико-химических), а также неоднородности и изменчивости состава очищаемых сред, обработка требует постоянного отслеживания по целой группе базовых характеристик. Обычно в них входят концентрации загрязнителей, температура, уровень рН. Причем изменение параметров требует быстрого ввода точных количеств корригирующих реагентов для компенсации таких изменений. Кроме того, для оптимизации очистки стоков и минимизации потерь необходимы высокая скорость перемешивания очищаемой жидкости с реагентом и равномерная подача реагента в раствор. Поэтому пульсации при подаче химикатов должны быть сведены к минимуму.
Немаловажный аспект при физико-химической очистке- режим смешения реактивов. Доказано, например, что для стандартных коагулянтов скоростной градиент должен составлять 20-70 с-1, что ужесточает требования к дозирующему оборудованию. При неправильном подборе скорости введения реагента загрязнения либо не коагулируют полностью, либо (при слишком высокой скорости введения) хлопья загрязнений начинают разрушаться, снижая эффективность процесса.
Очевидно, что, с точки зрения оптимизации производственного процесса, предпочтительно применение реагентов в высоких концентрациях, поскольку при таком подходе исключается промежуточный этап - узел смешения, требующий дополнительных затрат и площадей. Однако часто использование таких реагентов затрудняется низкой точностью дозирующих устройств, не позволяющих обеспечить стабильный ввод необходимого количества вещества. Приемлемый выход в данном случае - системы автоматического регулирования (САР), способные самостоятельно выбирать режим подачи соответственно изменениям в очищаемой среде. Такие системы включают объемно-пропорциональные дозирующие комплексы, состоящие из контрольно-измерительной аппаратуры и дозирующих насосов, обычно - цифровых, которые способны обеспечить точность ввода в пределах 1 %.
Характерным примером успешного применения автоматической системы очистки сточных вод может стать молокозавод крупнейшей европейской пищевой промышленной группы Arla Foods в R0dkjsrsbro (Дания).
Поскольку специфика производства на датском заводе состоит в том, что сбои в очистке стоков могли привести к полному суточному простою производства, при модернизации завода решено было полностью автоматизировать систему контроля и обработки сточных вод. В результате анализа приняли решение установить в систему цифровые дозировочные насосы, поскольку они совместимы с локальной сетью Profibus, которая связывает все оборудование. Насосы контролируются и отвечают на команды, посланные через общую сеть. Четыре сенсора отслеживают уровни содержания фосфора в системе сточных вод (базовый параметр) и отправляют информацию обратно в контролирующий компьютер. Если уровни фосфора превышают критическую точку, компьютер автоматически включает дозирующие насосы, увеличивая подачу реагента до компенсации скачка.
Благодаря этому оборудованию и системе Profibus группа Arla Foods получила оптимальное решение проблемы автоматизации, дающее надежный поток информации и полный контроль над системой в целом. Сигналы об отклонениях теперь регистрируются задолго до того, как превышаются критические значения. В то же время дозирующие насосы настолько точны, вне зависимости от
р -
[kW]: 1816141210-
8-
64Г 20 — U
0 4 3 1 2 1 6 2 0 24 Q p/s]
0 1 2 3 4 V [m/s] .......................................
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 v[m/s]
Диаграммы характеристик насосов SLV 80.80.75
величины расхода, что перерасход реагентов теперь исключен.
Всего в автоматической системе использовано шесть дозирующих насосов GRUNDFOS 0МЕ48-3. Четыре из них, дозирующие хлорное железо, контролируются фосфорными сенсорами, которые также соединены с локальной сетью.
Для поддержания заданного уровня рН стоков, оптимального для процесса обработки, были использованы два дозировочных насоса. Эти насосы контролируются рН-сенсо-ром, который также подключен к системе.
Модули для соединения с системой РгоЯЬиБ DР интегрированы в цифровые насосы. Все значения параметров и операционный статус насосов доступны оператору через локальную сеть.
По результатам работы системы были выявлены следующие преимущества:
удаленный мониторинг и полный контроль дозирования обеспечивают высокую надежность работы;
одинаково хорошая точность во всех рабочих диапазонах насосов (0,048-48 л/ч);
производительность показывается и регулируется непосредственно в л/ч или мл/ч, что облегчает регулировку и контроль.
Современная молокоперерабаты-вающая индустрия, несмотря на объективные трудности, по-прежнему остается одной из наиболее активно развивающихся отраслей российской экономики. Поэтому любое конкурентное преимущество (например, высокая энергоэффективность) может стать основой для завоевания новых рыночных ниш.
