Tips in energy saving for flour millers
نصائح لتوفير الطاقة فى مطاحن الدقيق
A reduction in energy consumption, however minor it may seem, can significantly enhance a mill’s profit margin or mitigate operating costs. This article delves into the multifaceted realm of energy-saving strategies for millers, exploring everything from efficient machinery and renewable energy sources to innovative technologies and meticulous maintenance practices. In a world where every kilowatt-hour saved contributes to a more sustainable and profitable future, these tips in energy conservation offer a valuable roadmap for flour mills seeking to thrive in a dynamic and energy-conscious landscape.
Milling cost is the most important economic consideration of a flour mill feasibility study, designing and operating. One of the most important milling cost factors is the amount of energy used. The cost of the raw material constitutes 70% and the energy cost 4% of the operating costs. Reducing the mill’s cost factor automatically improves the mill’s profit ratio. Thus, decreasing the energy usage will lower the operating cost or enhance the mill’s profits. So, it is important to control the energy consumption of flour mills. Electrical energy cost in the mill operating became one of the most important operating cost items, especially after the dramatic rise of the energy price in the last couple of years. The electricity price varies from country to country. The average electricity price without taxes in the European Union in the second half of 2020 was €0.0820 per kWh. By contrast, in the second half of 2022, there was a steep increase, with the price standing at €0.1986 per kWh.
Energy consumption varies from mill to mill; 60-80 kWh per ton is considered acceptable at an ideal installation. Wheat quality and atmospheric conditions affect energy consumption in a mill. The average energy use structure of the flour mill was about 50% grinding process, 30% pneumatic conveying, 11% mechanical conveying, 4% compressed air, 3% cleaning, and 2% service. Besides this, the most energy use operation after the milling unit was by the packaging unit.
Thus, improving electrical efficiency in flour mills is an important goal in lowering milling costs. An efficient management system of energy consumption has become a necessity instead of a preference. In order to optimize the electrical efficiency, the consumed electricity must be measured by effective sensors and control devices, recorded and visualized at a centralized system which is called nowadays energy management system (EMS). Existing EMS can effectively reduce energy use. However, the existing energy management system is not enough to achieve the desired efficiency improvements unless this system did not include the real-time measurement of the energy use to drive a consciousness of the energy use patterns of every machine in the production process.
One of flour mill installation companies’ main goals is to supply machines, processes and plants that are as energy efficient as possible. Today, some companies offer energy optimization solutions service and an energy automation system.
Improving energy efficiency can be achieved through:
Optimization of the mill flow diagram.
Securing quality wheat with low impurities ratio.
Process optimization through upgrading the control system of the mill to AI (Artificial Intelligence) control system which leads to having maximum capacity usage in the overall process all the time.
Upgrading to high-quality machines and selecting high-standard parts of the machines and high-quality electrical parts in the maintenance.
Optimizing pneumatic system.
Using renewable sources of energy. Renewable energy can play a critical role in meeting the need for electricity. Some of the mills invested in having renewable energy sources like solar panels and wind turbines.
GRINDING PROCESS
The milling section is one of the most energy-intensive processes. The main machines of the milling section are roller mill, sifter and purifier. Reviewing the mill flow diagram can reduce the number of these machines subsequently reducing electrical energy use. Using the recycle process can reduce the number of machines used at the break system which will reduce the energy consumption compared to the conventional milling process. The amount of energy consumed by motors and drives, which power grinding and milling operations, accounts for about 50% of the energy used in a mill and depends on the kernel hardness, feed rate, roll gap, roll speed, roll differential and tempering procedure. One of the most important factors in the energy consumption of roller machine is the position of the roller and wear of the roller.
Using high-efficiency motors, variable speed drives, installation of soft starters and single motor in double deck roller mill can result in energy savings in the grinding process. There have been many innovations in the roller mill machine, some of which have directly or indirectly led to reducing energy consumption. Unfortunately, none of them was to stop the engine of the roller mill after a specified time from stopping the machine feed roller. Most milling do not stop the engine of rotating machines when they encounter a steam blockage unless they realize that the stop will be rather long. Stopping the roller machine engine automatically during short to moderate time of feed roller stopping can save a fair amount of energy.
MOTORS AND DRIVES
Electrical motors account for approximately about 75% of electricity use in the mill. Motors and pumps that are sized inappropriately result in unnecessary energy losses. Correcting motor size can save about 1.2% of their electricity consumption. Improving preventive maintenance schedules reduces the external load on the motor and frictions, thus saving energy use. The tension of the belts are important parameter for the energy cost.
PNEUMATIC SYSTEMS
The mill pneumatic system is the second biggest power consumer in a flour milling plant. Average energy consumption can be reduced up to 30 percent through efficient redesigning the balance of the pneumatic conveying system which ensures that pneumatic lines are sized correctly and thus reduce the overall air volume of the pneumatic system of the mill, ensuring that fans are correctly sized, finding and repairing any air leaks, and replacing worn-out airlock.
MECHANICAL CONVEYING SYSTEMS
Mechanical conveying systems include bucket elevators, screw and chain conveyors, belt conveyors and positive pressure conveying system can account for about 11% of the energy used in a mill. Electric saving efficiency in mechanical systems can be improved by lowering friction losses, operating at full capacity which lowers operating time, and correct maintenance like ensuring proper lubrication of chain and correct tension of belts enhancing energy saving too. Direct drive methods that lower friction losses compared to chain or belt-coupled systems will enhance energy saving.
Selecting the correct blower size in relation to the system’s demands is a good step to save energy. The buildup of dust on the inlet filters of blowers increases motor load and electrical cost. Keeping the right pulley alignment, and belt tension of the blower can improve electrical efficiency.
COMPRESSED AIR SYSTEM
Compressed air system accounts for about 5% of the energy consumed in a mill. First of all, the design of distribution system pipes should be checked to avoid too many individual branches and ensure proper sizing of pipes. Eliminating leakage of compressed air system, avoiding using compressed air for cleaning purposes, switching off compressors when not needed, regular maintenance and ensuring the compressor is operating at the needed pressure level can help to save energy.
EFFECTIVE MAINTENANCE
An effective maintenance management system is one of the most important factors that play an effective role in saving energy use. For example; on-time lubrication will minimize the friction, improving the efficiency of the engine operation and life of the engines, and decreasing energy consumption.
OTHER WAYS TO SAVE ENERGY
Although the share of energy consumption in mill services like lighting the inside and outside of the mill is low, reducing energy consumption in mill services can contribute to reducing overall energy costs. using a High-efficiency lighting system especially when using super-efficient, light-emitting diode (LED) lights can contribute to saving energy.
Tags
#energy saving #energy saving technologies
https://millermagazine.com/blog/tips-in-energy-saving-for-flour-millers-5376
نصائح لتوفير الطاقة فى مطاحن الدقيق
إن تقليل استهلاك الطاقة، حتى وإن بدا طفيفًا، يمكن أن يعزز بشكل كبير هامش الربح أو يقلل من تكاليف التشغيل للمطاحن. تتناول هذه المقالة مجموعة متنوعة من استراتيجيات توفير الطاقة للمطاحن، بدءًا من استخدام المعدات الفعّالة ومصادر الطاقة المتجددة إلى التقنيات المبتكرة وممارسات الصيانة الدقيقة. في عالم يُعد فيه كل كيلوواط ساعة يتم توفيره خطوة نحو مستقبل أكثر استدامة وربحية، توفر هذه النصائح في الحفاظ على الطاقة خريطة طريق قيمة للمطاحن التي تسعى إلى النجاح في بيئة ديناميكية واعية للطاقة.
تُعد تكلفة الطحن أهم اعتبار اقتصادي في دراسة الجدوى وتصميم وتشغيل مطاحن الدقيق. وأحد العوامل المهمة في تكلفة الطحن هو مقدار الطاقة المستخدمة. يشكل سعر المواد الخام 70٪ من تكاليف التشغيل، في حين تشكل تكلفة الطاقة 4٪ فقط. تقليل تكاليف المطحن يحسن تلقائيًا نسبة الأرباح. لذا، فإن تقليل استهلاك الطاقة سيخفض تكاليف التشغيل أو يعزز الأرباح. لذلك، من المهم التحكم في استهلاك الطاقة في مطاحن الدقيق. أصبحت تكلفة الكهرباء في تشغيل المطاحن واحدة من أهم بنود التكاليف التشغيلية، خاصة بعد الارتفاع الحاد في أسعار الطاقة في السنوات الأخيرة. تختلف أسعار الكهرباء من بلد إلى آخر، ففي النصف الثاني من عام 2020، كان متوسط سعر الكهرباء في الاتحاد الأوروبي بدون ضرائب 0.0820 يورو لكل كيلوواط/ساعة. بالمقارنة، شهد النصف الثاني من عام 2022 زيادة حادة، حيث بلغ السعر 0.1986 يورو لكل كيلوواط/ساعة.
يختلف استهلاك الطاقة من مطحنة إلى أخرى؛ حيث يعتبر الاستهلاك المقبول عند التركيب المثالي 60-80 كيلوواط/ساعة لكل طن. يؤثر نوعية القمح والظروف الجوية على استهلاك الطاقة في المطاحن. يبلغ متوسط توزيع استهلاك الطاقة في مطاحن الدقيق حوالي 50٪ لعملية الطحن، 30٪ للنقل الهوائي، 11٪ للنقل الميكانيكي، 4٪ للهواء المضغوط، 3٪ للتنظيف، و2٪ للخدمات. وبالإضافة إلى ذلك، فإن ثاني أكبر مستهلك للطاقة بعد وحدة الطحن هو وحدة التغليف.
لذلك، يعد تحسين كفاءة استهلاك الكهرباء في مطاحن الدقيق هدفًا مهمًا لتقليل تكاليف الطحن. أصبح نظام الإدارة الفعّالة لاستهلاك الطاقة ضرورة وليس خيارًا. ولتحسين الكفاءة الكهربائية، يجب قياس الكهرباء المستهلكة باستخدام أجهزة استشعار وتحكم فعالة، وتسجيلها وعرضها في نظام مركزي يعرف اليوم بنظام إدارة الطاقة (EMS). يمكن للأنظمة الحالية لإدارة الطاقة تقليل استهلاك الطاقة بشكل فعّال. ومع ذلك، فإن النظام الحالي لإدارة الطاقة لا يكفي لتحقيق التحسينات المطلوبة في الكفاءة إلا إذا تضمن قياس استهلاك الطاقة في الوقت الفعلي لتكوين وعي بأنماط استهلاك الطاقة لكل آلة في عملية الإنتاج.
واحدة من أهداف شركات تركيب مطاحن الدقيق هي توفير آلات وعمليات ومصانع تتمتع بأقصى قدر من الكفاءة في استهلاك الطاقة. تقدم بعض الشركات اليوم خدمات لحلول تحسين الطاقة ونظام الأتمتة الطاقية.
يمكن تحقيق تحسين كفاءة الطاقة من خلال:
1. تحسين مخطط تدفق المطحن.
2. ضمان جودة القمح بنسبة شوائب منخفضة.
3. تحسين العمليات من خلال ترقية نظام التحكم في المطحن إلى نظام التحكم بالذكاء الاصطناعي (AI)، مما يؤدي إلى استخدام أقصى قدرة في العملية الإجمالية طوال الوقت.
4. ترقية الآلات إلى آلات عالية الجودة واختيار قطع غيار عالية المعايير وأجزاء كهربائية عالية الجودة في الصيانة.
5. تحسين نظام النقل الهوائي.
6. استخدام مصادر الطاقة المتجددة، حيث يمكن أن تلعب الطاقة المتجددة دورًا حاسمًا في تلبية احتياجات الكهرباء. بعض المطاحن استثمرت في مصادر الطاقة المتجددة مثل الألواح الشمسية والتوربينات الهوائية.
عملية الطحن
تُعد وحدة الطحن واحدة من أكثر العمليات استهلاكًا للطاقة. وتشمل الآلات الرئيسية في قسم الطحن مطحنة الأسطوانات، والمنخل، والمنقي. يمكن مراجعة مخطط تدفق المطحن لتقليل عدد هذه الآلات، وبالتالي تقليل استهلاك الطاقة. كما يمكن استخدام عملية إعادة التدوير لتقليل عدد الآلات المستخدمة في نظام التكسير، مما يقلل استهلاك الطاقة مقارنة بعملية الطحن التقليدية. تعتمد كمية الطاقة المستهلكة على المحركات والمشغلات التي تدير عمليات الطحن، وتستهلك حوالي 50٪ من الطاقة المستخدمة في المطحن. ويعتمد استهلاك الطاقة على صلابة الحبوب، ومعدل التغذية، والفجوة بين الأسطوانات، وسرعة الأسطوانة، والفارق بين الأسطوانات، وإجراء التلطيف.
يمكن توفير الطاقة في عملية الطحن باستخدام محركات عالية الكفاءة، ومحركات قابلة لتعديل السرعة، وتركيب مشغلات ناعمة، واستخدام محرك واحد في مطحنة أسطوانية مزدوجة. حدثت العديد من الابتكارات في آلات الطحن، بعضها ساهم بشكل مباشر أو غير مباشر في تقليل استهلاك الطاقة. ومع ذلك، لم يتم تطوير أي منها لإيقاف محرك المطحن الأسطوانية بعد فترة زمنية محددة من توقف وحدة تغذية الأسطوانات. معظم المطاحن لا توقف محرك الآلات الدوارة عند مواجهة انسداد بالبخار إلا إذا أدركت أن التوقف سيكون طويلًا. إيقاف محرك الأسطوانة تلقائيًا أثناء فترات توقف التغذية القصيرة إلى المتوسطة يمكن أن يوفر قدرًا لا بأس به من الطاقة.
المحركات والمشغلات
تستهلك المحركات الكهربائية حوالي 75٪ من استهلاك الكهرباء في المطحن. يؤدي استخدام محركات ومضخات ذات حجم غير مناسب إلى خسائر طاقة غير ضرورية. يمكن أن يؤدي تصحيح حجم المحركات إلى توفير حوالي 1.2٪ من استهلاك الكهرباء. تقليل الأحمال الخارجية على المحرك والاحتكاكات عن طريق تحسين جداول الصيانة الوقائية سيوفر الطاقة. يعد شد الأحزمة من المعايير المهمة في تكلفة الطاقة.
أنظمة النقل الهوائي
يعد نظام النقل الهوائي ثاني أكبر مستهلك للطاقة في مطاحن الدقيق. يمكن تقليل استهلاك الطاقة بنسبة تصل إلى 30٪ من خلال إعادة تصميم توازن نظام النقل الهوائي بشكل فعّال، وضمان أن تكون خطوط النقل الهوائية بالحجم المناسب، وإصلاح أي تسريبات هوائية، واستبدال القفل الهوائي المهترئ.
أنظمة النقل الميكانيكي
تشمل أنظمة النقل الميكانيكية المصاعد ذات الدلاء، والناقلات اللولبية والسلسلية، والناقلات الشريطية، ونظام النقل بالضغط الإيجابي، وتستهلك حوالي 11٪ من الطاقة في المطحن. يمكن تحسين كفاءة توفير الكهرباء في الأنظمة الميكانيكية عن طريق تقليل خسائر الاحتكاك، والتشغيل بسعة كاملة لتقليل وقت التشغيل، والصيانة الصحيحة مثل التشحيم الجيد للسلسلة وشد الأحزمة/السيور المناسب.
نظام الهواء المضغوط
يستهلك نظام الهواء المضغوط حوالي 5٪ من الطاقة في المطحن. يجب فحص تصميم أنابيب نظام التوزيع لتجنب الفروع الفردية الكثيرة وضمان الحجم المناسب للأنابيب. يمكن أن يؤدي التخلص من تسربات النظام، وتجنب استخدام الهواء المضغوط لأغراض التنظيف، وإطفاء الضواغط عندما لا تكون ضرورية، والصيانة الدورية إلى توفير الطاقة.
الصيانة الفعّالة
تلعب إدارة الصيانة الفعّالة دورًا كبيرًا في توفير الطاقة. على سبيل المثال، التشحيم في الوقت المناسب يقلل الاحتكاك، ويحسن كفاءة تشغيل المحركات ويطيل عمرها، ويقلل من استهلاك الطاقة.
طرق أخرى لتوفير الطاقة
على الرغم من أن حصة استهلاك الطاقة في خدمات المطحن مثل الإضاءة داخل وخارج المطحن قليلة، إلا أن تقليل استهلاك الطاقة في هذه الخدمات يمكن أن يساهم في خفض التكاليف الإجمالية. يمكن لاستخدام نظام إضاءة عالي الكفاءة، وخاصة باستخدام مصابيح LED الفائقة الكفاءة، أن يساهم في توفير الطاقة.