racionalizacija potrosnje energije u industriji secera republike srbije

7/23/2019 Racionalizacija Potrosnje Energije u Industriji Secera Republike Srbije

1/7

Bojana B. Prodani}, Aleksandar I. Joki}, Zoltan Z. Zavargo

Tehnolo{ki fakultet, Univerzitet u Novom Sadu, Novi Sad, Srbija

Racionalizacija potro{we energijeu Industriji {e}era Republike Srbije

Stru~ni rad

UDC: 664.12:621.8.037BIBLID: 0350-218X, 35(2009), 1, 2935

Suo~ene sa stalnim promenama u ceni konzumnog {e}era na svet-skom trì{tu izazvane velikim vi{kovima {e}era proizvedenogiz {e}erne trske, kao i sa porastom cene energenata, fabrike{e}era na bazi {e}erne repe moraju da rade na konstantnom pove-}awu energetske efikasnosti. Evropska industrija {e}era odmak-la je u smawewu potro{we toplotne energije i ona sada iznosiispod 1 MJ/kgrepe. Situacija u industriji {e}era Srbije, speci-fi~na je zbog zatvorenosti trì{ta tokom 90-tih godina, takoda su srpske fabrike {e}era zaostajale u razvoju. Rekonstrukcijompostoje}ih kapaciteta nakon privatizacije, industrija {e}era u

Srbiji postiè zna~ajne u{tede u potro{wi energije. Tokom vi-{egodi{wih izmena u tenolo{kim {emama proizvodwe ostvarenesu zna~ajne u{tede, tako da se sada prose~na potro{wa energijekre}e oko 1MJ/kgrepe. Tokom revitalizacije procesa proizvodwe,bitne promene doìvela je otparna stanica koja je i najbitnija zapotro{wu energije. Primenom preduparavawa, koje se koristi u ve-}ini evropskih {e}erana, tokom ugu{}avawa retkog soka postig-nuta je pove}ana energetska efikasnost, uz istovremeno obezbe|i-vawe stabilnog rada {e}erane tokom kampawe.

Kqu~ne re~i: industrija {e}era, otparna stanica, energetskaefikasnost

Uvod

Do sada su, u okviru Projekta poboq{awa energetske efikasnosti u in-dustriji {e}era, obuhva}ene {e}erane u Crvenki, @abqu, Pe}incima i Kova~ici.One su dostigle nivo potro{we energije u gorivu za proizvodwu {e}era od oko 1 MJ/kg

repe. U odnosu na ranije stawe, kada su imale od 1,21,5 MJ/kgrepe, ovo je znatnopoboq{awe. Za daqa poboq{awa potrebne su zna~ajne investicije u tehnologiji,opremi i automatici. U kampawi 2007. godine sprovedene su sli~ne aktivnosti i u{e}erani u Kova~ici. Prema projektu ova {e}erana moè posti}i potro{wu od

29


2/7

0,8 MJ/kgrepe jer su ulo`ena velika sredstva u opremu i automatizaciju. U 2007.godini nije postignut projektovani rezultat, ali se on o~ekuje 2008. godine kada seotklone gre{ke na opremi koje su uo~ene. U {e}erani Sremska Mitrovica, zakampawu 2007. godine, ura|en je projekt poboq{awa energetske efikasnosti usaradwi sa Tehnolo{kim fakultetom u Novom Sadu. Projektom predvi|ena potro{-wa energije u gorivu je oko 1 MJ/kg repe. U {e}erani Senta, u okviru wihovogkoncerna SFIR, radi se na poboq{awu energetske efikasnosti uz primenu koncep-cije lagerovawa gustog soka. Ovaj koncept se delimi~no razlikuje od konceptaprimewenog u ostalim {e}eranama Srbije. Na taj na~in sve aktivne {e}erane, izu-zev {e}erane u Ba~u obuhva}ene su projektom poboq{awa energetske efikasnosti.

Razvoj otparne stanice u industriji {e}era

Uloga otparne stanice u fabrici {e}era prikazana je na sl. 1. Glavni

koraci u proizvodwi {e}era prikazani su od vrha do dna {eme, a koraci transfor-macije energije prikazani su sleva na desno.

30

Slika 1. [ematski prikaz masenih i energetskih protoka u fabrici {e}era

(1) gorivo, (2) returna para, (3) sekundarne pare, (4) zagrejan sok,

(5) para, (6) topla voda, (7) topla voda sa kondenzacije,

(8) gubitak toplote, (9) elektri~na energija


3/7

Energetski najzahtevniji procesi su ekstrakcija, ~i{}ewe soka, uparavawei kristalizacija. Otparna stanica povezuje deo fabrike okarakterisan niskimkoncentracijama soka sa kristalizacijom {e}era iz koncentrovanih sirupa. Polaz-ne i krajwe koncentracije soka u otparnoj stanici odre|uju razvod pare koja moè dase koristi za grejawe pojedinih koraka procesa proizvodwe {e}era. Toplotnaenergija se dovodi parom iz kotlovnice. Potro{wa energije u fabrikama {e}erazavisi od individualnih potro{wi svake od faza proizvodwe i efikasnosti tran-sformacije energije. Glavne strukturne osobine otparne stanice su: broj stepena uparavawa, raspored tokova, i povr{ine za razmenu toplote svakog od upariva~a.

Tendencija razvoja otparne stanice je usvajawe takvih strukturnih osobinaotparne stanice da bi se ispunili zahtevi ekonomi~ne proizvodwe {e}era kao i vi-soke energetske efikasnosti. Jedan od osnovnih zahteva je da koncentracija soka naizlazu otparne stanice (gusti sok) bude {to vi{a jer se na taj na~in tro{i maweenergije u procesu kristalizacije, a i mogu}e je tokom kristalizacije primenititehnologije koje osiguravaju visok kvalitet {e}era uz nisku potro{wu energije.

Temperaturni opseg u kome radi otparna stanica ograni~en je temperaturomsoka. Da bi se izbeglo naru{avawe kvaliteta soka (boja i pHvrednost) temperaturaretkog soka na ulazu u otparnu stanicu ne treba da prelazi 128 C. S druge strane, dabi se izbeglo nekontrolisano formirawe kristala u gustom soku, na izlazu izotparne stanice temperatura ne treba da bude nià od 90 C. Ovaj relativno uzantemperaturni opseg deli se na intervale koji odgovaraju pojedinim stepenima otpar-ne stanice. U naprednijim otparnim stanicama koje imaju {est ili sedam stepenauparavawa prose~ni temperaturni interval je 67 K. Me|utim, kako se povi{eweta~ke kqu~awa mewa od 0,5 K u prvom upariva~u pa ~ak i do 7 K u posledwem,efektivni temperaturni interval iznosi svega 45 K. Za upariva~e sa prirodnomcirkulacijom ova razlika nije dovoqna za intenzivan prenos toplote, te se stogamoraju koristiti upariva~i sa tankim filmom. Postoje tri tipa ovih upariva~a: padaju}i film, prenos toplote u cevima, padaju}i film, prenos toplote na plo~ama, i rastu}i film, prenos toplote na plo~ama.

Upariva~i sa padaju}im filmom mogu da rade i pri temperaturnoj razliciod 34 K i tada je mogu}e koristiti ulaznu temperaturu retkog soka oko 121122 C.Na taj na~in dobija se gusti sok boqeg kvaliteta, {to omogu}ava efikasnu kristali-zaciju. Efikasnost energetske transformacije u termalnom sistemu pod uticajem je

interakcije otparne stanice i kristalizacije. Kqu~ni zahtev je da para za kristali-zatore bude obezbe|ena sa otparnog stepena blièg posledwem. Ipak, temperaturazasi}ewa zagrevne pare ne sme biti nià od limitiraju}e temperature karakteris-ti~ne za odre|eni tip kristalizatora. U tom smislu istosmerni protok pare i sokaje nepogodan za visoke koncentracije u gustom soku zbog povi{ewa ta~ke kqu~awa uposledwim stepenima uparavawa, {to za posledicu ima niù temperaturu zasi}ewapare u odnosu na temperaturu soka. Ovaj problem moè da se prevazi|e kombino-vawem istostrujnog i protivstrujnog proticawa u otparnoj stanici, primenom

B. B. Prodani}, A. I. Joki}, Z. Z. Zavargo: Racionalizacija potro{we energije ...TERMOTEHNIKA broj 1 godina XXXV, 2935 (2009)

31


4/7

takozvanog preduparavawa retkog soka u jednom ili dva posledwa stepena iz kojih sokodlazi u prvi upariva~, a zatim u preostale stepene. Ovakvo vo|ewe procesa omogu-}ava dobijawe sekundarnih para sa vi{im temperaturama zasi}ewa u finalnim upa-riva~ima i tako poboq{ava energetsku efikasnost. Tokom godina, brojne fabrikesu koristile ~etvorostepenu ili petostepenu istostrujnu otparnu stanicu (sl. 2).

Usled niske energetske efikasnosti ovaj tip otparne stanice je neekono-mi~an pri postoje}im cenama energenata. U {e}eranama sa ovakvim otparnim stani-cama energetska efikasnost moè da se pove}a upotrebom para sa ~etvrtog tela za

zagrevawe kristalizatora. Ipak, temperatura zasi}ewa sekundarne pare ~etvrtogtela je ne{to iznad 100 C, mada moè biti i nià. Ovaj problem mogu}e je prevazi}iupotrebom ~etvrtog tela za preduparavawe soka {to otvara mogu}nost odràvawatemperature zasi}ewa sekundarne pare na 102104 C. Na sl. 3 prikazana je {ema kojaprimewuje ovaj princip. Za primenu {eme u praksi je neophodno koristiti upariva-

32

Slika 2. [ematski prikaz istostrujne vi{estepene otparne stanice

(1) retki sok, (2) gusti sok, (3) returna para, (4) para za kristalizaciju,

(5) para za druge zagreva~e, (6) para za kondenzaciju

Slika 3. [ematski prikaz otparne stanice sa preduparavawem soka u ~etvrtom telu

(1) retki sok, (2) gusti sok, (3) returna para, (4) para za kristalizaciju, (5) para

za druge zagreva~e, (6) para za kondenzaciju, (7) zagrevawe soka posle preduparavawa


5/7

~e sa tankim filmom, posebno u tre}em i narednim telima gde bi za upariva~e sa pri-rodnom cirkulacijom bile potrebne velike zagrevne povr{ine [1].

Zbog postojawa velikih vi{kova {e}era na svetskom trì{tu nove inves-ticije u proizvodwu {e}era iz {e}erne repe su retke. Ipak, ekonomski faktoriprimoravaju fabrike {e}era na jevtiniju proizvodwu, te su stoga retrofit inves-ticije ~esto neophodne. Nakon utvr|ivawa potrebe za retrofitom neophodna je op-timizacija investicije za maksimalno iskori{}ewe postoje}ih proizvodnih kapa-citeta. Retrofit dizajn bazira se na primeni postoje}ih otparnih tela. Projekto-vawe je oteàno usled postojawa ograni~ewa u raspoloìvom prostoru u koji trebapostaviti novu opremu sa mreòm cevovoda. Dodatne pote{ko}e izaziva potreba zaistovremenom rekonstrukcijom mreè razmewiva~a toplote. Primeri retrofit di-

zajna mogu se na}i u literaturi [24].

Specifi~nosti industrije {e}era u Srbiji

Potro{wa toplotne energije u fabrikama {e}era zavisi od nivoa tehno-logije, ugra|ene opreme i korektnosti vo|ewa tehnolo{kog procesa. Industrija{e}era Srbije se u tom pogledu zna~ajno razlikuje od {e}erana u Zapadnoj Evropi jerje najve}i deo tehnolo{ke i ma{inske opreme ugra|en u toku sedamdesetih godinapro{log veka dok su zapadnoevropske {e}erane imale kontinuiran razvoj. Drugavelika razlika izme|u ove dve industrijske grane je digestija repe i tehnolo{ki kva-litet repe. Politika proizvodwe jeftine repesedamdesetih i osamdesetih godina,kao i totalni krah poqoprivrede devedesetih godina, dovele su do toga da je po~etkom2000. godine proizvodwa polarizacionog {e}era po hektaru bila dva puta mawa odevropske, a digestija za 36 jedinica nià. To je zna~ajno uticalo i na potro{wu top-lotne energije potrebne tokom proizvodwe {e}era iz {e}erne repe. Privatizacijaindustrije {e}era je po~ela 2001. godine i moè se re}i da je sada zavr{ena jer su sve{e}erane koje su u 2006. godini radile, privatizovane u okviru tri koncerna:SUNOKO (Nordzucker-MK Group), SFIR i [E]ER-[EFER(SHAEFFER). O fi-nansijskoj situaciji {e}erana i stawu opreme pri privatizaciji najboqe govori~iwenica da je koncern MK Groupkupio {e}erane u Ba~u, Pe}incima i Kova~ici za3 $ po {e}erani (uz obavezu da im pokrije finansijske gubitke i da prihvati soci-jalni program).

Prelaskom fabrika u privatno vlasni{tvo prestala je wihova obaveza dadostavqaju svoje tehni~ke i tehnolo{ke parametre koje postiù u kampawi i prekokojih se po jedinstvenoj metodologiji mogu upore|ivati. Od 2005. godine, {e}erane

svoje tehni~ke parametre (koli~ina prera|ene repe, iskori{}ewe sirovine, speci-fi~nu potro{wu energije za proizvodwu {e}era i suvih rezanaca i dr.) tretirajukao interne podatke o kojima evidenciju vodi iskqu~ivo koncern, {to je ina~e prak-sa u Zapadnoj Evropi. Dakle, ne postoji mehanizam (niti dogovor) po kome bi svefabrike dale na uvid svoje tehni~ke podatke, ve} to zavisi od politike koncerna.

Svakako da {e}eranski koncerni imaju najve}i motiv za pove}awe energet-ske efikasnosti svojih fabrika koja ~esto presudno uti~e na ekonomi~nost proiz-vodwe {e}era. S druge strane, one vode ra~una o isplativosti investicija i nerado


33


6/7

ulaze u investicije koje ne mogu da se vrate za kra}e od dve godine. Na kraju, i svakikoncern ima svoju politiku investirawa. U takvim uslovima, Ministarstvo za naukui tehnolo{ki razvoj Republike Srbije (MNTR) je u ciqu poboq{awa energetskeefikasnosti u industriji {e}era 2003. godine finansiralo izradu idejnog re{ewaoptimizovawa potro{we energije u proizvodwi {e}era, primenom pin~ (pinch)

metode, pri ~emu je kao konkretna fabrika uzeta {e}erana u Crvenki. Ciqnirezultat je bio postizawe potro{we od 1000MJ/trepe uz minimalne investicije.

U 2005. godini MNTR je finansiralo Tehnolo{ki fakultet u Novom Sadu daizvr{i pra}ewe potro{we energije po pojedinim fazama tehnolo{kog procesa u{e}erani @abaqda bi se uo~ile faze procesa sa pove}anom potro{wom energije uodnosu na projektom predvi|enu. I ovde je ciqna potro{wa energije bila postizawe1000 MJ/trepe jer je proceweno da to odgovara nivou ugra|ene tehnologije i opreme.Potro{wa energije u fazi pra}ewa se kretala od 1059 MJ/trepe (u po~etku kampawe)do 1156 MJ/t repe (na kraju kampawe). O rezultatima pra}ewa je ura|en detaqan

Elaborat u kome je prikazano u kojim fazama procesa je pove}ana potro{wa energijei {ta je potrebno investirati da se ona smawi. Ove preporuke su prihva}ene odstrane fabrike i potro{wa energije u {e}erani @abaqu 2006. godini je smawenana oko 1000 MJ/trepe.

Koncern SUNOKO je u 2006. godini, od firme IPRO (IPRO-Braunschweig),naru~io projekt pove}awa kapaciteta {e}erane Pe}incina 6500 trepe po danu,perspektivno na 8000 t repe po danu, {to ustvari predstavqa udvostru~avawe kapaci-teta. Projektant je predvideo izmenu tehnologije i opreme u sirovom delu fabrike(stanice ekstrakcije soka i ~i{}ewa soka) i zna~ajno pove}awe kapaciteta opreme uostalom delu fabrike (nova otparna tela, nove cen trifuge, novi vakuum-aparati,novi plo~asti razmewiva~i toplote). Rezultat bi bila potro{wa tehnolo{ke pareod 24,12% na repu, {to odgovara pribli`no potro{wi od 790 MJ/t repe, u gorivu.

MNTR Srbije je finansiralo Tehnolo{ki fakultet u Novom Sadu u 2006. godini zapra}ewe i analizu potro{we pare po ovom projektu. Tokom projekta dobijeni su sle-de}i rezultati: 15. oktobar 2006. godine 30,75% pare na repu (oko 1012 MJ/trepe), 26. oktobar 2006. godine 32.60% pare na repu (oko 1104 MJ/t repe), 15. novembar 2006. godine 31,87% pare na repu (oko 980 MJ/trepe).

Ovi rezultati su za oko 30% vi{i od rezultata koji su predvi|eni projek-tom. Analiza ovih rezultata po tehnolo{kim stanicama je u toku, ali se mo`ekonstatovati da su osnovni nedostaci: smawen kapacitet zbog ~estih mehani~kihkvarova na opremi, svi segmenti tehnologije nisu radili korektno (npr. plo~astiizmewiva~i toplote), diskontinuitet u proizvodwi zbog ~estih mehani~kih kvaro-va. Svakako da }e investitor ukloniti ove nedostatke za narednu kampawu i zato bibilo korisno da se identi~na merewa izvedu i u narednoj kampawi, posle detaqnog

remonta opreme.

Zakqu~ak

Iako su odgovornost i tro{kovi proizvodwe u industriji {e}era Srbijepreba~eni na privatni kapital, Republika Srbija je zainteresovana za poboq{aweenergetske efikasnosti u {e}eranama kao velikim potro{a~ima energije pa samimtim i velikim potencijalnim zaga|iva~ima okoline. Do 2004. godine, {e}erane su

34


7/7

dostavqale svoje tehni~ke podatke o radu po jedinstvenoj metodologiji koja je omogu-}avala da se mogu upore|ivati i mogao se pratiti wihov razvoj. U Evropi ovakvapraksa ne postoji, a i podaci koji se objavquju u stru~noj literaturi nisu ura|eni pojedinstvenoj metodologiji. Izrada uporednih rezultata za industriju {e}era jekorak napred u wenom razvoju, a bio bi posebno interesantan za {e}erane u Srbijikoje u narednom periodu o~ekuje intenzivan razvoj.

Literatura

[1] Urbaniec, K., The Evo lution of Evaporator Sta tions in the Beet-Sugar Industry,Journal ofFood Engineering, 61(2004), 4, 505-508

[2] Urbaniec, K., Jackowska, W., Woch, H., Reconstruction of Sugar Factory Krasnystaw (in Pol-

ish), Gazeta Cukrownicza, 105(1997), 10, 181-185[3] Morgenroth, B., Daschmann, H., Niepoth, K., Abker, G., Schulze, B-Ch., Die neue Platten-

-Fallfilmverdampfungstechnik in der Zuckerfabrik Hohenau Technische Abwicklung undBetriebsergebnisse,Zuckerindustrie, 123(1998), 8, 597-606

[4] Urbaniec, K., Zelewski, P., Klemes, J., Application of Process Integration Methods to RetrofitDesign for Pol ish Sugar Factories,Zuckerindustrie, 125(2000), 4, 244-247

Abstract

Rationalization of Energy Consumption of

Sugar Industry in Republic of Serbia

by

Bojana B. PRODANI], Aleksandar I. JOKI], and Zoltan Z. ZAVARGO

Faculty of Technology, University of Novi Sad, Novi Sad, Serbia

Continu ous alteration of sugar price in the world market, due to great surplus ofsugar produced from sugar cane, as well as increase of fuel prices has led to continuous in-crease in energy efficiency of sugar factories that use sugar beet as raw material. Euro-pean sugar industry has been leader in this area so nowadays energy consumption ofmost Euro pean sugar plant is under 1 MJ/kg beet. Sugar in dus try in Serbia did not followthis trend because the closed market during 90s. Reconstruction of existing productioncapacities following privatization of Serbian sugar industry has led to the considerablesavings in en ergy and en ergy consumption today is around 1 MJ/kg beet. During revital-iza tion of production capacities mayor changes were done in evaporation plant that is themost important part of sugar production considering energy efficiency. The implementa-tion of pre-evaporation as well established method used in European countries, in-creased en ergy efficiency as well as stable production process during the campaign.

Key words:sugar industry, evaporation plant, energy efficiency

Odgovorni autor / Corresponding author (B. B. Prodani})e-mail: [email protected]


35

racionalizacija potrosnje energije u industriji secera republike srbije

Documents