Simplot、バーナーアップグレードでアイダホ工場のエネルギー使用量とコストを削減

エネルギー消費削減と運用コスト低減を戦略的に図るため、J.R. Simplot Companyはアイダホ州コールドウェルのポテト加工工場で蒸気システムをアップグレードしました。DOE開発の蒸気システム評価ツール（SSAT）と、Steam Engineering Inc.のQualified SpecialistであるBill Moir氏の専門知識を活用し、測定可能な節約と信頼性向上を実現しました。

企業/プラント背景

ボイス拠点の食品・アグリビジネス大手J.R. Simplot Companyは、年商約30億ドル、従業員12,000人超を米国、カナダ、中国、メキシコ、オーストラリアに擁し、食品生産、肥料、芝生・園芸製品、牛肥育など多角的に展開。エネルギー効率プログラムは従業員教育と継続的改善に注力。David Hawk氏（エネルギー・天然資源ディレクター）とAlan Christie氏（食品グループエンジニアリングマネージャー）がDOE、ワシントン州立大学エネルギープログラム、アイダホ州水資源局エネルギー部門と連携し、産業エネルギー効率向上の生産性・財務メリットを実証しています。

コールドウェル施設はSimplot最大級の一つで、年間約2.7億ポンドの冷凍フライドポテトを生産。天然ガス焚き水管ボイラー3基（2基が70,000 lb/hr、1基が60,000 lb/hr）で飽和蒸気を275 psigで生成。蒸気はジャガイモの皮むき、ブランチング、フライングに不可欠です。

プロジェクト概要

2000年、SimplotはSteam Engineering Inc.に蒸気システム監査を委託。コールドウェル評価で平均蒸気負荷90,000 lb/hr、過剰燃焼空気50%、排ガス酸素濃度7.5%が判明。3基すべてが変動ピーク需要140,000 lb/hrに対応するため部分負荷運転しており、凝縮水再利用が限定的で運用コストが高止まり。明確な機会が特定されました：並列位置制御付き最新バーナーと排ガス酸素トリムシステムの導入で過剰空気を削減し燃焼効率を改善。

2002年にSSATソフトウェアがリリースされると、Moir氏はこれを用いてプラント蒸気システムをモデリング。排ガス酸素を3%に維持するバーナーアップグレードと酸素トリムで、年間25,000 MMBtu以上の天然ガス節約を予測。凝縮水回収増加、過剰空気10%へ削減、ピーク需要に2基で対応可能になることも示唆されました。

プロジェクト実施

Simplot経営陣はSSAT推奨を承認。ダウンタイム最小化のため、2基のボイラーに新バーナー、制御装置、燃焼空気ファン、排ガス再循環ダクト、酸素分析計、ドラフトファントリムシステムを計画停止中に設置。アップグレードにより、燃料削減で蒸気負荷を賄え、生産に妥協なし。

プロジェクト成果

効率が劇的に改善：平均排ガス酸素3%以下、ピーク蒸気負荷110,000 lb/hrに低下、過剰空気10%で2基のみ稼働。凝縮水回収率50%に上昇、凝縮水ポンプ5台を停止。年間節約：52,000 MMBtu（前年比7.5%）で279,000ドル、526,000 kWhで20,000ドル、メンテナンス30,000ドル、合計329,000ドル/年。プロジェクトコスト373,000ドルでペイバック14ヶ月未満。完了以来ボイラー停止ゼロで生産信頼性向上。

以降、SimplotはSSAT手法をさらに8施設に適用、年間176,000 MMBtuの天然ガス節約を達成。西部米国食品加工効率イニシアチブ参加で、これらベストプラクティスを地域の他食品プロセッサーにも展開。

図1. 吸気アセンブリ

教訓

SSATに体現される標準化されたデータドリブンアプローチが、産業蒸気システムで大幅な性能向上とコスト削減をもたらすことを実証。Simplotの経験は、従来の最適化手法も厳密にモデリングすれば期待以上の効果を生むことを示しました。同社はSSATを全蒸気動力施設の社内標準として採用し、継続的・反復可能な改善を確保しています。

図2. バーナーとバーナーハウジング

燃焼効率の定義

燃焼効率とは、燃料熱量がいかに有効熱に変換されるかの尺度。主要指標は煙突温度と排ガス酸素。天然ガスボイラーでは典型的な10%過剰空気で最適運転すると熱損失最小化と効率最大化。燃料組成や蒸気需要が変動する場合、オンライン酸素トリムシステムがバーナー制御を自動調整し理想燃焼条件を維持。

DOE ITPベストプラクティス蒸気システム評価ツール

BestPracticesは蒸気システム評価・最適化ツール群を提供。SSATは主要ソフトウェアで、改善シナリオモデリングと精確なエネルギー・コスト節約試算が可能。ツールと関連ソフトウェアはEEREサイト（https://www.oit.doe.gov/bestpractices/software_tools.shtml）またはEERE情報センター（877-337-3463）で入手可能。

米国エネルギー省産業技術プログラム詳細：https://www1.eere.energy.gov