Innovation zur Reduzierung des Energieverbrauchs und der CO2-Emissionen bei der Papiertrocknung
Die simulationsgestützte Optimierungstechnologie der Trocknung einer Papiermaschine ermöglicht eine signifikante Erhöhung der Energieeffizienz bei nachhaltiger Verringerung der CO2 Emissionen. Eine moderne Papier-/Kartonmaschine konsumiert nahezu 80% des Gesamtenergiebedarfs einer Papierfabrik und verursacht annähernd die Hälfte aller CO2 Emissionen. Die Hauptgründe für vermeidbare Energieverluste sind einerseits unzureichende Messdatenqualität oder nicht verfügbare Messsensorik relevanter Prozessgrößen und andererseits unabhängig voneinander arbeitende, aber prozesstechnisch verkoppelte Regelkreise.
Zur Regelung der Produktion verwenden aktuelle Systeme Prozesswerte aus der Feldinstrumentierung. Viele wichtige Prozessgrößen sind jedoch schwer oder gar nicht messbar (z.B. Trockengehalt der Papierbahn nach der Pressenpartie, Temperatur der Trocknungszylinder, Verdampfungsraten, Luftfeuchten, Wirkungsgrad von Wärmetauschern und vieles mehr). Dies ist Stand der Technik, ein limitierender Faktor aktueller Regeltechniken.
AutomationX kombiniert gemessene Werte mit physikalischen Prozessabhängigkeiten und Gerätefunktionen und bildet den realen Trocknungsprozess als virtuelle Anlage ab. Die digitale Repräsentanz der realen Teilprozesse erfolgt mit Hilfe rigoroser Modelle aus dem Fachbereich der Thermodynamik. Dadurch ergibt sich eine bemerkenswerte Verbesserung der Prozessinformation in Qualität und Quantität.
Mittels „What If“ Szenarien, d.h. virtuelle Validierung von geänderten Prozessfahrweisen, die an der realen Maschine aus sicherheitstechnischen oder produktionsbedingten Gründen nicht durchgeführt werden können, werden signifikante Einsparungspotentiale in Bezug auf Energie (Dampf, elektrisch) in einer offline Simulation erhoben. AutomationX ePM DryEnd integriert die virtuelle Abbildung des realen Trockenprozesses in die modelbasierte Optimierungslösung und ermöglicht eine Online-Closed-Loop Regelung der Anlage.
Durch die hohe Qualität der berechneten optimalen Prozessfahrweise lässt sich die Anlage nahe an den physikalischen und prozesstechnischen Limitierungen betreiben und ermöglicht eine Maximierung der vorhandenen Energie-Einsparungspotentiale.
Die bereits umgesetzten Lösungen, mitunter bei Moritz J. Weig GmbH & Co. KG in Mayen, zeigen Einsparungen größer 4,5% Frischdampf über den gesamten Trocknungsprozess.