Leonardo da Vinci Project
Udržitelný rozvoj v průmyslových prádelnách Modul 3 Proces praní Kapitola 4a
Možnosti úspor vody a energie Praní při nízké teplotě Modul 3 „Proces praní”
Kapitola 4 „Nízkoteplotní praní”
Cíle Po prostudování této kapitoly budete mít krátký úvod do problematiky procesu praní bude znát typické hodnoty spotřeby vody, energií a chemických přípravků při průmyslovém praní možnosti úspor energií aplikací znalostí o průmyslovém nízkoteplotním praní budete seznámeni se dvěmi případovými studiemi srovnávajícími ekonomická hlediska „normálního“ a nízkoteplotního praní budete znát význam textilu pro ekonomické zavedení praní při nízkých nebo středních teplotách
Modul 3 „Proces praní”
Kapitola 4 „Nízkoteplotní praní”
Obsah
Úvod Spotřeba v procesu praní Sinnerovy faktory Vysoká versus nízká teplota v procesu praní Případové studie dvou průmyslových prádelen Závěry
Modul 3 „Proces praní”
Kapitola 4 „Nízkoteplotní praní”
3
Úvod Celková spotřeba energie v průmyslových prádelnách v Nizozemí Tato spotřeba energie nezahrnuje jen proces praní, ale také sušení a konečnou úpravu a vyhřívání kanceláří : - 1998 – 1522 TJ - 2005 – 1408 J s navýšením produkce o 17%
Během těchto 7 roků bylo dosaženo snížení spotřeby energie o 21% Záměrem pro léta 2005-2008 je další snížení spotřeby energie o 10 %
Modul 3 „Proces praní”
Kapitola 4 „Nízkoteplotní praní”
4
Spotřeba při procesu praní Odhaduje se, že při roční kapacitě 152 milionů kg textilií spotřebuje prací proces 450 TJ za rok (1998) Odhaduje se, že optimalizací procesu praní u různých textilií, ale při zachování stejné péče o textilie, je možné dosáhnout až 20 % úspor energie Na základě celkové spotřeby energie by to znamenalo celkovou úsporu o 6 %
Modul 3 „Proces praní”
Kapitola 4 „Nízkoteplotní praní”
5
Sinnerovy faktory I U optimálního procesu praní hrají klíčovou roli tyto faktory -
teplota (ohřev) chemické působení (detergent, bělicí činidlo, voda) mechanické působení (buben pracího stroje) doba (trvání pracího cyklu)
time Čas
temperature Teplota
Modul 3 „Proces praní”
Kapitola 4 „Nízkoteplotní praní”
mechanical action Mechanické působení
Chemie chemical action
6
Sinnerovy faktory II Sinnerovy faktory se vzájemně ovlivňují. Když se jeden z faktorů mění, pak je to třeba vyvážit jedním ze tří dalších faktorů Například když se mechanické působení snižuje tak, jak je tomu u CBW ve srovnání s jednotlivou pračkou, pak je třeba, aby se teplota praní nebo působení chemikálií nebo doba praní (nebo jejich kombinace) zlepšila, aby bylo dosaženo stejného stupně péče o textilie time Čas
Teplota temperature
Mechanické působení mechanical action
Chemie chemical action
Předpokládá se, že zlepšením nebo optimalizací kteréhokoli z těchto faktorů je možné ušetřit energii Modul 3 „Proces praní”
Kapitola 4 „Nízkoteplotní praní”
7
Sinnerovy faktory III V této kapitole je cílem ušetřit energii snížením teploty praní To znamená, že buď mechanické působení nebo doba praní nebo chemické působení nebo kombinace těchto faktorů se musí změnit, aby se dosáhlo stejného stupně péče o textilie - Prodloužení doby praní není snadné, protože to znamená, že průchodnost do sekce konečné úpravy může být pomalá - Také mechanické působení v současných tunelových pračkách nebo jednotlivých pračkách nelze snadno zvýšit vzhledem k jejich konstrukci - Různé množství náplně také může zvýšit mechanické působení, ale také může zpomalit výkonnost.
Proto jsme zvolili úpravu chemického působení, abychom vyvážili změnu teploty
Modul 3 „Proces praní”
Kapitola 4 „Nízkoteplotní praní”
8
Praní při vysoké teplotě oproti nízké teplotě I Praní při nízké (nižší) teplotě má výhodu nižší spotřeby energie Avšak odstraňování mastnoty, oleje a tuků je účinnější při vyšších teplotách (vyšších než 70°C)
Modul 3 „Proces praní”
Poznámka: Jakýkoliv bod na křivce znamená stejný stupeň teplotní úmrtnosti bakterií
100
Čas (minuty)
Praní při nižší teplotě bez dostatečného chemického působení nemá také dostatečnou sílu k zahubení bakterií To je ilustrováno tímto grafem nazývaným křivka „doby tepelné smrti“ Doba v minutách, nutná k zahubení 90% přítomných bakterií, se prodlužuje exponenciálně se snížením teploty
10
1
0.1 55
65
75
Teplota (°C)
Kapitola 4 „Nízkoteplotní praní”
9
Praní při vysoké teplotě oproti nízké teplotě II Abychom tedy byli schopni prát při nízké (nižší) teplotě, je nutné použít jiné chemikálie Tyto chemikálie jsou obecně dražší Tyto chemikálie obsahují enzymy pro odstraňování tuku, mazadel apod. Obsahují také desinfekční činidla; například PAP (kyselina ftalimidoperoxyhexanová), organické bělicí činidlo PAP stojí asi 4 Euro za litr ve srovnání s 60 Euro za litr u peroxidu vodíku nebo 0.22 Euro za litr u chlornanu sodného Tyto chemikálie také obsahují pufry k nastavení pH kolem 8 až 9
Modul 3 „Proces praní”
Kapitola 4 „Nízkoteplotní praní”
10
Případové studie I Jsou uvedeny 2 případové studie o průmyslových prádelnách, které zavedly praní při 70 °C a 50 °C ve svých tunelových pra čkách pracujících při vysoké teplotě (90 °C) Byly použity následující počáteční faktory k určení snížení energie a ekonomických přínosů u procesů praní při nízké teplotě z hlediska nákladů na energii a vodu: - Výroba páry stojí 23,50 €/t. To je založeno na ceně plynu 0,24 €/Nm3 a na tom, že 1 Nm3 produkuje asi 10 kg páry - Cena 1 m3 vody je asi 1,31 € - Chemikálie v procesu s vysokou teplotou stojí asi 1000 €/t. U procesu praní při 70 °C se cena zvýšila na 1500 €. U procesu praní při 50 °C se cena zvýšila na 1800 € - Toto jsou ceny uváděné společnostmi, které používaly při svých procesech praní nové chemikálie
Modul 3 „Proces praní”
Kapitola 4 „Nízkoteplotní praní”
11
Případové studie II Vliv nákladů na praní zjištěných z položek (pokračování): - Cena nových textilií byla přibližně 7500 Euro/t - Během životního cyklu v Nizozemí se asi 50 % textilií ztratí před tím, než jsou opotřebeny. To je způsobeno jejich zneužitím, opotřebením nebo odcizením - Zbývajících 50 % se nahradí po 100 pracích cyklech. To je průměr, protože rovné prádlo se může prát např. 200x před tím, než je opotřebeno - Snížením teploty na 70°C nebo 50°C se životnost prád la zvýší na 120 nebo 200 pracích cyklů - V úvahu se bere i ztráta kapacity v důsledku změny programu. Ke snížení kapacity dochází tehdy, když se ve stejné tunelové pračce perou různé typy textilií, například barevné a bílé textilie, nebo různými procesy (při různých teplotách) - Pro tuto ekonomickou studii byl brán v úvahu také stupeň plnění (kg/h) Modul 3 „Proces praní”
Kapitola 4 „Nízkoteplotní praní”
12
Případ 1 - Proces praní při vysoké teplotě V případě 1 byla studována tunelová pračka s 13 odděleními Tato CBW má dobu cyklu 145 sekund. To znamená přibližně 25 dávek za hodinu Dávky byly 50 kg bílých bavlněných nebo bílých směsových textilií polyester/bavlna, používaných v nemocnicích a textilie z každodenního ošetřování Na základě výše uvedeného je zřejmé, že kapacita byla 1241 kg/h Předeprání se provádělo při 41°C Teplota při hlavním praní byla 90 °C
Modul 3 „Proces praní”
Kapitola 4 „Nízkoteplotní praní”
13
Proces praní při vysoké teplotě
Tento obrázek znázorňuje proudové schéma tunelové pračky. Předeprání se provádělo při 41 °C. Hlavní praní p ři 90 °C. K odvodňování slouží lis a voda po lisu se používá k předeprání a k máchání. Není zde instalován žádný výměník tepla, takže čistá voda se musí ohřívat Modul 3 „Proces praní”
Kapitola 4 „Nízkoteplotní praní”
14
Proces praní při nižší teplotě
Tento obrázek znázorňuje proudové schéma tunelové pračky provozované při nižší teplotě. Hlavní praní je nyní při 70 °C. Předeprání se provádělo při 33 °C. Tato nižší teplota je d ůsledek nižší teploty vody přicházející z odvodňovacího lisu a ze sekce máchání. Modul 3 „Proces praní”
Kapitola 4 „Nízkoteplotní praní”
15
Praní při vyšší teplotě oproti nižší teplotě I Spotřeby spojené se změnou teploty praní z 90 na 70 °C jsou uvedeny v následující tabulce: Teplota hlavního praní
90°C
70°C
Chemikálie
12,4
12,4
kg/h
Pára
725
568
kg/h
Voda
7,5
7,5
m3/h
Textilie
6,2
5,0
kg/h
Spotřeby
- Je zřejmé, že snížení teploty má za následek sníženou spotřebu páry. Ta činí asi 20 % - Očekává se, že životnost textilií se zvýší v důsledku menšího opotřebení a byla stanovena na 20 % - Spotřeba čisté vody a chemikálií byla udržována na stejné úrovni, takže celková spotřeba se snížením teploty procesu zmenšila Modul 3 „Proces praní”
Kapitola 4 „Nízkoteplotní praní”
16
Praní při vyšší teplotě oproti nižší teplotě II Náklady na změnu teploty praní z 90 na 70 °C jsou uvedeny v následující tabulce: Teplota hlavního praní
90°C
70°C
10
15
€/tuna prádla
Pára
13,7
10,8
€/tuna prádla
Voda
7,9
7,9
€/tuna prádla
Obnova textilu
37,5
30
€/tuna prádla
Celkem
69,7
63,7
€/tuna prádla
Spotřeby Chemikálie
- Náklady na výrobu páry a náhradu textilií se také snížily, u každé položky o 20% - Avšak náklady na chemikálie se zvýšily o 50 % u procesu při nižší teplotě
Očekává se celková úspora peněz Modul 3 „Proces praní”
Kapitola 4 „Nízkoteplotní praní”
17
Praní při vyšší teplotě oproti nižší teplotě III Pokud se však životnost textilií neprodlouží, pak v tomto případě nedojde k ekonomickému přínosu při praní při nižší teplotě. Teplota hlavního praní
90°C
70°C
Chemikálie
10
15
€/tuna prádla
Pára
13,7
10,8
€/tuna prádla
Voda
7,9
7,9
€/tuna prádla
Bez obnovy textilu
31,6
33,7
€/tuna prádla
Spotřeby
Celkem
Zdá se tedy, že úspory energie samotné nemohou vyvážit náklady na chemikálie a jsou nutné další úspory na textiliích Modul 3 „Proces praní”
Kapitola 4 „Nízkoteplotní praní”
18
Případ 2 - Proces praní při vysoké teplotě
V případě 2 byla studována tunelová pračka s 8 odděleními po 50 kg Tato CBW měla dobu cyklu 5 minut. To znamená přibližně 12 dávek za hodinu Těmito dávkami bylo 50 kg bílých bavlněných textilií používaných v hotelích a restauracích, 30 kg barevných pracovních oděvů z polyestery/bavlny a 20 kg přikrývek používaných v letadlech (což se rovná 32 kg (v průměru) barevných a bílých textilií) V důsledku tohoto různorodého spektra textilií byly použity různé prací programy ve stejné tunelové pračce, což vedlo ke snížení kapacity asi o 42 % To je důsledkem faktu, že se musela používat prázdná oddělení při praní barevných textilií předcházející bílým textiliím, aby se předešlo absorpci barviva. Také při praní pracovních oděvů ze směsi polyester/bavlna bylo třeba brát v úvahu periodu chlazení a sníženou teplotu praní Z výše uvedeného vyplývá, že výkonnost se rovná 222 kg/h Předeprání bylo prováděno při 35 °C; hlavní praní p ři 85 °C
Modul 3 „Proces praní”
Kapitola 4 „Nízkoteplotní praní”
19
Proces praní při vysoké teplotě
Tento obrázek znázorňuje proudové schéma tunelové pračky. Předeprání při 35°C. Hlavní praní p ři 85°C. Voda po lisování m ůže být použita pro předeprání. Je také instalován výměník tepla, takže čistá voda se mírně ohřívá až na 25°C p řed sekcí máchání. Spotřeba čisté vody je asi 4,5 m3/h. Modul 3 „Proces praní”
Kapitola 4 „Nízkoteplotní praní”
20
Proces praní při nízké teplotě
Tento obrázek znázorňuje proudové schéma tunelové pračky s nízkou provozní teplotou. Hlavní praní je nyní při 50°C. Teplota p ředeprání je udržována na 35°C. Modul 3 „Proces praní”
Kapitola 4 „Nízkoteplotní praní”
21
Praní při vysoké teplotě oproti nízké teplotě I Tato tabulka ukazuje spotřebu při změně teploty praní z 85 na 50 °C Teplota hlavního praní
80°C
50°C
Chemikálie
16,8
16,7
kg/h
Pára
410
200
kg/h
Voda
4,5
4,5
m3/h
Obnova textilu
1,1
0,6
kg/h
Spotřeby
- Spotřeba páry se snížila o 50 %. - Spotřeba textilií se také snížila o 50 % v důsledku menšího opotřebení, které je při nižší teplotě praní očekáváno
Modul 3 „Proces praní”
Kapitola 4 „Nízkoteplotní praní”
22
Praní při vysoké teplotě oproti nízké teplotě II Tato tabulka ukazuje náklady při změně teploty praní z 85 na 50 °C Teplota hlavního praní
80°C
50°C
Chemikálie
75,5
135,5
€/tuna prádla
Pára
43,3
21,1
€/tuna prádla
Voda
26,6
26,6
€/tuna prádla
Obnova textilu
37,5
18,8
€/tuna prádla
182,9
202
€/tuna prádla
Spotřeby
Celkem
- Celkové náklady na praní při nižší teplotě se zvýšily ze 180 na 200 Euro na tunu prané textilie
Přínosy z nižší potřeby páry a úspory na textiliích v důsledku nižší teploty praní nejsou dostatečné k tomu, aby vyvážily zvýšení ceny potřebných chemikálií o 80 % Modul 3 „Proces praní”
Kapitola 4 „Nízkoteplotní praní”
23
Praní při vysoké teplotě oproti nízké teplotě III Poněvadž se teplota praní snížila na 50 °C, nápl ň tunelové pračky se mohla změnit Nízká teplota hlavního praní umožnila zvýšení náplně pracovních oděvů také na 50 kg. V důsledku nižší teploty praní je nižší riziko nadměrného pomačkání pracovních oděvů Také se nemusely provádět větší změny teploty v důsledku stejných teplot praní (ztráta kapacity se zmenšila na 27%) Tyto změny zvýšily výkonnost z 220 kg na 350 kg za hodinu Výrobce doporučil, aby se použila nižší spotřeba vody - 2,6 litrů za hodinu. V původním procesu byla spotřeba vody pro hlavní praní a pro sekci máchání nastavena na 4,5 litrů za hodinu V důsledku snížení spotřeby vody, je možné snížit spotřebu chemikálií o 10 % vzhledem k menšímu zředění
Modul 3 „Proces praní”
Kapitola 4 „Nízkoteplotní praní”
24
Proces praní při nízké teplotě
Tento obrázek znázorňuje proudové schéma tunelové pračky s nízkou provozní teplotou a nižší spotřebou vody
Modul 3 „Proces praní”
Kapitola 4 „Nízkoteplotní praní”
25
Praní při vysoké teplotě oproti nízké I
Tyto modifikace procesu praní mají za následek následující spotřeby Teplota hlavního praní
80
50
50
°C
222
222
346
kg/h
Chemikálie
16,8
16,7
21,1
kg/h
Pára
410
200
105
kg/h
Voda
4,5
4,5
2,6
m3/h
Obnova textilu
1,1
0,6
0,87
kg/h
Vytížení linky Spotřeby
- Spotřeba páry se dále snížila v důsledku nižší spotřeby vody ve srovnání s předchozí situací s nízkou teplotou praní - V důsledku zvýšené výkonnosti se spotřeba textilií a chemikálií zvýšila
Modul 3 „Proces praní”
Kapitola 4 „Nízkoteplotní praní”
26
Praní při vysoké teplotě oproti nízké II
Tyto modifikace procesu praní vedly k následujícím nákladům Teplota hlavního praní
80
50
50
°C
222
222
346
kg/h
Chemikálie
75,5
135,5
122
€/tuna prádla
Pára
43,3
21,1
7,1
€/tuna prádla
Voda
26,6
26,6
9,9
€/tuna prádla
Obnova textilu
37,5
18,8
18,8
€/tuna prádla
182,9
202
157,8
€/tuna prádla
Vytížení linky Spotřeby
Celkem
- V důsledku nižší spotřeby vody se náklady na chemikálie snížily o 10 %, a náklady na páru a vodu se snížily o 60% na kg prádla - Celkové náklady na kg prádla jsou nyní 160 Euro na tunu praných textilií, což je snížení o 20 %
Tento proces již byl v průmyslové prádelně instalován Modul 3 „Proces praní”
Kapitola 4 „Nízkoteplotní praní”
27
Závěr Bylo zjištěno, že snížením teploty praní lze dosáhnout úspor energie Avšak nižší teplota praní jde ruku v ruce s vyšší cenou chemikálií pro praní a tuto vyšší cenu nelze kompenzovat samotnou úsporou energie Úspory na textiliích v důsledku jejich vyšší životnosti, která je výsledkem menšího opotřebení a potrhání, jsou velmi důležité. Menší opotřebení textilií je výsledkem menšího namáhání při nižší teplotě Je také zřejmé, že praní při nižší teplotě procesu je třeba vyhodnocovat pro každou prádelnu, protože prané textilní výrobky a přínosy nejsou stejné pro každou prádelnu a neumožňují, aby se prováděly stejné úpravy
Modul 3 „Proces praní”
Kapitola 4 „Nízkoteplotní praní”
28
