Analyse af overskudsvarme i kølevandsanlæg

Transkript

1 Analyse af overskudsvarme i kølevandsanlæg Ved Daka Proteins Martin Falkenberg Larsen

2 Analyse af overskudsvarme i kølevandssystem - Ved Daka Proteins Bachelor projekt Af Martin Falkenberg Larsen (Studie nr.: A09526) Maskinmester uddannelsens, 6. semester (modul 31) Aarhus Maskinmesterskole Borggade Aarhus C Vejleder: Marc Bæk Nielsen Sider: 25 (á 2400 tegn inkl. mellemrum) Afleverings dato: Martin Falkenberg Larsen 2

3 Abstract This bachelor project is based upon my internship at Daka Proteins. The project deals with the company s water- cooling system, which is an important part of the many processes in the production. Daka Proteins has a high interest in the effectiveness of energy. The main objective is to expose the amount of heat waste converted within the water- cooling system and to discuss the different ways of handling this. To achieve the objective, the analysis is based upon the collected data of the flow and the temperatures of a weeks production. It has been calculated with the raw materials that have been processed in that period. There are aspects that influenced the results, for example: uncertainties according to the raw materials consistency in relation to their contents of water. A sizable amount of heat waste is found based on the analysis that is a dealing part of the discussion. Focus is centred on responsibilities towards the charges surrounding heat waste usage. The objective of this report is creating a foundation for possible further analysis of the water- cooling systems heat waste regarding saving initiatives. 3

4 Indholdsfortegnelse 1. Forord Læsevejledning Indledning Projekt analyse Projekt afgrænsning Metodevalg og teori Empiri Kildekritik Rapportens opbygning Introduktion til Daka Virksomhedsbeskrivelse Produktlinje Forretningsgrundlag Processer Overskudsvarme i kølevandsanlægget Systembeskrivelse Kølevandspumper Vandbehandling Målinger Måleudstyr Forsøgsbeskrivelse Komplikationer ved forsøgsopstillingen Præsentation og analyse af data Usikkerheder Metodekritik og fejlkilder Udnyttelse af overskudsvarme Konklusion Perspektivering Litteraturliste

5 Indhold på bilags cd Bilag 1 Datablad FLUXUS ADM 6725 Bilag 2 Datablad Godstykkelses måler Bilag 3 PI- diagram over kølevandssystem Bilag 4 Måleresultater Bilag 5 Daka energiskema Bilag 6 Daka råvarelevering Bilag 7 Report Plus kølevands data Bilag 8 Regneark til analyse Bilag 9 Screen print fra SCADA inddamper Bilag 10 Screen print fra SCADA RTO Bilag 11 Daka procesbeskrivelser - kedelcentral Bilag 12 Daka procesbeskrivelser - kogeri Bilag 13 Kvoteliste Bilag 14 Daka historie Bilag 15 Screen print fra SCADA inddamper temperatur 5

6 1. Forord Projektet er udsprunget i min bachelor praktik hos DAKA Proteins i Løsning. En periode, der er forløbet fra start september og frem til jul. Der har jeg fået som opgave at undersøge og kortlægge overskudsvarme på fabrikken. Det er netop dette, der har været grundlag for mit senere arbejde med bachelor projektet, og hele vejen under udarbejdelsen af rapporten har der været samarbejde med Daka. I den forbindelse vil jeg gerne takke medarbejderen hos Daka, som har været meget imødekommende og altid har taget sig tid til mine spørgsmål. Jeg vil specielt gerne takke energi- og projekt ingeniør Erik Skjøth Sørensen, der har været min kontaktperson i virksomheden Læsevejledning Afsnit starter med kursiv til beskrivelse af formål eller indhold. Ligeledes gør citater og problemformuleringen. Påstande i rapporten henvises til ved brug af Harvard stilen. Bagerst i rapporten er der en litteraturliste. Der følger en cd- rom med, som findes i en plastlomme bagerst i rapporten. Herpå findes de bilag, der henvises til i løbet af rapporten og en oversigt over disse vises efter indholdsfortegnelsen. Bilagene indeholder de data som rapporten bygger på, men er ikke nødvendige at bruge ved læsning, for at opnå forståelse for rapportens indhold. 6

7 2. Indledning Fokus på energibesparelser er i dag højere end nogensinde. Sammenfald mellem klimaændringer og stigende CO! udledninger har fået bl.a. EU og den Danske regering til at tage problematikkerne seriøst. Det imødegås med en række tiltag, der pålægger et ansvar på de danske, såvel som de europæiske virksomheder, overfor brugen af fossile brændsler og udledning af CO!. Det er bl.a. ordningen om kvotevirksomheder, samt energi- og CO! afgifter, der har givet et incitament for investeringer i energieffektivitet i industrien. Således er optimeringer af processer mht. spildvarme og udnyttelse af overskudsvarme blevet et mere interessant emne for de enkelte virksomheder. Et engagement, der yderligere bidrages af de stigende olie- og gaspriser, samt muligheder for at sælge sine energibesparelser til forsyningsselskaberne. Daka Denmark A/S er en af de energitunge procesvirksomheder i Danmark, og her dette projekt tager sit udgangspunkt. Nærmere betegnet i deres afdeling i Løsning (Daka Proteins), hvoraf den forudgående bachelor praktik er gennemført. Her bruges bl.a. store mængder af mættet damp (procesdamp) til processer ved bearbejdelse af animalske biprodukter. Produktionen af procesdamp foregår i virksomhedens egen kedelcentral, og bliver i store dele leveret af fossile brændsler. Omtrent 2/3 af den indfyrede mængde stammer fra naturgas og resten fra biobrændsel (Bilag 5). Daka er også kategoriseret som en af de danske kvotevirksomheder (Bilag 13). På bagrund af det ovenstående, samt ændringer i forretningsgrundlaget, er der også hos Daka en højnet interesse i energieffektivitet. Man ønsker at kortlægge virksomhedernes energiforbrug, deriblandt overskudsvarmen, for hertil at finde bæredygtige energibesparende tiltag. Dette projekt bestræber sig på at imødegå virksomhedens ønske om en kortlægning af netop overskudsvarmen, samt at diskutere hvilke aspekter, der er gældende ved udnyttelse af denne. Overskudsvarme kan defineres som værende; energimæssigt set, den varme, som ikke kan anvendes yderligere i produktionsprocesserne, når en virksomhed har gjort alt for at energieffektivisere sine processer (Energistyrelsen, 2009). Rapportens overordnede formål er at skabe et beslutningsgrundlag for initiativtagen til udarbejdelse af konkrete løsninger til implementering og udnyttelse af overskudsvarmen. 7

8 Endvidere er det et formål at opfylde kravene for maskinmesteruddannelsens bachelor projekt (modul 31) iht. Århus Maskinmesterskoles (AAMS) kvalitetssystem. Rapporten er skrevet i forbindelse med afslutningen af maskinmesteruddannelsen. Den henviser til læsere med interesse i energieffektivitet, og det anbefales at have grundlæggende forståelse for termodynamik og energibalance Projekt analyse Den energi, der omsættes i processerne ved Daka Proteins, bliver ikke alt sammen udnyttet effektivt. Der er tab i form af spildvarme og overskudsvarme. Nedenfor er vist en illustration af energiens vej ved Daka Proteins, hvor de største kilder til tab er påtegnet. Det være sig f.eks. i fabrikkens klimaskærm i form af transmissionsvarme, og ligeledes i røggassen fra kedlerne. Illustration 1: Oversigt over energistrømning (Martin Falkenberg Larsen) Overskudsvarmen, som beskrevet, fokuseres på i denne rapport, forlader fabrikken ved forskellige hjælpeprocesser. Det sker bl.a. via spildevand som ledes til virksomhedens rensningsanlæg. Overskudsvarmen i spildevandet er dog som udgangspunkt ikke problematisk. Der kræves visse temperaturer i rensningsanlægget til de processer, som foregår ved rensningen. En varme, som ellers skulle leveres andesteds fra. 8

9 En anden hjælpeproces varetager lugtscener fra fabrikken odør. Det foregår delvist i et biofilter, samt et RTO- anlæg (Regenerative thermal oxidizer) som renser luften ved afbrænding af lugtpartikler, ved temperaturer omkring 900. Luften forlader RTO- anlægget ved omkring 100 til skorstenen (Bilag 10). Der vurderes dog behov for yderligere optimering af anlægget ved evt. en economizer, før en reel mængde overskudsvarme kan anslås mere præcist. Den største kilde til overskudsvarme ved Daka Proteins bedømmes dog forhåndsmæssigt til at være kølevandssystemet. Køling er en væsentlig del i nogle af de tungeste processer, som f.eks. køling af kondensatorer i inddamperene, vakuum pumper og gear i tørremaskiner (Bilag 3). Den overskydende termiske energi fra de respektive processer overføres, ved varmeveksling til kølevandet og samles i et rørsystem, hvor de videre pumpes ud i fabrikkens køleanlæg. Anlægget består af et åbent reservoir til kølevand med 4 våde køletårne, hver med en ventilator placeret i toppen. Kølevandet ledes ind over tårnene hvor det afdampes, afkøles og havner i reservoiret til videre cirkulation i fabrikken. Kølevandssystemet servicerer egentlig 2 fabrikker, som udover Daka Proteins, er sprayfabrikken Daka Blood Proteins, der ligger på samme matrikel. Sprayfabrikken er udstyret med en separat pumpe, der sender vandet til fabrikken, som så i returløbet bliver ført sammen med returstreng fra Proteins fabrikken. Der bruges en mængde energi via cirkulationspumper, ventilatorer og vandbehandling for at fjerne termisk energi fra processerne for blot at konvertere varmen til omgivelserne. I nutidens optik er det et overskud, der må kunne udnyttes bedre end blot at lade det gå til spilde. Det kræver naturligvis en række data på anlægget for at kunne danne sig et overblik over mængderne af energi der transporteres heri. Der er nogen data opsamling på kølevandssystemet i sin nuværende form. Der logges på flere værdier vha. virksomhedens SCADA system. Deriblandt fremløb- og returløbs temperaturen i kølestrengen samt udetemperaturen. Der er dog ingen måling eller logning på kølevandets flow, bortset fra en delstrøm ved en af inddamperenes kondensator. Det er essentielt at kende det samlede volumen flow i kølevandssystemet for der kan dannes et validt billede af energiomsætningen heri. 9

10 Kølevandssystemer er også et berørt emne, når der tales overskudsvarme og det gælder ligeledes for anlægget i Løsning. COWI A/S har i marts 2012 udgivet en foreløbig rapport med analyse af forsyning til Hedensted fjernvarme. Heri påpeges et potentiale ved udnyttelse af køleanlæggets overskudsvarme hos Daka Proteins, til yderligere forsyning af Løsning fjernvarme. Allerede nu bliver Løsning by næsten udelukkende forsynet fra Daka Proteins, både ved kedeldrift og spildvarme. Der påpeges i rapporten muligheder for yderligere tilførsel af fjernvarme i fremtiden i henhold til omlægninger af Hedensted kommunes fjernvarmesystem. Omtalte rapport frembringer ikke omfanget af overskudsvarme i kølevandssystemet og behandler kun det samlede potentiale ved overskudsvarme hos Daka Proteins. Der foreligger altså et fundament for nærmere undersøgelse af overskudsvarmen i kølevandssystemet. Det er også kølevandssystemet, der vælges at fokusere på i dette projekt mht. til imødegåelse af overskudsvarmens kortlægning. Grundet at der her forventes det største omfang af overskudvarme i fabrikken, og dertil også pga. de potentialer der figurerer for udnyttelse af denne til evt. fjernvarme. For at opsummere ovenstående må der først og fremmest laves en undersøgelse af det egentlige omfang af overskudsvarme i kølevandsanlægget. Det være sig via indhentning af de nødvendige data for videre analyse som dermed er hovedformålet i det følgende. Til opnåelse af det formuleres en endelig problemformulering, som bliver analysens ophav og mål. Det er denne, der igennem rapporten arbejdes på at løse og slutteligt konkludere på og lyder som følgende; Hvilket omfang har overskudsvarmen i kølevandssystemet? 10

11 2.2. Projekt afgrænsning Dette afsnit afgrænser den forudgående analyse i forhold til rapportens ønskede indhold samt de tidsmæssige begrænsninger på projektet. Med udspring i bachelor praktikken vil rapportens analyse udelukkende omhandle afdelingen i Løsning (Daka Proteins), dog foruden en beskrivelse af Daka Denmark A/S historie og forretningsgrundlag. Kølevandssystemet er, som nævnt i projekt analysen, både tilkoblet Proteins samt Spray fabrikken. Der vil i analysen kun blive fokuseret på den del, der har med Proteins fabrikken at gøre. Spray fabrikkens fortsatte aktiviteter er, i skrivende stund, under overvejelse og derfor er grundlaget for overskudsvarme der ikke fortsat sikker. Selve analysen vil dreje sig om indhentning og behandling af de data der er nødvendige for at frembringe resultater til besvarelse på problemformuleringen. Perioden målingerne foretages over, begrænses til en uges logning af hensyn til overholdelse af projektets tidsramme. Der vil ikke blive fokuseret på optimering af hverken kølevandssystemet selv eller processer der har indflydelse på denne Metodevalg og teori Dette afsnit afdækker de metoder jeg vil bruge, samt teorier jeg vil inddrage, til bedst muligt at besvare min problemformulering. Jeg vil arbejde hovedsageligt ud fra en empirisk- induktiv metode pga. de resultater jeg ønsker at frembringe, har oprindelse fra talværdier. Det giver for mig derfor størst mening at basere min analyse på kvantitative data. Jeg vil dog også bruge kvalitative data til at yderligere validere mine resultater. De indhentes ved en deduktiv metode ud fra egne erfaringer gjort i forbindelse med min praktik i virksomheden og bl.a. samtaler med medarbejdere. Jeg bruger altså både kvantitative og kvalitative data til at fremskaffe de mest valide data at konkludere på. 11

12 Min fremgangsmetode er baseret på eksperimentelt arbejde. Jeg vil til start indsamle empiri omkring kølevandssystemets opbygning og måleudstyret, jeg har til rådighed. Det gøres i et omfang, der inden for rammerne, skal bidrage med størst mulig reliabilitet af målingerne. Målingerne vil blive foretaget over en uges produktion og analyseret ud fra resultaterne deraf. Det praktiske arbejde med opsætning og logning af volumen flowet foretages med en clamp- on ultralyds flowmåler. Det er en metode, der gør det muligt at måle på ydersiden af rørsystemer, så indgriben i rørets konstruktion ikke er nødvendig. Efter registrering af måleværdier, efterbehandles og modelleres de i regneark, til analyserbare kvantitative data. Jeg vil behandle usikkerhederne ved målingerne for at belyse deres validitet. Jeg sætter også mine metoder under kritisk optik i et senere afsnit af rapporten. Som metode til analyse af dataene vil jeg bruge grafer som repræsentationsform. Det giver et godt overblik over store mængder af data og man kan derved uddybe tendenser. Til beregninger af den termiske energiomsætning i kølevandet bruger jeg formlen for varmeeffekt; Q = m c! T, hvoraf; m = Masse flow [kg/s] c! = Specifikke varmekapacitet for mediet [J/kg*s] T = Differencen ml. Fremløbs- og returløbstemperatur [ ] Efterbehandlingerne af resultaterne gøres ved en diskussion af udnyttelsesmuligheder, hvor jeg vil inddrage teknologier til udnyttelse af overskudvarme. Overordnet vil jeg behandle mulighederne ud fra en energiledelses optik. Det samlede vurdering af analysen og udnyttelsesmulighederne opsamles i konklusionen som endelig besvarelse på problemformuleringen. I forbindelse med dokumentation af projektet i rapporten, er jeg gået metodisk frem ved først at undersøge retningslinjerne for skriftlige opgaver ved Århus Maskinmesterskole (AAMS). Jeg har fulgt anbefalinger til projektstyring og rapportskrivning, samt overholdt krav til rapportens indhold. I rapporten henviser jeg mine påstande efter Harvard stilen i parentes efter endt sætning, eller afsnit og tilhørende litteraturliste til sidst i rapporten. 12

13 2.4. Empiri Kravende til indholdet i rapporten såsom antal tegn og anden information er fundet i undervisningsplan 0791 i AAMS kvalitetssystem. Omkring projektstyring har jeg indhentet empiri fra AAMS kompendium om projektstyring af Benny Dalgaard. Til at opbygge rapporten og dens forløb har jeg i høj grad fulgt Rapportskrivning af Henrik Kerstens og Søren Skøtt Andreasen, ligeledes fra AAMS. Til at supplere den empiri har jeg også hentet viden fra Den Gode Opgave af Lis Hedelund m.fl. til både til projektstyring, samt til strukturen af rapporten. Empiri omkring virksomheden, dens processer og specielt kølevandssystemet har jeg i store træk hentet ved egne erfaringer i praktikperioden. De erfaringer er et helhedsbillede kombineret af egne observationer, samtaler med medarbejdere samt studering af procesbeskrivelser fra Dakas eget bibliotek. Derfra har jeg også hentet PI- diagrammer samt opgørelser af råvaremængder og energifordeling. Yderligere bruger jeg undervisningsmateriale fra maskinmesterstudiet i form af bøgerne Termodynamik af Aage Birkkjær Lauritsen m.fl. og NOK I af Eigil Nielsen, samt kompendiet Kedelvand af Henrik Rønbjerg. Jeg bruger også energistyrelsens hjemmeside til at indhente viden som støtte til mine påstande. Det være sig bl.a. omkring afgiftsregler og CO2 kvoter. De kvantitative data på volumen flowet tilvejebringes ved egne målinger. Der hentes, i forvejen, loggede data på temperaturer af frem og returløb i kølevandet. Det er nødvendigt at opsætte et link fra SCADA systemet til Rapport Plus fra Novotech, som er Dakas rapporteringsprogram, til at eksportere data. Det er sket ved hjælp fra FH Automation, der servicere SCADA systemet Kildekritik Alt information indhentet fra AAMS egne skrifter, kvalitetssystem samt undervisningsmateriale, anses for at være valide i forbindelse med opfyldelse af projektets krav. Materialer fra Dakas eget bibliotek er også behandlet som valid information. Energistyrelsens hjemmeside findes også valid og indeholdende opdateret information. 13

14 2.6. Rapportens opbygning Rapporten forløber først og fremmest med en introduktion til Daka som organisation. Der vil kort blive præsenteret dens historie, forretningsgrundlag, samt overordnet beskrivelse af processerne i fabrikken. Det første afsnit er indsat som generel information til læseren. De bidrager ikke direkte til den egentlige analyse, men har til formål at give et billede af virksomheden og dens virke. Efterfølgende starter det egentlige analyseafsnit med en indledende beskrivelse af kølevandssystemet, for dernæst at beskrive målinger og resultater. Følgende afsnit diskuteres aspekter ved udnyttelse af overskudsvarmen fra kølevandet. Afslutningsvis bliver der, via analysen og diskussionen, konkluderet på problemformuleringen. 14

15 3. Introduktion til Daka Dette afsnit har til hensigt at bidrage til generel forståelse af virksomheden Virksomhedsbeskrivelse På bagrund af DAKA Denmark A/S egen skrift om deres historie (Bilag 14), bliver denne kortfattet gennemgået, som et indblik for læseren i branchens udvikling. Kødfoderindustrien kan dateres til mere end 300 år tilbage i tiden. Det er dog først i det 18. århundrede, at man mere systematisk udnyttede de døde dyr, ved at koge, tørre og knuse dem for derefter at sprede det på markerne som et fosfortilskud. I starten af det 19. århundrede blev industrien mere organiseret, ved at de enkelte slagterier havde deres egne destruktionsafdelinger. Senere blev det af veterinærer årsager forbudt for slagterierne at modtage selvdøde dyr på deres egne destruktionsafdelinger. Det medførte oprettelse af flere privatejede kødfoderfabrikker, men også mange med fortsat tilknytning til slagterierne. Op igennem tiden fusionerede flere og flere af de små fabrikker. Efter 2. verdenskrig var der 4 andelskødfoderfabrikker, der havde vokset sig store og udkonkurrere mange af de mindre fabrikker. Det drejede sig om hhv. Kambas, Kronjyden, Østjyden og Daka. I slutningen af 80 erne og op gennem 90 erne blev de 4 slået sammen til det der hed Daka a.m.b.a. der var ejet af de danske slagterier. Daka står for Danske Andelsejede Kødfoder- og Albuminfabrik. I sommeren 2012 fusionerede Daka a.m.b.a. med den tyske koncern Saria, og blev i den forbindelse et aktieselskab, med navnet Daka Denmark A/S. Saria købte aktiemajoriteten i Daka, men ejes fortsat også af de danske slagterier som f.eks. Danish Crown og Tican a.m.b.a. Daka Denmark A/S er i dag opdelt i en række underafdelinger, der inkludere Daka Proteins, Daka Blood Proteins og Daka Biodiesel Produktlinje Daka bearbejder råvaremateriale i form af selvdøde dyr, slagteriaffald, men også andet organisk materiale som f.eks. friture affald. Råvarerne er opdelt i kategorier efter risiko for sygdom eller smittefare. Der er 3 kategorier kaldet C1, C2 og C3, hvoraf C1 er den med højeste risiko og må ikke bruges til nogen former for fødemidler. Fedtet derfra kan dog bruges i forbindelse med produktionen af biodiesel, men resten skal destrueres. C2 fedt bruges ligeledes til biodiesel. Heller ikke C2 må anvendes til fødemidler, men her må kød- og benmelet bruges til bl.a. gødningsformål. C3 er af laveste risiko og kan bruges i fødemidler, 15

16 som f.eks. i hundefoder, fiskefoder, hvilket er en god forretning for DAKA Denmark A/S. Fedtet kan også sælges direkte videre til forbrugere. Man har også en række mindre produktlinjer som f.eks. svinepulp til minkfoder, hvilket ikke bliver behandlet yderligere. Ved Daka Proteins tager man sig kun af slagteriaffald fra svin i kategorierne C2 og C3. Her produceres hovedsageligt fedt, samt kød- og benmel hhv. 40 % og 58 % proteinindhold Forretningsgrundlag Daka Denmark A/S har, omvendt mange andre industrier, ingen problemer med at afsætte deres produkter. Der er efterspørgsel efter bl.a. fedt og biodiesel. Modsat har man ikke en leverance af råvarer, der kan besvare efterspørgslen. Råvare markedet er svundet over de seneste år af flere grunde. Først og fremmest er slagterierne blevet mere effektive og dermed overlader en mindre mængde biprodukter og dels er eksporten steget. Det er hovedsageligt Kina, der kan bruge flere dele af svin, som tidligere var blevet kasseret. Det har øget konkurrencen på markedet. Tidligere har man haft årlige råvaremængder på ca ton på landsplan, hvilket nu er faldet til ca ton. Spredningen af BSE (kogalskab) har også haft indflydelse på Dakas forretningsgrundlag. Megen af råvarerne fra køer kategoriseres som C1, men ville uden problemer kunne bruges som kategori C2 og C3. Frygten for en ny epidemi af kogalskab har resulteret i at reglerne fortsat er meget stramme, trods udbruddet stammer tilbage fra En af metoderne til igen at få forretningsgrundlaget til at stige, vil være at få godkendt netop biprodukterne fra køer til kategori C2 og C3. Det har ikke direkte indflydelse på Daka Proteins, der som nævnt, udelukkende bearbejder slagteriaffald fra svin. 16

17 3.4. Processer Råvarematerialerne gennemgår en række processer for at adskille bestanddelene af hhv. fedt, tørstof og vand. De gennemgås overordnet her. Processerne er naturligvis meget mere komplicerede end de forklares her, men rapportens formål er ikke detaljeret at gennemgå dem. Herunder på billedet illustreres processerne i Proteins fabrikken. Billede 1: Oversigt over processer (Daka) Råvarerne bliver leveret i råvarehaller, hvor indholdet bliver aflæsset i siloer efter deres karakteristik. Der skelnes mellem C2 og C3, samt blødt og hårdt materiale. Blødt materiale er hovedsageligt indvolde med et højere vandindhold end den hårde vare, som derimod i større grad består af knogler som f.eks. rygsøjler. Dertil er der svinebørster, som er hårene fra svin. I bunden af siloerne sidder en grov knuser, der bryder råvaren ned til stykker på 70mm, hvorefter det ledes videre gennem en metaldetektor. Den sidder som beskyttelse for resten af produktionsudstyret. Dernæst bliver råvarerne endnu en gang hakket, men til stykker på 17

18 maksimum 19 mm, og dermed er det blevet en blandet masse, som er klar til at blive transporteret frem til de første processer. Den sammenblandede masse, der kommer ind, ledes til kogeriet, hvor det først gennemgår en koagulering i en termoskrue. Her opvarmes massen til for at opnå en bedre separering af fedt og proteiner. Termoskruen drives af procesdamp. Løbende bliver overskydende væske aftappet og ledt til en opvarmningstank. Efter opnået koagulering ender massen i vådpressen, hvilken presser væske fra, så der opnås en masse med op mod 50 % tørstof. Pressevæsken ledes ligeledes til opvarmningstanken, som opretholder en passende viskositet. Dernæst er produktet tørt nok for at ledes til tørremaskinerne. Det er roterende tørre med en række ripper indeni, hvori der ledes procesdamp til. Ved roteringen opvarmes og afdampes yderligere væske fra produktet. Afdampe fra tørringen ledes dernæst til inddamperene. I mellemtiden ledes de aftappede væsker fra opvarmningstanken og til dekantere, som ved centrifugalkraften, separerer fedt fra vand, samt såkaldt grags (tørstof). Tørstoffet ledes tilbage i tørremaskinerne og vandet (limvand) ledes til inddamperene. I inddamperene koges vandindholdet af limvandet ved hjælp af mættet damp fra tørre processen. Dog bruger man også noget procesdamp som direkte sprøjtes ind, f.eks. ved opstart. Ud af det fås en koncentrat som i sidste ende har tørstof på ca. 50 % og derfor ledes tilbage i tørreprocessen. Afdampende kondenseres ved kølevand i inddamperenes kondensatorer. Den mættede afdamp suges igennem inddamperene vha. vakuum (Bilag 12). Der køres i døgndrift på fabrikken fra mandag eftermiddag, hvor de første forsendelser kommer ind og til lørdag eftermiddag/aften, hvor de sidste råvare er kørt igennem processen. Kedelcentralen producerer dog fortsat varme til forsyning af fjernvarme over weekenderne. Daka Proteins kedelcentral består af 3 kedler, hvoraf de 2 hovedsageligt er i drift og den sidste idriftsættes ved spidsbelastninger. De 2 kedler, der normalvis bruges til produktion af procesdamp, er benyttet til hhv. naturgas og biobrændsel i form af BHO (Biologic heavy oil) der produceres i Dakas Biodiesel fabrik. Fjernvarme leveringen sker så vidt muligt kun ved brug af BHO, grundet besparelser i afgift, hvilket ikke gennemgås yderligere her (Bilag 11). 18

19 4. Overskudsvarme i kølevandsanlægget Denne del er det egentlige analyseafsnit, hvor kølevandsanlæggets overskudsvarme bliver behandlet Systembeskrivelse Kølevandssystemet er, som nævnt i den indledende analyse (Se afsnit 2.1), et åbent system bestående af 4 våde køletårne, installeret ovenpå et reservoir til kølevandet. Det, der forstås ved våde køletårne frem for tørre, er, at vandet risler ud i tårnene, frem for at forblive i rørsystemer i et lukket kredsløb. Anlægget er placeret separat fra fabrikken, da den først senere blev etableret. Nedefor vises et billede af kølevandsanlægget taget fra SCADA systemet, som skal bidrage til forståelsen. Billede 2 : Screen print af køletårne fra SCADA system (Daka) Fra reservoiret pumpes kølevandet ud i systemet ved en setpunktstemperatur på 20 (nederst i midten af billede 2). Kølevandsstrengen føres i en hovedledning fra anlægget og til fabrikken, hvor der grenes ud til respektive processer. Den termiske energi transporteres væk fra processerne som f.eks. i kondensatorerne ved inddamperene samt vakuum pumper dertil (se afsnit 3.4). Returstrømmene samles efter kølingen, og det opvarmede vand ledes 19

20 tilbage til køleanlægget. Her grenes der ud til de 4 køletårne, hvor vandet fordeles og køles ned til igen at kunne cirkuleres. Princippet for afkølingen foregår ved både naturlig- samt tvungen konvektion til omgivende atmosfære. Ved trykket fra returløbet (på billedet er øjebliksværdien dog 0 bar), spredes vandet til væskedråber igennem rækker af dyser i hvert enkelt køletårn. Dyserne spreder vandet ud over nogle plastribber, der har hele tårnets indvendige højde og bredde. Vandet risler ned af ribberne og dermed skabes en overflade for varmeveksling ml. vand og den omgivne luft. Til at effektivere kølingen er der monteret en ventilator på toppen af hvert af de 4 køletårne, for at tvinge luften igennem ribberne og skabe en såkaldt tvungen konvektion. Dette giver mere effektiv overførsel af energien. De suger fra bunden af køletårnet og op for at skabe modstrøm ml. luft og vand, hvilket giver en yderligere forbedret varmeovergang (Lauritsen, Gundtoft og Eriksen, 2007). Ventilatorerne fungerer også som styring af kølevandets fremløbstemperatur. De er frekvensstyret med temperaturtransmitteren, på fremløbsstrengen, som reference. Behovet for tvungen konvektion til at holde fremløbstemperaturen til valgte setpunkt på 20 stiger naturligt med udetemperaturen. Om vinteren er temperaturdifferensen større ml. opvarmet kølevand og omgivende luft, og derfor en mere effektiv energioverførsel (Lauritsen, Gundtoft og Eriksen, 2007). I vinterperioder er der mulighed for manuelt, ved håndbetjente ventiler, at afspærre en eller flere af tårnene. Dertil skal den enkelte ventilator også manuelt slukkes, dog via SCADA systemet. I vinterperioden kan yderligere en manuel ventil bypasse alle 4 køletårne og dermed fungere som en frostsikring. Så bliver kølevandsystemet sat til at cirkulere weekenderne igennem, for ikke at kølevandet i reservoiret skal fryse til. Dog ved kun 50 % last og kun 1 bar effektiv tryk i fremløbsstrengen (Bilag 11). Før det nuværende kølevandssystem blev idriftsat, brugte man rest kondensatorer, i daglig tale kaldt Grisen, til at bortlede termisk energi fra kølevandet. Der cirkuleres stadig kølevand gennem disse men selve køleelementerne er fjernet, så der blot er tale om en gennemstrømning. 20

21 Kølevandspumper Pumpearrangementet til kølevandssystemet består af 2 cirkulationspumper. Kun én af dem er i brug af gangen, af driftsikkerhedsmæssige hensyn, så der er mulighed for køling i tilfælde af havari eller andre fejl vedrørende pumpearrangementet. Der skiftes mellem dem på ugentlig basis for ensartet slitage. Pumperne regulerer kølevands flowet ved trykket i fremløbsstrengen, hvor man holder et effektiv tryk på ml. 1,7-2.0 bar. En værdi kedelpasseren vurderer og indtaster på bagrund af belastningen i den daglige produktion (Bilag 11). Pumperne er cirkulationspumper af typen NPSH 300 fra Thrige, ikke at forveksle med kavitationsberegning NPSH. Pumperne drives af 2, 160 kw elmotorer, der frekvensstyres til at holde ønsket tryk i fremløbsstrengen. Motorens optagne effekt logges vha. SCADA systemet. Med pumpekurver kan en beregning af flowet i systemet foretages (Grundfos, 2006). Thrige pumper blev dog solgt videre til Desmi A/S i 1993 (Desmi, 2012). Det har været forsøgt at indhente pumpekurverne, men der foreligger ingen dokumentation på pumperne hos Daka. Der har været taget kontakt til DESMI, men uden held. Pumperne er af så gammel dato, at de ikke er overført til deres arkiv. Trods søgen har det foreløbigt måttes konkludere at pumpekurverne ikke længere forefindes. Der sidder yderligere cirkulationspumper i systemet ved enkle processer til at hjælpe kølevands flow frem. Disse bliver ikke gennemgået nærmere her Vandbehandling Tilhørende kølevandsanlægget er et vandbehandlingssystem, der skal forhindre kalkaflejringer og belægninger af forskellig slags i kølesystemet. De kan skabe flere problemer i rørsystemet. Først og fremmest forringe varmeovergangstallet i vekslere, der giver en forringet effektoverførsel. Dertil kan belægningerne og aflejringer også reducere den indre diameter på røret og give mindre areal til varmeoverførsel. Begge dele er med til at forringe varmevekslingen fra proces til kølevand og vil øge flowet for at opnå samme energitransport (Lauritsen, Gundtoft og Eriksen, 2007). Det vil give et større behov for vedligehold og samtidig en generel dårligere driftsøkonomi. 21