Simplot's branderupgrade verlaagt energieverbruik en kosten bij Idaho-fabriek

In een strategische inspanning om energieverbruik te verminderen en operationele kosten te verlagen, upgrade-de J.R. Simplot Company het stoomsysteem bij haar Caldwell, Idaho aardappelverwerkingsfabriek. Door gebruik te maken van het DOE-ontwikkelde Steam System Assessment Tool (SSAT) en de expertise van Bill Moir, een Qualified Specialist bij Steam Engineering Inc., leverde het project meetbare besparingen en verbeterde betrouwbaarheid.

Bedrijf/Fabriek Achtergrond
De J.R. Simplot Company, een Boise-gevestigde voedings- en agribusiness-macht met een jaarlijkse omzet van ongeveer $3 miljard en een personeelsbestand van meer dan 12.000 over de Verenigde Staten, Canada, China, Mexico en Australië, exploiteert een breed portfolio dat voedselproductie, meststoffen, gras- en tuinbouwproducten, veevoeding, en meer omvat. Simplot's energie-efficiëntieprogramma richt zich op werknemerstraining en continue verbetering. Directeuren David Hawk (Energy & Natural Resources) en Alan Christie (Food Group Engineering Manager) werken samen met de DOE, Washington State University's Energy Program, en de Idaho Department of Water Resources Energy Division om de tastbare productiviteits- en financiële winsten van verbeterde industriële energie-efficiëntie te demonstreren.

De Caldwell faciliteit is een van Simplot's grootste, met een productie van ruwweg 270 miljoen pond bevroren friet per jaar. Het huisvest drie aardgas-gefocuste, waterbuis stookketels – twee met een capaciteit van 70.000 lb/uur en één van 60.000 lb/uur – die verzadigde stoom produceren op 275 psig. Stoom is integraal voor aardappelschillen, blancheren en bakken.

Project Overzicht
In 2000 comissionerde Simplot Steam Engineering Inc. om zijn stoomsystemen te auditen. De Caldwell-assessment onthulde een gemiddelde stoombelasting van 90.000 lb/uur, met overmaat verbrandingslucht van 50% en rookgas zuurstofniveaus die 7,5% bereikten. Alle drie stookketels draaiden deelloader om een fluctuerende piekbelasting van 140.000 lb/uur te halen, wat resulteerde in beperkt condensaat hergebruik en hoge operationele kosten. De analyse identificeerde een duidelijke kans: het installeren van moderne branders met parallelle positioneringscontroles en het toevoegen van een rookgas zuurstoftrim systeem om overmaat lucht te reduceren en verbrandingsefficiëntie te verbeteren.

Toen de SSAT-software in 2002 gelanceerd werd, gebruikte Moir het om het stoomsysteem van de fabriek te modelleren. Het model projecteerde jaarlijkse aardgasbesparingen van meer dan 25.000 MMBtu door rookgas zuurstof op 3% te houden via branderupgrades en zuurstoftrim systemen. Het gaf ook aan dat condensaat herstel kon worden verhoogd, overmaat lucht getrimd naar 10%, en dat slechts twee stookketels nodig zouden zijn om piekbelasting te halen.

Project Implementatie
Simplot's leiding keurde de SSAT-gedreven aanbevelingen goed. Om downtime te minimaliseren, werden nieuwe branders, controls, verbrandingsluchtventilatoren, rookgas recirculatie kanalen, zuurstofanalysatoren, en trekventilator trim systemen geïnstalleerd op twee stookketels tijdens geplande uitvallen. De upgrades stelden de fabriek in staat om de stoombelasting met minder brandstof te halen zonder inboet op productie.

Project Resultaten
De upgrade heeft de efficiëntie dramatisch verbeterd: gemiddelde rookgas zuurstof blijft nu op 3% of lager, piek stoombelasting daalt naar 110.000 lb/uur, en slechts twee stookketels zijn vereist op een 10% overmaat-lucht niveau. Condensaat herstel steeg naar 50%, wat de deactivering van vijf condensaatpompen mogelijk maakte. Jaarlijkse besparingen omvatten 52.000 MMBtu (7,5% van eerdere consumptie) voor $279.000, 526.000 kWh voor $20.000, en $30.000 in onderhoud – totaal $329.000 per jaar. Met een projectkost van $373.000 is de terugverdientijd onder 14 maanden. Productiebetrouwbaarheid is verbeterd, zonder stookketeluitvallen sinds voltooiing.

Sindsdien heeft Simplot de SSAT-methodologie op acht additionele faciliteiten toegepast, met een resultaat van 176.000 MMBtu aardgasbesparingen per jaar. De deelname van het bedrijf aan de Western U.S. Food Processing Efficiency Initiative breidt deze best practices verder uit naar andere regionale voedselverwerkers.

Figuur 1. Inlaatlucht Assemblage

Lessen Geleerd
Een gestandaardiseerde, data-gedreven benadering – belichaamd door de SSAT – onthult significante prestatiewinsten en kostenbesparingen in industriële stoomsystemen. Simplot's ervaring valideert dat conventionele optimalisatietechnieken, wanneer rigoureus gemodelleerd, zowel verwachte als additionele voordelen kunnen opleveren. Gevolglijk heeft het bedrijf de SSAT als bedrijfsstandaard voor alle stoom-aangedreven faciliteiten geadopteerd, wat continue, herhaalbare verbeteringen waarborgt.

Figuur 2. Brander en Branderbehuizing

Verbrandingsefficiëntie Definiëren
Verbrandingsefficiëntie meet hoe effectief de warmte-inhoud van een brandstof omgezet wordt in bruikbare warmte. Sleutelindicatoren zijn stapeltemperatuur en rookgas zuurstof. Een stookketel bedienen met de optimale overmaat lucht – typisch 10% voor aardgas stookketels – minimaliseert warmteverlies en maximaliseert efficiëntie. Wanneer brandstofsamenstelling of stoomvraag varieert, kan een online zuurstoftrim systeem branderscontrols automatisch aanpassen om ideale verbrandingscondities te handhaven.

DOE ITP BestPractices Steam System Assessment Tool
BestPractices biedt een suite van tools voor het evalueren en optimaliseren van stoomsystemen. De SSAT is het primaire softwarepakket, dat gebruikers in staat stelt verbeteringsscenario's te modelleren en nauwkeurige energie- en kostenbesparingen te schatten. Het tool, en andere gerelateerde software, zijn beschikbaar via de EERE website (https://www.oit.doe.gov/bestpractices/software_tools.shtml) of te bestellen via het EERE Information Center op 877‑337‑3463.

Voor meer over het U.S. Department of Energy's Industrial Technologies Program, bezoek https://www1.eere.energy.gov.