Ketelhuisrenovatie bij Unilever bespaart 25% energie met VLT® AQUA Drive

In 2009 toonde Unilevers onderzoek naar de efficiëntie van het bestaande ketelhuis aan dat een vermindering van de CO2-uitstoot met 25% mogelijk was door een innovatieve aanpak om het ketelhuis te renoveren.

Unilever in Rotterdam is een van de grootste margarinefabrieken ter wereld die meer dan 200.000 ton per jaar produceert, samen met de beroemde Calvé-merkproducten. De processen zijn energie-intensief en vereisen warmte (stoom en heet water), perslucht en koeling, wat allemaal enorme hoeveelheden elektrische energie kost. Een ketelhuis voorziet in een groot deel van de energiebehoefte van de fabriek en in 2009 toonde Unilevers onderzoek naar de efficiëntie van het bestaande ketelhuis aan dat een vermindering van 25% in CO2-uitstoot kon worden bereikt door een innovatieve aanpak om het ketelhuis te renoveren. Project E-mission werd begin 2010 gelanceerd en in september afgerond. Het nieuwe ketelhuis is nu enkele maanden in bedrijf.

Momenteel wordt er 1,6 MW elektrisch vermogen en 2 MW thermisch vermogen opgewekt door middel van een Caterpillar warmtekrachtkoppeling (WKK). De warmte wordt gebruikt om de fabriek van 90^oC proceswarmte te voorzien, hoewel er nog steeds een ketel nodig is om 6,5 ton stoom per uur te produceren bij 12 bar voor veel van de productieprocessen. Er werden drie intelligent geregelde luchtcompressoren voorzien, met een totaal geïnstalleerd vermogen van 500 kW.

Er zijn ook zes koelcompressoren geïnstalleerd en de afvalwarmte hiervan wordt teruggewonnen via een warmtepomp die is aangepast om de centrale verwarming van het gebouw en het warmwatersysteem te voeden.

SCADA Systeem

Hellebrekers Technieken ontwierp en installeerde een compleet nieuw toezichthoudend ViSpro SCADA-systeem voor de besturing, bewaking en bediening van het hele ketelhuis.

Naast de gebruikelijke functies die een dergelijk systeem biedt, schreef Hellebrekers speciaal ontworpen 'energiepagina's' om het energieverbruik te monitoren en te loggen. In één oogopslag kunnen energiewaarden worden vergeleken met waarden uit een voorgaande periode of met dezelfde periode van het voorgaande jaar. Hierop kan actief worden gestuurd om het energieverbruik en de CO2-uitstoot nog verder terug te dringen.

Distributie van warm water

Warm water wordt gebruikt om de opgewekte warmte te verdelen. Het water wordt verwarmd tot verschillende niveaus in het ketelhuis en opgeslagen in buffers, waarna dubbele of driedubbele centrifugaalpompen het water rondpompen.

Er waren drie belangrijke overwegingen voor het pompsysteem:

1. Het systeem moest zo worden ontworpen dat het hele systeem niet zou uitvallen als gevolg van het falen van een enkel systeemonderdeel.
2. Energiebesparing was de belangrijkste reden voor de renovatie van het ketelhuis, dus de efficiëntie van de pomp moest worden gemaximaliseerd.
3. Het moest mogelijk zijn om onderhoud aan het systeem uit te voeren zonder de processen stil te leggen.

Er werd gekozen voor een Danfoss VLT^® AQUA Drive met een VLT^® Extended Cascade Controller MCO 101 voor een efficiënte regeling van de pompen. Een externe 24V-voeding zorgt ervoor dat als het 400V-net uitvalt, de regelcircuits van stroom voorzien blijven en er is gekozen voor Profibus-communicatie zodat het SCADA-systeem alle gegevens binnen het systeem kan controleren.

Gedecentraliseerde regeling

De keuze voor een gedecentraliseerd systeem biedt tal van voordelen. Bepaalde subprocessen kunnen onafhankelijk werken en alleen de gegevens die nodig zijn voor andere processen worden beschikbaar gemaakt voor import en export.

Het hele proces kan worden opgedeeld in kleinere deelprocessen en wordt veel eenvoudiger. Als je bovendien kiest voor een reeds volledig ontwikkeld systeem om alle beschikbare standaardfuncties aan te sturen, bespaar je aanzienlijk tijd op softwareontwikkeling, engineering en debugging.

Pomp Cascaderegeling

Er zijn drie pompen parallel geschakeld voor voldoende capaciteit om het warme water te laten circuleren. De pompen worden op druk geregeld via een druktransmitter die rechtstreeks is aangesloten op de cascaderegeling die in een van de omvormers is geïnstalleerd. De cascaderegeling zorgt voor de juiste druk. De installatie van Unilever heeft configuraties met twee en drie pompen, maar de beproefde Danfoss pompcascaderegeling kan worden uitgebreid tot maximaal acht pompen.

50% Reserve

De drie pompen in dit systeem zijn berekend op 150% van de berekende capaciteit, zodat de volledige capaciteit wordt bereikt met twee pompen die draaien. Om de betrouwbaarheid te garanderen is er echter een reserve van 50% voorzien, zodat als een van de drie pompen uitvalt, de capaciteit 100% blijft.

Bedrijfsuren gelijkmatig verdeeld

Dankzij de ingebouwde intelligentie van het cascadesysteem worden de bedrijfsuren van de drie pompen gelijkmatig verdeeld. Op basis van een verandering in capaciteit of een ingebouwde kalender zal de besturing individuele pompen als 'master' of 'volger' instellen, waardoor de bedrijfsuren en slijtage gelijkmatig over de drie pompen worden verdeeld.

Tijdens bedrijf kan de operator een pomp offline halen door deze simpelweg uit te schakelen. Het pompregelsysteem herkent dit aan de drukval en schakelt automatisch over op een andere pomp.

Databeheer

Alle procesgegevens zoals gemeten druk, instelpunt, debiet, bedrijfsuren enz. worden via Profibus doorgegeven aan het SCADA-systeem waar ze kunnen worden gebruikt voor controle en bewaking.

Flowcompensatie

De Danfoss VLT^® AQUA Drive biedt een aantal interne softwarefuncties om ervoor te zorgen dat energiebesparingen worden geoptimaliseerd. De ingebouwde flowcompensatie zorgt ervoor dat aanpassingen worden gemaakt, zelfs voor kleine drukverlagingen. Zo kan bijvoorbeeld een druk van 3 bar prima zijn, maar 2,8 bar kan net zo acceptabel maar zuiniger zijn en dit wordt onafhankelijk geregeld.

Inbedrijfstelling met VLT® Software Tool MCT10

Met behulp van de VLT® Software Tool MCT10 was het zeer eenvoudig om de frequentieregelaars in bedrijf te stellen met de door de klant gewenste waarden. De installatie was binnen een uur operationeel en na een paar kleine aanpassingen in de daaropvolgende week was de besturing geoptimaliseerd.