Udskiftning af dampkedler

Transkript

1 Dalehead Foods UK Udskiftning af dampkedler Bachelorprojekt Henning Mejlby Christensen 14

2 Titel: Udskiftning af dampkedler Projekt art: Bachelorprojekt Forfatter: Henning Mejlby Christensen Studienummer: Uddannelse: Maskinmester Fagområde: TM, Management Placering i uddannelse: 9. Semester Uddannelsesinstitution: Århus Maskinmesterskole Vejleder: Morten Nielsen Dato for aflevering: Antal normalsider: 27,4 sider á 2400 anslag Antal nummererede sider: 70 Antal bilag: 12 Rapporten er udarbejdet af Henning Mejlby Christensen Side 1 af 70

3 Abstract This bachelor project is based on my internship at an English abattoir manage by the company Dalehead Foods, which is a subsidiary company of TULIP LTD. The site service department are facing a replacement of their 2 old steam boilers, which are supplying the abattoir with the steam needed in the process and the energy for heating up water. This project main objective is to clarify the opportunities for a replacement of these steam boilers and give an estimate on the energy saving that comes within using heat recovered energy from the refrigeration system and singer oven. To clarify the opportunities it has been necessary to analyse the current steam consumption. The consumption is divided in to 2 areas; energy for heating up water and steam consumption used in the process. This gives a baseline for the new alternatives, furthermore is the analysis used, for determine which type of boiler that is suitable for the abattoirs need for steam. The report is describing the annual saving with the use of heat recovered energy, and how the total consumptions are divided in to fossils fuels and heat recovered energy. The report also includes a suggestion, for how the abattoir in the future can organise more focus on energy saving. This can be done by implementing an energy management system, which is providing the tools to operate towards a more energy efficient site service department. The management part of implementing a new system is also described. By implementing a new system there will be some obligations, regarding the right leadership and the understanding of the process of change. Furthermore is it essential to give the right motivation to the workers Side 2 af 70

4 Indholdsfortegnelse Slagteriet i Spalding... 7 Problemformulering Baggrund... 8 Metode... 8 Afgrænsning... 9 Nuværende forsyning Damkedlerne Dampdannelse Tilført energi Forbrug Tilført effekt Nyttiggjort effekt Forbrugere tilknyttet dampsystemet Maskiner Skoldekabiner Hårstøderne Bakkevasker Kassevasker Ventilation Varmtvandsforbrugere C C C Data opsamling Vandmængder C C rengøring C Slagteri C Sterilisation Side 3 af 70

5 Opsummering Opvarmning af brugsvandet Temperaturdifferens ved forbrugeren Samlet gennemsnitligt effektoptag Placering af forbruget Nye alternativer til det eksisterende anlæg Dampgenerator Dampkedel Varmtvands produktion Varmtvands system Køleanlæg - forvarmning Flamberingsovn Udnyttelse Vandmængder Energibesparelse ved genvinding Besparelse ved reducering af vandforbruget Fremtiden Energiledelse Implementeringen af energiledelse Konklusion Perspektivering Bilag Bilag 1 Fødevandstemperatur Bilag 2 Gas Forbrug Bilag 3 Røggasanalyse Bilag 4 Nyttiggjort effekt Bilag 5 - Vandmængder Bilag 6 Effekt varmt vand Bilag 7 Effekt til maskiner Bilag 8 Opdeling af Nyttiggjort effekt/ varmegenvinding Side 4 af 70

6 Bilag 9 Mail: Dampgenerator vs. Dampkedel Bilag 10 Tal fra tilbud vedr. genvinding fra pre-chill Bilag 11 Gasforbrug flamberingsovn Bilag 12 Økonomisk besparelse Kildeliste Side 5 af 70

7 Forord Rapporten tager udgangspunkt i min praktikperiode, der er foregået på et slagteri i England. Rapporten omhandler udskiftning af slagteriets 2 gamle dampkedler. Det har været min opgave at sikre forbrugstal således, at det giver slagteriet indblik i deres behov. Ligeledes vil der i rapporten blive fremlagt potentialet for at genvinde energi fra slagteriets ene køleanlæg og flamberingsovn. Ydermere er der undersøgt, hvorledes slagteriet kan arbejde fremadrettet mod en mere energiøkonomisk drift af forsyningen til slagteriet ved hjælp af energiledelse. Side 6 af 70

8 Slagteriet i Spalding Slagteriet i Spalding er fra ca. år 1963 og blev overtaget af Dalehead Foods i år Da slagteriet startede, slagtede de svin, køer og lam, nu slagtes der kun svin. Det vil sige, at slagteriet gennem årene har skullet tilpasse sig de ændringer, der har været nødvendigt for at drive virksomheden. I dag beskæftiger slagteriet ca. 350 medarbejdere og slagter svin om ugen. Slagteriet har gennemgået en stor renovering og udskiftning af maskiner og udstyr for at leve op til de krav Waitrose 1 stiller. Grundet den store renovering og udskiftning af maskiner og udstyr, har der i denne periode ikke været fokus på vedligehold og optimering af det eksisterende anlæg, som leverer energi til at drive virksomheden. Slagteriet er på nuværende tidspunkt i gang med at møde kravene om udfasning af kølemidlet R22, dette betyder, at der er igangsat en installering af nyt køleanlæg, proces og rumkøling bestående af 2 anlæg. For at få en optimal slagtning af svinet findes der maskiner i slagteriet, der bruger damp og varmt vand. Til at levere dette bruges der to naturgasfyrede dampkedler fra Disse er de eneste kilder til opvarmning af vand og dampproduktion til slagteriet. Med det manglede fokus på vedligehold og optimering, betragtes damp/varmesystemet som i meget ringe stand. Det estimeres at kedlerne ikke kan godkendes til næste inspektion. Dette estimat bygger på udtalelser fra firmaet, der udførte sidste inspektion. Under sidste inspektion viste det sig, at kedlerne var ramt af kedelsten. Det resulterede i en omfattende og omkostningsfuld behandling af kedlerne. Dette gav anledning til etablering af nyt vandbehandlingsanlæg, som på nuværende tidspunkt er ved at blive installeret. For at holde regnskab med energien bruges der et webbaseret 2 program, CarbonDesktop. Dette program bruges af alle i Tulip LTD koncernen. CarbonDesktop drives af et eksternt firma Vergo. For at imødekomme Tulip LTD s krav vedr. mindre energiforbrug bruges programmet også til at sætte mål for virksomheden. Slagteriet i Spalding har svært ved at imødekomme kravende om mindre energiforbrug. Dette skyldes til dels de 2 ineffektive dampkedler og manglende overblik over forbruget af damp og varmt vand. 1 Dalehead Foods leverer ca. 75 % af deres produkter til Waitrose, som er en supermarkedskæde i UK 2 Ekstern database Side 7 af 70

9 Problemformulering Baggrund Dalehead Foods har ytret, at de ønsker at udskifte deres nuværende dampkedler med nye alternativer. De ønsker samtidig at få overblik over deres energiforbrug, således at de kan arbejde mere målrettet mod en energiøkonomisk drift af anlægget. Dette ønskes på baggrund af større fokus på energiforbruget i hele organisationen. Ydermere ønsker de at få belyst genvindingspotentialet i at udnytte spildvarme fra deres nye køleanlæg og flamberingsovn. Der kan derfor stilles følgende spørgsmål: Vil det være en økonomisk/teknisk fordel at installere nye alternativer til de eksisterende opvarmningskilder? For at besvare spørgsmålet, vil der gennem rapporten blive gennemgået følgende spørgsmål Hvor meget energi bruges der til opvarmning af varmt vand og maskiner i dag? Hvad kan der gøres for at minimere energiforbruget? Hvilke alternativer findes der til de 2 gamle dampkedler? Hvordan kan slagteriet arbejde fremadrettet imod en mere energiøkonomisk drift af anlægget? Metode Dette afsnit beskriver hvilke metoder, der er blevet brugt for at arbejde videnskabsorienteret med projektets problemstillinger. Forbrugsanalyse For at kunne fastlægge designdata for nye alternativer, har det været nødvendigt at analysere slagteriets nuværende forbrug. Da der er stor mangel på overvågning af anlægget, har det været nødvendigt at lave antagelser og alternative målinger. Disse antagelser er blevet taget på baggrund af min teoretiske viden, samt rådførende vejledning af personer med erfaring indenfor faget, især slagteribranchen. Alle antagelser er blevet mødt med kritiske øjne og bliver derfor antaget som valide. Målingerne er ligeledes mødt med kritiske øjne og hver måling vurderes Side 8 af 70

10 desuden ud fra min teoretiske viden samt rådførelse af personer med erfaring. De anvendte målinger betragtes derfor som valide. Valg af alternativer Der er blevet undersøgt hvorledes de udvalgte alternativer kan indgå i den daglige drift på slagteriet. Til at udpege et løsningsforslag, er der benyttet ekstern faglig viden omkring alternativerne. Herunder leverandører og personer med praktisk erfaring med disse. Disse informationer er blevet brugt til at opstille fordele og ulemper ved alternativerne. Potentialet ved genvindingssystemet For at fastlægge potentialet for udnyttelse af køleanlæggets spildvarme, er der blevet brugt tilbudsmateriale fra leverandøren, og det er dermed behandlet som retvisende for udregning af potentialet. Ved fastsættelse af potentialet fra flamberingsovnen, er der blevet brugt praktiske erfaringer fra personer med erfaringer med disse installationer. Det samlede potentiale er udregnet ved hjælp af termodynamiske teorier med omdrejningspunkt omkring opvarmning. Fremtiden Der er valgt at belyse, hvorledes slagteriet kan arbejde imod en energiøkonomisk drift af anlægget, med energiledelse. Til at beskrive elementerne i energiledelse er der taget udgangspunkt i den internationale standard DN/EN ISO : Ligeledes er der brugt teorier til at beskrive, hvilke overvejelser ledelsen skal have, ved en implementering af dette. Der er blevet taget udgangspunkt i motivationsteorier samt teorier omkring forandringsprocesser. Litteratur er fundet i bogen Organisation Videregående uddannelser brugt i undervisningen på Århus Maskinmesterskole. Afgrænsning Der vil af forbrugsanalysen ikke fremgå resultater af forbrugsdata på de individuelle dampforbrugende maskiner, da det ikke har været økonomisk muligt at fastsætte disse. Der vil ligeledes ikke blive taget højde for varmetab i distributionsnettet. Samt virkningsgrader ved opvarmningskilderne. Side 9 af 70

11 Ved udregning af potentialet for varmegenvinding fra køleanlægget og flamberingsovnen, vil der ikke forekomme målinger på eksisterende køleanlæg. Der bliver anvendt et tilbud, der er baseret på maksimal ydelse på køleanlægget. Der er ligeledes ikke taget målinger af røggassen på flamberingsovnen. Side 10 af 70

12 Nuværende forsyning Damkedlerne På slagteriet bruges der 2 dampkedler, der leverer energi i form af damp. Dampen bruges til opvarmningsformål af varmt vand. Der bruges også damp til forskellige steder i slagteriprocessen, herom senere. Disse kedler er derfor den centrale del af slagteriets energiforsyning, da der til slagteriet ikke kan undværes damp og varmt vand. De snart 30 år gamle kedler er af mærket Robey Lincoln og er af typen kanalrøgrørskedel. Kedlen er udført med 3 træk, for at få bedre udnyttelse af den varme røggas. Røggasens vej gennem kedlen er illustreret nedenfor (figur 2). Det ses at røggasen føres gennem det første træk (ildkanalen), hvorefter det via det indvendige vendekammer føres gennem andet træk (røgrør), hvorefter det via det udvendige vendekammer føres gennem det tredje træk, for til sidst at blive ledt til skorstenen. Figur 1 Dampkedlerne, (eget arkiv) Figur 2 - Princip skitse, kanalrøgrørskedel, (Sarco, u.d.) Side 11 af 70

13 Ildkanalen og røgrørene danner kedlens hedeflade. Det er her varmeovergangen fra forbrændingsprodukterne finder sted og giver mulighed for at fordampe vandet, der omgiver disse. Vandet som berører ildkanalen og røgrørene vil modtage varmen og dermed omdannes til damp, dette medvirker til en densitetsændring. Densiteten på den udviklede damp, vil være mindre end det omkringliggende vand, der vil dermed opstå en densitetsforskel, der danner en naturlig cirkulation i kedlen. Som det ses af skitsen ovenfor, vil dampen med den lave densitet stige opad og vandet med den store densitet bevæge sig nedefter. Når dampen når overfladen, vil den kunne frigives til dampsystemets forbrugere. For at holde den rigtige vandstand i kedlen, benyttes der fødevand, som bliver tilført via kedlens fødevandsventil. Dampmængden der forlader kedlen, må derfor være lig med den mængde, der bliver tilført i form af fødevand. (Rønbjerg, 2010) Dampdannelse Kedelvandet som bliver tilført kedlerne gennemgår 2 stadier, opvarmning og fordampning. Når vandet får tilført energi, vil der forekomme en opvarmning. Opvarmningen sker, indtil vandet når mætningstemperaturen. Mætningstemperaturen er afhængig af arbejdstrykket på kedlerne. Kedlerne på slagteriet har et arbejdstryk på 9,5 bar. Der kan ses rent teoretisk, hvad der skal til for at opvarme vandet til mætningstemperaturen ved 9,5 bar. Fødevandet til kedlerne har en temperatur på ca. 80 C 3, med en entalpi 4 på ca. 335 kj/kg. Under drift vil der være et tryk på 9,5 bar i kedlernes vand/damprum. Vandets første fase, opvarmningen, foregår altså ved et tryk på 9,5 bar. Vandets mætningstemperatur ved 9,5 bar er 178 C med en entalpi på 753 kj/kg. Dette medfører, at der skal Figur 3 -t h diagram opvarmningsforløb (Larsen, 2001) 3 Fastsat via temperaturmåling, se bilag 1 4 Entalpi Betegnes som vands varmeindhold. Værdier på vands/damps entalpi, kan findes i damptabeller og programmer der benytter disse. Der er i denne rapport blevet brugt programmet: Property calculator Side 12 af 70

14 bruges h fødevand h mætningstemperatur = 418 kj/kg til at bringe vandet til mætningstemperaturen. Denne energi kaldes væskevarmen h`. Når vandet har modtaget væskevarmen, for bringe vandets temperatur fra 80 C til mætningstemperaturen, vil en yderlig tilført varmemængde få vandet til at fordampe. Denne varme kaldes for fordampningsvarme. Fordampningsvarmen r er den energi, der skal bruges til omdanne vandet ved mætningstemperaturen til tør mættet damp. Det tørmættede damp vil have samme temperatur som vandet ved mætningstemperaturen. Entalpien på tør mættet damp h " er 2776 kj/kg. ved 9,5 bar. Der kan derfor beregnes størrelsen på fordampningsvarmen r = h " h` = 2023 kj kg. Figur 4 - t h diagram Fordampningsforløb, (Larsen, 2001) Da kedlens udformning gør, at damprummets højde er relativ lille og at dampen passerer vandets overflade inden udgangen til dampsystemet, vil dette bevirke at dampen er fugtig, når den forlader kedlen. Dette kaldes for våd, mættet damp h x. Da det ikke har været muligt, at måle tørhedsgraden på dampen der forlader kedlen, må det antages at dampen der forlader kedlen er tør, mættet damp. Som det ses af ovenstående skal vandet igennem 2 Figur 5 - t h diagram - Våd, mættet damp (Larsen, 2001) stadier for at fordampe. Den samlede energi der skal bruges for at omdanne fødevandet til damp kaldes dannelsesvarmen. Dannelsesvarmen er entalpiforskellen på tør, mættet damp og fødevandsentalpien. λ d = h tør,mættet damp h fødevand Med antagelsen om at kedlerne leverer tør, mættet damp skal der altså tilføres: λ d = = 2441 kj/kg fra kedlens hedeflade. (Larsen, 2001). Side 13 af 70

15 Tilført energi For at tilføre den energi der i form af varme omdanner vandet til damp, bruges der naturgas. Til at betegne hvor meget energi naturgassen indeholder, bruges dens brændværdi. Brændværdien er den mængde af energi, naturgassen afgiver ved forbrænding. Den opgives normalt i MJ/m3 n.der skelnes mellem 2 værdier nedre- og øvre brændværdi. Nedre brændværdi Naturgassens nedre brændværdi er den energi, der frigives ved en fuldstændigforbrænding og benyttes når det dannede vand under forbrændingen er på dampform. Øvre brændværdi Naturgassens øvre brændværdi er den energi, der frigives ved en fuldstændigforbrænding og ved at det dannede vand under forbrændingen er på væskeform. (Larsen, 1999) Kedlerne installeret på slagteriet udnytter den nedre brændværdi, da kedelkonstruktionen ikke tillader at udnytte varmen fra røggassen og derved forårsager, at det dannede vand i røggassen kondenserer. Til at tilføre denne energi bruges der brændere påmonteret kedlerne. Dampkedlerne er i dag udstyret med gasblæseluftbrændere. Disse brændere har påmonteret en ventilator, der sikrer den luftemængde, der skal bruges til forbrændingen. Gassen ledes igennem et brænderør, hvorefter den bliver blandet med luften. Gas- og luftblandingen blæses derefter gennem dyser på tværs af luftstrømmen, hvor luften og gassen yderligere blandes. Disse brændere er reguleret via en 2 trins regulering. Brænderen er i stand til at fyre med henholdsvis høj- og lav flamme. Ved et stigende dampbehov vil trykket i kedlen falde, herved er der behov for mere varme for at levere den damp, der skal bruges. I denne situation bruges høj flamme. Ved et mindre behov for damp vil behovet for varme ligeledes ikke være så stort, der fyres her med lav flamme. Slagteriet har som sagt 2 dampkedler, der skal sikre leveringen af damp. Den nuværende drift foregår ved, at den ene af de 2 kedler tager hovedlasten, dvs. at den altid kører med høj flamme, den anden kedel skifter således mellem høj og lav flamme. (Larsen, 1999) Side 14 af 70

16 Forbrug For at belyse hvor meget energi der bliver brugt til opvarmning af varmt vand og til dampdannelse, er der valgt at tage udgangspunkt i den totale energimængde, der bliver tilført slagteriets 2 dampkedler. Der er valgt at belyse energiforbruget på en normal produktionsdag, det bliver således muligt, at fastlægge en ydelse på de nye alternativer. For at få et mere præcist billede af forbruget, er der blevet behandlet forbrugstal i en periode på en uge. Der vil i rapporten blive fremlagt et gennemsnit af disse forbrugstal. Dette giver et billede af forbrugsmønstre og gennemsnitlige krav til nye alternativer. Grundet manglende måleinstrumenter er det valgt at dele forbrugsanalysen op i effektforbruget til opvarmning af varmt vand og effektforbruget tilført de dampforbrugende maskiner. Til at udregne effektforbruget til opvarmningen af vandet, er der blevet taget udgangspunkt i et registreret flow ved forbrugeren. Ved at kende flowet, vandtemperaturen tilført og den ønskede fremløbstemperatur ved forbrugeren, er det muligt at udregne et teoretisk effektforbrug. Det teoretiske effektforbrug trækkes således fra den totale nyttiggjorte effekt. Hermed vil forbruget til de dampforbrugende maskiner fremgå. Krav til ydelsen på de nye alternativer kan heraf belyses. Tilført effekt Det er valgt at se de 2 kedler som en samlet enhed. Gasforbruget for de 2 kedler er derfor lagt sammen og behandlet under ét. Herunder ses gasforbruget fordelt på timerne på en normal produktionsdag. Gasforbruget registreres i programmet CarbonDesktop i kwh, da gasmåleren måler mængden af naturgas omregnes denne. Der benyttes en omregnings faktor på 11. Det er muligt at belyse dette ved at anvende naturgassens nedre brændværdi, som kedlerne benytter, og ved at se på dette over en tidsperiode. Nedre brændværdi = kj/nm3 Tid = 3600 s/h Effekt = kwh Nm3 Der ganges altså med denne faktor på mængden målt af gasmålerene, der måler gasmængden tilført kedlerne. 5 Brændværdien kan variere i løbet af en periode. (center, u.d.) Side 15 af 70

17 00:00:00 01:00:00 02:00:00 03:00:00 04:00:00 05:00:00 06:00:00 07:00:00 08:00:00 09:00:00 10:00:00 11:00:00 12:00:00 13:00:00 14:00:00 15:00:00 16:00:00 17:00:00 18:00:00 19:00:00 20:00:00 21:00:00 22:00:00 23:00:00 kw Henning Mejlby Christensen Herunder ses det samlede gennemsnitlige forbrug på en normal produktionsdag. 3000, , , ,00 Gas forbrug 1000,00 Gennemsnit 500,00 0,00 Der tilføres i gennemsnit kwh på en normal produktionsdag. Forbrugstallene pr. time er lagt sammen, herved fås det samlede forbrug. (Se bilag 2 for værdier) Ud fra dette kan de væsentlige arbejdsprocesser belyses; 00:00 til 03:00 o Da der ikke foregår nogen aktivitet i dette tidsrum må dette betragtes som tab 03:00 til 06:00 (Opstart -stigende forbrug) o Vaskemaskinerne tages i brug o Temperaturen til sterilisatorerne oparbejdes o Temperaturen i skoldekabinerne oparbejdes 06:00 til 16:00 (Produktionstid - største forbrug) o Her bruges vand og damp til slagteriets processer o Diverse rengøring under produktionstiden 16:00 til 00:00 (Rengøring - Faldende forbrug) o Her foretages der rengøring af slagteriet Dette er sammenholdt med informationer fra slagteriets medarbejdere, hvorved det er valideret at arbejdsprocesserne forløber som ovenstående beskriver. Side 16 af 70

18 Nyttiggjort effekt Ved at kende den nyttiggjorte effekt, er det muligt at få et billede af det samlede behov, og dermed danne grundlag for nye alternativer. Der er derfor blevet undersøgt, hvilke muligheder der er for at få fastlagt dette. Det blev forsøgt at fastlægge den nyttiggjorte effekt ved hjælp af teorien bag dampdannelse. Ved at kende til fødevandstemperaturen, damp flowet samt arbejdstrykket på kedlen, ville det være muligt få et realistisk estimat på den nyttiggjorte effekt. Ved at kende massestrømmen af dampen muliggør dette, at udregne hvor stor en effekt der forlader kedlerne, og dermed fastsætte den effekt, der bliver brugt af slagteriet. Q Damp = m Damp λ d Da kedlerne ikke er udstyret med dampflowmålere, blev det undersøgt, hvorledes det var muligt at registrere flowet af fødevandet. Der er på fødevandstilførelsen monteret flowmålere, men pga. af en defekt var det det ikke muligt at benytte den ene af de 2 flowmålere. Det var ikke muligt at få tilsendt og monteret en ny, med den tid der var til rådighed. Der måtte derfor findes alternative veje for at fastsætte den nyttiggjorte effekt leveret til slagteriets forbrugere. Dette kunne gøres ved at fastsætte virkningsgraden på kedlerne, der blev derfor undersøgt mulighederne for dette. Forsyningsmesteren kunne oplyse, at de havde fået foretaget en røggasanalyse af kedlerne i forbindelse med kontrol af brænderne. Resultaterne af denne findes i bilag 3. Det ses af resultaterne at forbrændingsvirkningsgraden svinger afhængigt af, hvorledes der fyres i kedlen. Der er derfor valgt at tage gennemsnittet af resultaterne for at have noget gå ud fra. Den gennemsnitlige forbrændingsvirkningsgrad er beregnet til 82 %. Da denne virkningsgrad ikke tager højde for de tab som forekommer af varmetab er det antaget, at der går yderlige 5 % 6 tabt i form af dette. Dette giver derfor en udnyttelse af den tilførte effekt på 77 %. 6 Antaget værdi. Indeholder varmetab, damplækager, tab i systemet etc. Side 17 af 70

19 00:00:00 01:00:00 02:00:00 03:00:00 04:00:00 05:00:00 06:00:00 07:00:00 08:00:00 09:00:00 10:00:00 11:00:00 12:00:00 13:00:00 14:00:00 15:00:00 16:00:00 17:00:00 18:00:00 19:00:00 20:00:00 21:00:00 22:00:00 23:00:00 Henning Mejlby Christensen Den gennemsnitlige nyttiggjorte effekt vil derfor være: Nyttiggjort effekt = ,77 = kwh/dag , , , , , ,00 800,00 600,00 400,00 200,00 0,00 Totalt - nyttiggjort effekt Gennemsnit Nu kendes den gennemsnitlige nyttiggjorte effekt. Det er nu muligt at fordele denne på de forskellige forbrugere tilknyttet dampsystemet. 7 Se bilag 4 for Excel ark med værdier Side 18 af 70

20 Forbrugere tilknyttet dampsystemet Nu kendes den totale nyttiggjorte effekt tilført alle slagteriets forbrugere, der er tilkoblet dampsystemet, og det er nu muligt at få inddelt effekten på de forskellige forbrugere. Herunder illustreres det, hvorledes dampen bliver brugt i systemet. Som det ses af illustrationen, bliver der brugt damp til 4 forskellige maskiner brugt i slagteriet samt til luftopvarmning. Ydermere ses det at dampen forsyner 4 kilder, der opvarmer vand brugt på forskellige temperaturniveauer. I det følgende vil hver enkelt forbruger blive beskrevet således, at virkemåde og formål bliver belyst. Samtidig vil der fremgå, hvilke muligheder der har været for at fastlægge effektforbruget. Figur 6 - Fordeling af dampen, (eget arkiv) I det følgende er dampforbrugerne delt op i varmt vand og maskiner. Side 19 af 70

21 Maskiner Som det ses af skitsen ovenfor, bruges der damp til forskellige formål fordelt på 4 forskellige maskiner samt til opvarmning af ventilationsluft. I det kommende afsnit vil virkemåde og funktion af hver enkelt maskine blive gennemgået. Skoldekabiner For at løsne børster og klove på svinet bliver svinet ført igennem skoldekabinerne, som består af 7 sektioner, som hver har deres damp- og varmtvandsforsyning. I dampkabinen sikres en høj relativ fugtighed ved hjælp af det varme vand som sprayes ind i kabinen ved hjælp af dyser. Ved brug af damp sikres det at en temperatur på ca C opretholdes. Denne temperatur er vigtig i forhold til at fjerne børster og klove effektivt uden at skade overfladen af svinet. Denne proces bruger en del mindre vand end et traditionelt skoldekar. Som sagt bruges der varmt vand til at opretholde den relative fugtighed på et ønsket niveau. Temperaturen på vandet der bliver tilført er 60 C, vandet bliver via dyser sprayet ind i kabinerne. Til hver kabine sprayes der vand ind 2 steder. Der bliver ligeledes tilført damp til kabinerne. Dette sikrer at temperaturen holdes på det ønskede niveau. Figur 7 - Skoldekabine vand og damp tilslutning, (eget arkiv) Der gøres relativt lidt for at registrer forbruget af varmt vand og damp til denne maskine. Der er monteret manuelle flowmålere på den ene af de 2 tilgange af varmt vand. Side 20 af 70

22 Hårstøderne Hårstøderen har det formål at fjerne børster og klove fra svinet. Dette sker ved at svinet glider frem mellem 2 valser. For at effektivisere denne proces bruges varmt vand. På slagteriet i Spalding har de sat temperaturen til 57 C. På slagteriet i Spalding bruges der 2 hårstødere sat i serie. Opbygningen af disse er identiske. Under begge hårstødere er der placeret en buffertank på ca. 3 m 3. Disse er forbundet med en rørledning, således at niveauet holdes ens i begge tanke. Fra tanken føres Figur 8 Hårstøderne, (eget arkiv) der ved hjælp af en cirkulationspumpe varmt vand frem til hårstøderen, hvorefter det sprayes udover svinet. Vandet bliver leveret tilbage i tanken, hvorefter det igen bliver ført til hårstøderen. Dette giver en meget beskidt proces, størstedelen af hår og klove bliver transporteret væk på et transportbånd, som er placeret under hårstøderen. Vandet der bliver ført tilbage til tanken betragtes derfor som urent, da det ikke er alt, der kommer med transportbåndet. Der bliver derfor også sprayet rent 60 C varmt vand i maskinen, med det formål at holde maskinen ren under produktion. Til opfyldning af buffertanken bruges der ligeledes 60 C varmt vand. Til at holde temperaturen i tanken bruges damp som bliver tilført direkte i tanken. Denne proces styres ved hjælp af en temperaturtransmitter, der via en controller giver besked til en aktuator, der åbner ventilen til damptilførelsen. Tanken er ligeledes udstyret med niveautransmitterer, højog lav vandstand. Disse giver signal via controllere; ved høj vandstand skal ventilen lukkes og ved lav vandstand skal ventilen åbnes. Dette skal sikre at niveauet holdes konstant. Ydermere er der monteret et overløb i tanken. Dette har det formål at få en udskiftning af det beskidte vand samt sikre omgivelserne for en evt. overfyldning af tanken. Vandet i tankene bliver udskiftet hver uge. Side 21 af 70

23 Til denne maskine forefindes der ligeledes ikke påmonterede flowmålere på henholdsvis varmtvands- og damptilgangen. Bakkevasker Denne maskine har til formål at rengøre bakker, der bruges forskellige steder i processen. Denne opvaskemaskine får tilført damp og varmt vand. Dampen bruges til at opvarme vandet, der bliver brugt til at rengøre disse bakker. Opvarmningen sker gennem en spiral, der er placeret i maskinens tank. Dette gør, at der bliver ledt kondensat tilbage til forsyningen. Det er muligt at registrere forbruget af varmt vand tilført denne maskine, det er ligeledes ikke muligt at måle forbruget af damp til denne maskine. Kassevasker Med samme formål som bakkevaskeren, vasker denne maskine kasser, der bliver brugt til opbevaring af forarbejdet kød. Her bruges ligeledes varmt vand og damp. Det har også været muligt at registre forbruget af varmt vand tilført denne maskine. Vandet bliver ligeledes opvarmet via en spiral placeret i maskinens tank. Her er der er dog blevet foretaget ændringer ved spiralen. I stedet for at lade dampen passere spiralen, er der lavet huller i spiralen, således at dampen bliver tilført vandet i tanken direkte. Dette bevirker, at der Figur 9 Bakkevasker, (eget arkiv) Figur 10 - Kassevasker, (eget arkiv) ikke længere bliver tilbageført kondensat til forsyningen fra denne maskine. Side 22 af 70

24 Ventilation Der er til den urene slagtergang tilknyttet et ventilationssystem, hvori der er monteret en varmeflade. Denne varmeflade får tilført damp, således at den kolde ventilationsluft bliver opvarmet. Forsyningsmesteren kunne oplyse, at varmefladen sjældent bliver brugt. Her findes der ligeledes ingen påmonterede målere, der gør det muligt at registrere forbruget af tilført damp. Da varmefladerne sjældent er i brug, er der i dette projekt valgt ikke at behandle det yderligere. Varmtvandsforbrugere 40 C Til opvarmning af dette vand bruges en pladevarmeveksler, som er placeret i kedelcentralen. Vandet bliver brugt til sanitære forhold på fabrikken, såsom håndvaske og badefaciliteter. Temperaturen på vandet er styret af en reguleringsventil. Denne ventil er styret af trykluft. Når temperaturen kommer over eller under det ønskede setpunktet, vil ventilen åbne eller lukke, dette gør at der vil strømme damp i veksleren alt efter behovet. Figur 11 - Veksler til opvarmning af vand, placeret i kedelcentral, eget arkiv Side 23 af 70

25 60 C Det ses af figur 2, at der bliver produceret 60 C vand 2 steder på slagteriet. Størstedelen af vandet bliver opvarmet i en tilbygning til kedelcentralen, en container. I denne er placeret en veksler. Denne veksler har til formål at overføre den varme, som dampen indeholder til vandet. Som det ses af skitsen bruges den til forskellige formål i slagteriets processer, herunder rengøring, maskiner og forvarmning af vandet, der bruges til sterilisation. Da dette betragtes som en af de største forbrugere af vand, måtte det forventes, at det var muligt at konstatere forbruget af vand til denne. Dette var ikke tilfældet, da jeg gennemgik anlægget med forsyningsmesteren. Det var dog muligt at få installeret en vandmåler i forbindelse med idriftsætningen af slagteriets nye vandbehandlingsanlæg. Det er ved denne forbruger nu muligt at registrerer forbruget. Den anden opvarmningskilde findes i kedelhuset, hvor der bliver opvarmet vand i en varmtvandsbeholder. Dette sker ved samme princip, som ved en almindelig varmtvandsbeholder brugt i husholdningen, her bruges dog damp i stedet for varmt vand. Her opvarmes vandet via spiralen i beholderen, der vil derfor ske en varmeoverførelse og dampen vil blive til kondensat. Dette kondensat ledes tilbage til forsyningen. Vandet der bliver opvarmet i denne beholder bruges udelukkende til rengøringsformål. Figur 12 pladeveksler i container, (eget arkiv) Figur 13 Opvarmningskilde til rengøringsformål, (eget arkiv) Side 24 af 70

26 90 C Der skal bruges 90 C vand i slagteriet til at sterilisere knive som slagterne bruger. Kravet til temperaturen i sterilisatorerne placeret forskellige steder i slagteriet er 82 C. Vandet bliver opvarmenet fra 60 C til 90 C, som er placeret i kedelrummet. Vandet er forvarmet i veksleren der er placeret i containeren. Data opsamling Til at registrere forbruget af energi bruges der er en ekstern database, som er tilgængelig via en almindelig webbrowser. Programmet har fået navnet CarbonDesktop. Dette system er at finde tilknyttet til alle Tulip LTD fabrikker, herunder Dalehead Foods, som slagteriet er en del af. Det er ikke muligt at overvåge direkte forbrugstal. De data som hentes fra diverse målere på slagteriet bliver sendt via trådløse transmittere til en midlertidig database placeret på slagteriet, hvorefter de bliver sendt til hoveddatabasen, hvor programmet henter tallene fra. Dette medfører en forsinkelse på ca. 3 timer. Programmet bruges til at gøre data vedr. energiforbruget tilgængeligt på tværs af organisationen. Ligeledes bruges programmet til at anskueliggøre de fastlagte mål, vedr. energibesparelser ved de enkelte forbrug. Målene er fastlagt via regression. De data der har været tilgængelige via CarbonDesktop er behandlet som valide data. Hvor det har været muligt er alle data i rapporten hentet fra dette program. Side 25 af 70

27 Vandmængder I dette afsnit analyseres varmtvandsforbruget. Der vil blive set på vandmængderne, der bliver brugt på de forskellige temperaturniveauer. Dette giver mulighed for at udregne et teoretisk effektforbrug, der bruges til at opvarme vandet. Samtidig belyser dette forbrugsmønstrene ved forbrugerne. Som vist i tidligere afsnit bruges vandet til forskellige formål, analysen af forbruget bliver inddelt herefter; 40 C 60 C brugt til rengøring 60 C brugt til slagteriets processer 90 C brugt til sterilisation Der vil fremgå fremgangsmåde for fastsættelse af forbruget af vandet under hver sektion af ovenstående. 40 C 8 Som det fremgår af figur 2, bliver vandet brugt til hygiejnefaciliteter, altså håndvaske og badefaciliteter. Nedenfor vises en principskitse af målerplaceringen. Figur 14 - Måler placering, (eget arkiv) Som det ses af skitsen, giver resultatet af aflæsningen ikke et reelt billede af forbruget. Det har derfor været nødvendigt at foretage en antagelse vedrørende cirkulationsmængden. Da cirkulationspumperne ikke er regulerede, må det antages, at der cirkuleres den samme mængde i 8 Se bilag 5 for Excel ark med værdier Side 26 af 70

28 00:00:00 01:00:00 02:00:00 03:00:00 04:00:00 05:00:00 06:00:00 07:00:00 08:00:00 09:00:00 10:00:00 11:00:00 12:00:00 13:00:00 14:00:00 15:00:00 16:00:00 17:00:00 18:00:00 19:00:00 20:00:00 21:00:00 22:00:00 23:00:00 m3/h Henning Mejlby Christensen cirkulationsledningen uanset forbruget. Da cirkulationspumperne er i drift alle ugens dage, er det antaget at målingen udenfor produktionstid giver cirkulationsmængden. Dagene brugt til fastlæggelse har været lørdag og søndag. Cirkulationsmængden er fastsat til 5,9 m3/h. Forbruget er således fastlagt: V 40 C = V aflæst V antaget cirkulationsmængde C forbrug Gennemsnit Max Her ses forbruget på en normal produktionsdag. Der kan fastlægges følgende data ud fra dette: Tabel 1 - Data Gennemsnits forbrug pr. dag 32,5 m3/dag Største flow 4,4 m3/h 60 C rengøring 9 Det ses af figur2, at opvarmningen af rengøringsvandet finder sted 2 steder. Her er det muligt ved hjælp af allerede monterede flowmålere at fastlægge forbruget, der bliver brugt til rengøring af slagteriet. Forbruget er således fastlagt: V 60 C rengøring = V HTpumpe Kedelhus + V HTpumpe grøn container 9 Se bilag 5 for Excel ark med værdier Side 27 af 70

29 00:00:00 01:00:00 02:00:00 03:00:00 04:00:00 05:00:00 06:00:00 07:00:00 08:00:00 09:00:00 10:00:00 11:00:00 12:00:00 13:00:00 14:00:00 15:00:00 16:00:00 17:00:00 18:00:00 19:00:00 20:00:00 21:00:00 22:00:00 23:00:00 m3/h Henning Mejlby Christensen C Rengøring Gennemsnit max Tabel 3 Data Gennemsnits forbrug pr. dag 82 m3/dag Største flow 14 m3/h 60 C Slagteri 10 Som det ses af skitsen nedenfor, har det været muligt at fastlægge det samlede forbrug af 60 C varmt vand brugt til forvarmning af 90 C varmt vand brugt til sterilisation, højtrykspumpe placeret i containeren. Figur 15 - Måler placering, (eget arkiv) Forbruget er således fastlagt: 10 Se bilag 5 for Excel ark med værdier Side 28 af 70

30 00:00:00 01:00:00 02:00:00 03:00:00 04:00:00 05:00:00 06:00:00 07:00:00 08:00:00 09:00:00 10:00:00 11:00:00 12:00:00 13:00:00 14:00:00 15:00:00 16:00:00 17:00:00 18:00:00 19:00:00 20:00:00 21:00:00 22:00:00 23:00:00 m3/h 00:00:00 01:00:00 02:00:00 03:00:00 04:00:00 05:00:00 06:00:00 07:00:00 08:00:00 09:00:00 10:00:00 11:00:00 12:00:00 13:00:00 14:00:00 15:00:00 16:00:00 17:00:00 18:00:00 19:00:00 20:00:00 21:00:00 22:00:00 23:00:00 m3/h Henning Mejlby Christensen V 60 C slagteri = V Aflæst,tilgang 60 C varmeveksler V HTpumpe grøn container V 90 C sterilisation C Slagteri Gennemsnit max Tabel 4 Data Gennemsnits forbrug pr. dag 145 m3/dag Største flow 12 m3/h 90 C Sterilisation 11 Det har været muligt at aflæse forbruget til denne proces via allerede monterede flowmålere C Gennemsnit max Tabel 5 - Data Gennemsnits forbrug pr. dag 70 m3/dag Største flow 6 m3/h 11 Se bilag 5 for Excel ark med værdier Side 29 af 70

31 Opsummering 12 Det er nu muligt ud fra ovenstående dataindsamling at konstatere, hvorledes det varme vand er fordelt på de forskellige temperaturniveauer. Information vedr. mængderne bruges til at sætte krav til de nye alternativer. Forbrugsmønstrene belyser, hvor der er mulighed for at lave eventuelle forbedringer. Herunder ses de gennemsnitlige vandmængder brugt på de forskellige temperaturniveauer: Tabel 6 Vandmængder fordelt på formål 40 C 32 m3/dag 60 C Rengøring 82 m3/dag 60 C slagteri 145 m3/dag 90 C 70 m3/dag I alt 329 m3/dag Det ses af illustrationen nedenfor, hvorledes vandmængderne er fordelt på det totale varmtvandsforbrug på alle temperaturniveauer. % af totalt varmtvand 90 C 21% 40 C 10% 60 C rengøring 25% 60 C slagteri 44% Som det fremgår bruges næsten 70 % af vandmængderne på 60 C varmt vand. Det er her, det største potentiale for eventuelle optimeringsindsatser måtte være. Det er samtidig her, der er det 12 Se bilag 5 for Excel ark med værdier Side 30 af 70

32 største potentiale til at benytte varmegenvinding fra slagteriets processer, herom senere. Vandmængderne bruges ligeledes til at fastsætte det effektbehov der er nødvendigt, for at opvarme dette til de ønskede temperaturniveauer. Opvarmning af brugsvandet Som beskrevet i det ovenstående, sker opvarmning af brugsvandet 4 steder på slagteriet. Princippet bag opvarmningen er det samme. Opvarmningskilderne bruger dampens varmeenergi til at opvarme vandet til den ønskede temperatur. Den energi der skal overføres til vandet kan udtrykkes ved formlen: Q Vand = m vand c vand Δt Hvor; m vand = Massestrømmen af vand [ kg s ] kj c vand = Vandets varmekapacitet [ kg C ] Δt = Temperaturforskellen på tilgang og afgang [ C] Hvis det antages at denne overførelse sker uden tab til omgivelserne, vil den energi som dampen overfører gennem hedefladen til vandet være: Q damp = m damp (h 2 h 1 ) Hvor; m damp = massestrømen af damp h 1 = tilgangs entalpien h 2 = afgangs entalpien Da der altid vil foregå en varmeoverførelse til omgivelserne og dermed et tab, skal den energi der tilføres være højere end det egentlige behov, dette kan udtrykkes således: Side 31 af 70

33 Q Vand = Q damp η Det har dog ikke været muligt at fastlægge virkningsgraden på opvarmningskilderne. Det er derfor antaget at effektbehovet for opvarmningen af vandet, er den effekt der bliver tilført af dampen. Det kan udtrykkes således; Q Vand = Q damp Som det ses af analysen af forbruget, har det været muligt at logge flowet af vandet på de forskellige temperaturniveauer. Dette gør det muligt ved hjælp af den ønskede temperatur at fastsætte et billede af den effekt, der skal tilføres vandet og dermed, hvor meget effekt dampen skal levere til opvarmningen af vandet. Følgende data er blevet brugt ved alle forbrugere: Indgangstemperatur = 13 C ρ vand 13 C = 995,7 kg m3 Temperaturdifferens ved forbrugeren 40 C Selvom den ønskede temperatur er 40 C, blev det via en temperaturmåling fastsat at veksleren ikke kunne levere den ønskede temperatur. Den maksimale udgangstemperatur på veksleren er blevet fastsat til 35 C. I og med veksleren ikke kunne leverer den ønskede fremløbstemperatur, blev det anbefalet at se nærmere på dette. Dette kan skyldes 2 ting: At veksleren er underdimensioneret, således at der løber alt for store vandmængder gennem denne. Eller det kan også være, at vekslerens hedeflade er minimeret pga. af tilkalkning. Det blev derfor anbefalet at få veksleren afkalket. Dette kunne ikke udføres pga. den begrænsede tid. Der er derfor valgt at arbejde med en fremløbstemperatur på 35 C. Dette giver hermed en temperaturdifferens på 22 C. Side 32 af 70

34 60 C Her er der valgt at udregne effekten ud fra den ønskede fremløbstemperatur på 65 C. Temperaturen på 65 C sikrer at der er 60 C ved forbrugeren. Denne temperatur er fastlagt af forsyningsmesteren. Dette giver hermed en temperaturdifferens på 52 C 90 C For at sikre den nødvendige temperatur på minimum 82 C ved forbrugeren er setpunktet på fremløbet sat til 90 C. Varmtvandsbeholderen har en tilgangstemperatur på 60 C, som bliver forvarmet i veksleren i containeren. Da der bruges flowdata fra de forskellige formål, er der valgt at se på hele effektoptaget af forbrugeren, altså en opvarmning fra 13 C til 90 C. Herved en temperaturdifferens på: 77 C Som det ses bruges vandet uafhængigt af hinanden, det vil sige effektbehovet for opvarmningen også sker uafhængigt af hinanden. Der er derfor valgt at se på det samlede effektbehov, der er for opvarmningen. Side 33 af 70

35 00:00:00 01:00:00 02:00:00 03:00:00 04:00:00 05:00:00 06:00:00 07:00:00 08:00:00 09:00:00 10:00:00 11:00:00 12:00:00 13:00:00 14:00:00 15:00:00 16:00:00 17:00:00 18:00:00 19:00:00 20:00:00 21:00:00 22:00:00 23:00:00 Henning Mejlby Christensen Samlet gennemsnitligt effektoptag 13 Da det ikke har været muligt med energimåling ved de ovenstående forbrugere, er der i dette afsnit valgt at udregne et teoretisk effektoptag. Da forbruget på de forskellige temperaturniveauer ikke er konstant, vil effektoptaget ligeledes ikke være konstant. Der er derfor udregnet et samlet effektoptag i en periode på en time. Dette belyser det samlede effektbehov i perioden. Effektoptaget er udregnet ud fra flowet og ved de fastsatte temperaturforskelle. Til at fastlægge effekten er denne betragtning foretaget: Q = m c Δt [ kg kj K s kg K = kj s ] Dette belyser, hvor meget effekt der skal tilføres vandet ved opvarmning til den ønskede udgangstemperatur. Herunder ses det samlede effektoptag fordelt på et døgn Samlet effektoptag - Varmtvand Effekt gennemsnit Det samlede gennemsnitlige effektoptag er: kwh. Ydermere belyser dette den maksimale ydelse, som der skal bruges til at opvarme vandet på de forskellige temperaturniveauer. 13 Se bilag 6 for Excel ark med værdier Side 34 af 70

36 00:00:00 01:00:00 02:00:00 03:00:00 04:00:00 05:00:00 06:00:00 07:00:00 08:00:00 09:00:00 10:00:00 11:00:00 12:00:00 13:00:00 14:00:00 15:00:00 16:00:00 17:00:00 18:00:00 19:00:00 20:00:00 21:00:00 22:00:00 23:00:00 00:00:00 01:00:00 02:00:00 03:00:00 04:00:00 05:00:00 06:00:00 07:00:00 08:00:00 09:00:00 10:00:00 11:00:00 12:00:00 13:00:00 14:00:00 15:00:00 16:00:00 17:00:00 18:00:00 19:00:00 20:00:00 21:00:00 22:00:00 23:00:00 Henning Mejlby Christensen Placering af forbruget 14 Ved at kende effektforbruget til opvarmningen af det varme vand, er det nu muligt at give et billede af, hvorledes effekten bliver fordelt på henholdsvis maskiner og varmt vand. Her benyttes den tidligere udregnede totale nyttiggjorte effekt. 2000,00 Totalt - nyttiggjort effekt 1500, ,00 500,00 Gennemsnit 0,00 Ved at trække effektforbruget for det varme vand fra den totale nyttegjorte effekt giver dette, hvor meget der er tilbage til de dampforbrugende maskiner. Effekt til maskiner = Nyttiggjort effekt Effekt varmtvand Effekt til maskiner = kwh kwh = kwh 1000,00 900,00 800,00 700,00 600,00 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 0,00 Effekt til maskiner Gennemsnit 14 Se bilag 7 for Excel ark med værdier Side 35 af 70

37 Nu er den totale nyttiggjorte effekt placeret på henholdsvis maskiner og varmt vand. Der kan nu gives et billede af, hvorledes fordelingen finder sted. Tabel 2 Fordeling af den nyttiggjorte effekt 15 Totalt kwh 100% Varmt vand kwh 66 % Maskiner kwh 34 % Fordeling af effekt Maskiner 34% Varmt vand 66% Der kan ud fra effektforbruget fastsættes et krav til den største gennemsnitlige ydelse på de nye alternativer. Til at fastlægge ydelsen bruges det største forekommende forbrug set over en tidsperiode på 1 time. Dette er gjort både til opvarmning af vand og til de dampforbrugende maskiner. Dette kan udtrykkes ved denne formel Ydelse = Effektforbrug tid Tabel 3 Krav til gennemsnitlig max ydelse = kw [ kwh h ] Varmt vand Maskiner 1400 kw 888 kw 15 Se bilag 8 for Excel ark med værdier Side 36 af 70

38 Nye alternativer til det eksisterende anlæg Det er valgt, pga. af rapportens omfang, at arbejde videre med analysens værdier. Det er anbefalet slagteriet, at der skal laves en yderligere analyse af forbruget med henblik på at nedbringe dette. Det estimeres at der er stor mulighed for at opnå en reduktion af forbruget, da der ikke har været fokus på dette tidligere. Det kræver dog at slagteriet ofrer både tid og penge på at analysere, hvor der ligger potentielle reduktioner, der i sidste ende bidrager med en mere energiøkonomisk drift. Da udskiftningen af de 2 gamle dampkedler er et stort og omfattende projekt, er der i denne rapport valgt at gennemgå de væsentlige krav der er stillet i samarbejde med slagteriet, for at få den bedst mulige løsning for slagteriet. Disse krav er listet nedenfor Stabil drift Kedeltype Brug af varmegenvinding For at imødekomme disse krav, undersøges der hvilke muligheder, der findes på markedet. Der er undersøgt muligheder for at danne den damp, der skal bruges på slagteriet. Det er valgt at belyse, hvilken kedel der egner sig bedst til slagteriets behov. Der findes adskillige kedeludformninger. Der er i denne rapport valgt at se på 2 forskelige typer, herunder den traditionelle kanalrøgrørskedel og en dampgenerator. Dalehead Foods har haft gode erfaringer med en dampgenerator, denne er dog blevet brugt i mindre skala med én tilkoblet forbruger. For at belyse hvilken kilde slagteriet skal bruge til dampdannelse, er det valgt at se på fordelene og ulemperne ved de 2 forskellige kedeludformninger. Side 37 af 70

39 Dampgenerator Til at belyse fordele og ulemper ved dampgeneratoren, er der søgt information omkring dette. Denne information er søgt gennem Torben Andersen 16, energichef hos Danish Crown, der både har egne erfaringer samt gode kontakter i branchen. Herunder er oplistet fordele og ulemper ved en dampgenerator: Tabel 4 Fordele og ulemper ved en dampgenerator Fordele Hurtig opstart Minimalt krav til pasning Størrelse Kan placeres tæt på forbrugeren således at distributionstabene minimeres Kan let opstilles i serie, således en hurtig indkobling af ny generator kan finde sted, ved havari. Billig i indkøb Ulemper Lille vandvolumen/damprum Svært ved at håndtere svingende forbrug Dyr i reparationer Krav til udblæsning (20 min. Pr. dag) Som det ses af ovenstående fordele og ulemper, har dampgeneratoren visse fordele, der kan opfylde nogle af kravene der er stillet. Pga. af dampgeneratorens forholdsvis lille vandvolumen er det muligt at lukke den ned, når der ikke er behov for damp i slagteriet. Ligeledes stilles der ikke samme krav til kedelpasning, som der gør ved en traditionel dampkedel. Grundet størrelsen og den relative billige indkøbspris, muliggør dette at indkøbe en ekstra, der kan stå som standby. Dog er der også nogle ulemper ved anvendelse af denne type. Grundet det lille damprum vil dampgeneratoren have svært ved at håndtere en svingende belastning. Det er anbefalet at bruge en dampgenerator med et stabilt behov for damp. 16 Se bilag 9 for mail korrespondance Side 38 af 70

40 00:00:00 01:00:00 02:00:00 03:00:00 04:00:00 05:00:00 06:00:00 07:00:00 08:00:00 09:00:00 10:00:00 11:00:00 12:00:00 13:00:00 14:00:00 15:00:00 16:00:00 17:00:00 18:00:00 19:00:00 20:00:00 21:00:00 22:00:00 23:00:00 Henning Mejlby Christensen Dampkedel Herunder er oplistet fordele og ulemper ved en kanalrøgrørskedel: Tabel 5 Fordele og ulemper ved en Kanalrøgrørskedel Fordele Stort vandvolumen/damprum Kan håndtere svingende forbrug Stabil Ulemper Stilstands tab Langsom opstart Krav til kedelpasning (minimum 72 timer) Da kedlen kan indeholde en større vandmængde muliggør dette, at udnytte den som en buffer. Dette gør at dampkedelen kan bruges til et svingende dampbehov. Der vil forekomme store stilstandstab, fordi kedlen ikke i praksis vil blive lukket ned, når behovet for damp ikke er til stede. Dette skyldes den store vandmængde i kedlen. Som det ses af den indledende analyse af forbruget, forekommer der et svingende behov for damp til maskinerne på slagteriet. 1000,00 800,00 600,00 400,00 200,00 0,00 Effekt til maskiner Gennemsnit Det anbefales derfor at vælge en kanalrøgrørskedel, til at dække slagteriets svingende behov for damp. For at imødekomme kravet om minimal kedelpasning, kan kedlen udstyres med en række sikkerhedsforanstaltninger, der muliggør, at der ikke er behov for pasning i op til 72 timer. Det er muligt at udnytte røggasen fra kedlen således at den samlede virkningsgrad bliver bedre. Side 39 af 70

41 Varmtvands produktion Slagteriet ønsker at opdele dampproduktionen og varmtvandsproduktionen. Dette kan gøres ved at installere en kedel med formålet at opvarme vand, her minimeres temperatur og tryk. Dette kan give en besparelse i sig selv, da varmetabet ikke vil være så højt sammenlignet med et dampanlæg. Ligeledes elimineres regulerings problematikken der ligger i at opnå den korrekte kondensering af dampen. Der stilles heller ikke de samme myndighedskrav til anlægget, da der ikke arbejdes med de samme tryk som ved dampanlæg, herunder, pasning, materialer osv. Dette giver økonomisk gevinst i form af indkøb af komponenter og i form af vedligeholdelsesomkostninger. Varmtvands system Varmtvandssystemet kan opbygges således, at det bliver muligt at udnytte noget af den energi, der bliver betragtet som tab. Det er muligt at udnytte spildvarme fra slagteriets køleanlæg samt flamberingsovn. Der vil i dette afsnit blive undersøgt potentialet i at udnytte disse 2 anlæg. Køleanlæg - forvarmning Der er her valgt at tage udgangspunkt et i tilbud givet til Dalehead Foods ang. varmegenvinding på det nyetablerede køleanlæg, pre-chill, se bilag 10. Der bruges 3 oliekølede skruekompressorer til at levere den ønskede kuldeeffekt brugt til slagteriets køletunnel. Det er her muligt at anvende den varme, der bruges for at køle disse kompressorer, ydermere kan kondensatorvarmen benyttes. Som det ses af tilbuddet på billaget, er det muligt at opvarme ca. 30 m3/h vand fra 10 C til 36 C, ved en effekt på ca. 900 kw. Herunder mulighed for opvarmningen: Figur 16 - Kølekompressorer Pre-chill, (eget arkiv) Tabel 6 Potentiale ved benyttelse af køleanlæg Type Primær temp. C Køleanlæg Sek. temp. C Brugsvand Vandmængde m3/h Ydelse kw Kondensator 26 til til Oliekøl 44 til til Mulig udnyttelse - 10 til Side 40 af 70

42 Flamberingsovn Det er ligeledes muligt at udnytte varme fra flamberingsovnens varme røggas. Her er det ifølge Torben Andersen muligt at udnytte ca. 40 % af den tilførte energi, som naturgassen indeholder. Pga. af røggassens høje temperatur er det muligt at levere varmt vand op til 95 C. For at fastlægge hvor meget energi der kan leveres til opvarmningen af varmt vand, er der blevet analyseret på gasforbruget tilført ovnen. Det ses af bilag 11, at der på en normal produktions dag bruges i gennemsnit: kwh i en periode på 9 timer. Tabel 7 Potentiale ved benyttelse af flamberingsovn Gennemsnitlig Forbrug kwh Gennemsnitlig effekt 1545 kw Mulig udnyttelse 618 kw Figur 17 - Flamberingsovn fyret med naturgas, (eget arkiv) Side 41 af 70

43 Udnyttelse For at fastlægge potentialet for udnyttelsen af disse 2 anlæg, skal der kigges nærmere på hvilke parametre, der spiller ind ved drift af disse, herunder kan oplistes; Driftstidspunkter Effekt begrænsninger Da disse 2 anlæg er afhængige af hinanden, skal der undersøges, hvornår effekten er til rådighed. Da der i det ovenstående beskrevne kan ses, at der forekommer begrænsninger i form af ydelsen på anlæggene, skal det undersøges, hvilken af disse der er den dimensionerende. Tabel 8 - Driftstider Anlæg Tidsperiode Køleanlæg Flambering Køleanlægget er i drift fra kl , det er altså muligt at benytte varme fra anlægget i denne periode. Flamberingsovnen er i drift fra kl , hvorved det bliver muligt at udnytte røggasen. Det er altså i perioden fra kl.06-14, hvor det er muligt at generere varmt vand ved den ønskede temperatur. Det undersøges hvilket af de 2 anlæg, som skal være den dimensionerende. Herunder ses beregning af udgangstemperaturen på kredsen fra flamberingsovnen. Her regnes med den fulde kapacitet fra køleanlægget. Tabel 9 Udregning af udgangstemperatur på flamberingsovnens kreds Mængde massestrøm Indgangs temp. Udgangs temp. Ydelse m3/h kg/s C C kw Køleanlæg 30,00 8,33 10,00 36,00 907,56 Flamberingsovn 30,00 8,28 36,00 53,81 618,00 Det ses af udregningen ovenfor at udgangstemperaturen ikke når den ønskede temperatur på 65 C. Dette skyldes den store vandmængde. Side 42 af 70

44 Det vil derfor ikke være muligt at opnå den ønskede temperatur, hvis køleanlægget er den dimensionerende del. Herunder er der vist forholdende, ved at gøre flamberingsovnen til den dimensionerende del. Tabel 10 Udregning af vandmængder samt krav til ydelse til køleanlæggets kreds Mængde massestrøm Indgangs temp. Udgangs temp. Ydelse m3/h kg/s C C kw Flamberingsovn 18,42 5,09 36,00 65,00 618,00 Køleanlæg 18,42 5,12 10,00 36,00 557,25 Ved at lade flamberingsovnen være den dimensionerende del, ændres parametrene for køleanlæggets kapacitet. Køleanlægget skal kunne levere en ydelse på 557,25 kw. Her ses, hvad der kan udnyttes ved brug af flamberingsovnens fulde potentiale og en minimering af ydelsen fra køleanlægget Tabel 10 - Totalt Potentiale Samlet ydelse Driftstid Flow Vandmængde Temperatur Potentiel genvinding kw Timer M3/h M3 C kwh/dag Total , Side 43 af 70

45 Vandmængder Som det ses af ovenstående beregninger, er det muligt at opvarme 165 m3 65 C varmt vand, i tidsperioden Som det også frem går af analysen vedr. vandforbruget, bruges der i gennemsnit 227 m3 60 C varmt vand om dagen på slagteriet. Det er altså muligt at levere 72 % af denne mængde via genvindingen fra køleanlægget og flamberingsovnen. Det skal dog sikres at slagteriet har mulighed for at benytte denne mængde, derfor ses der hvordan fordelingen kunne finde sted. Tabel 11 Nuværende forbrug fordelt i tidsrum 00:00 til 06:00 06:00 til 14:00 14:00 til 00:00 I alt 60 C Rengøring C slagteri :00 til 06:00 Som det fremgår af potentiale udregningen er det ikke muligt at genvinde varmt vand i denne periode. 06:00 til 14:00 Det er her muligt at benytte varmegenvinding til at levere 65 C varmt vand. 14:00 til 00:00 I dette tidsrum er der ikke mulighed for at anvende vandet direkte Det ses af ovenstående tabel, at der bruges 93 m3 60 C varmt vand i tidsperioden 06:00 til 14:00. Det vil her være muligt at bruge det genvundne varme vand direkte til dets formål. Dette betyder, at der her nu udnyttes ca. 56 % af det genvundne varme vand. For at udnytte det fulde potentiale er det nødvendigt, at se på hvorledes de resterende 72 m3 kan udnyttes. Der kan til dette formål installeres en akkumuleringstank, der kan opbevare den mængde, der ikke er behov for i tidsperioden 06:00 til 14:00. Ved at installere en akkumuleringstank er det muligt at dække behovet med 67 % i perioden 14:00 til 00:00. Side 44 af 70

46 Energibesparelse ved genvinding Ved at genvinde fra køleanlægget og flamberingsovnen er det muligt at dække en del af det samlede effektbehov. Den genvunde energi bruges til opvarmning af vand brugt til rengøringsformål og til forbruget i slagteriet. Den genvunde energi fjerner dermed noget af behovet til opvarmning af det varme vand. Herunder ses hvilke behov der nu findes for opvarmningen af vandet. Tabel 12 % del af det samlede behov 17 Totalt behov kwh/dag 100 % Varmtvands behov efter kwh/dag 36 % genvinding Maskinernes Behov kwh/dag 34 % Potentiel genvinding 9400 kwh/dag 30 % Som det ses er det muligt at reducere det samlede effektbehov med ca. 30 % og minimere effektbehovet til opvarmningen af vandet med ca. 45 %. Dette medfører en økonomisk gevinst i form af en besparelse af den tilførte effekt. Nedenfor vises udregningen af den årlige gevinst. Det skal dog bemærkes at besparelsen er fastsat efter den nuværende tilførte effekt. Tabel 13 Økonomisk besparelse 18 MWh/dag MWh/år Kr./år Totalt Tilført 40, , ,2 Behov = Tilført * η 31, ,68 Genvunden energi 9, ,00 Nyt behov 21, ,68 Nyt Totalt tilført 28, ,72 Besparelse 12, , ,18 17 Se bilag 8 for fordeling 18 Se bilag 12 Side 45 af 70

47 Besparelse ved reducering af vandforbruget. Som det ses af forbrugsanalysen, bruges der store mængder af opvarmet vand. Den største mængde er brugt ved temperaturen 60 C. Da der ikke har været fokus på energi optimering, må det antages, at der ved gennemgang og implementering af vandbesparende løsninger ved de enkelte forbrugere kan foreligge en direkte besparelse i denne reduktion. Det kan ses, hvad der rent teoretisk kan opnås ved en reduktion af forbruget af 60 C varmt vand. Man kan forestille sig et scenarie med en besparelse på 1 m3 varmt vand ved temperaturen 60 C. Vandet skal opvarmes fra 13 C til en fremløbstemperatur på 65 C. Med en varmefylde på 4,19 kj/kg* C. Der regnes med en masse fylde på 995,7 kg/m3 vand. Energibehovet for opvarmningen kan udtrykkes således: Q = 995,7 4,19 (65 13) = kj For at omregne dette til et forbrug divideres der med 3600 s/h. Dette giver besparelsen i kwh kj 3600 s/h = 60,2 kwh pr. m3 v. 65 C Dette er behovet for opvarmningen. Da energien producres i kedlen, skal kedlens virkningsgrad også tages i betragtning, der skal derfor produceres mere end behovet. Besparelse = Behov η Med den nuværrende virkningsgrad kan der opnås en besparelse på: Besparelse = 60,2 = 78,26 kwh pr. m3 v. 65 C 0,77 Med en antaget gaspris på 0,35 kr/kwh giver dette en økonimisk besparelse på Besparelse = 0,35 78,26 = 27,4 kr. pr. m3 v. 65 C Ligeledes forekommer der en besparelse, ved at der ikke skal betales for vandmængden samt for afledningsafgifting. Side 46 af 70

48 Fremtiden Som det ses af den indledende forbrugsanalyse, er det svært at få en direkte indikering af energiforbruget. Det er nødvendigt at have overblik over forbruget, da dette er den væsentlige indikator på, hvorledes energien bliver brugt og dermed synliggøre, hvor der er mulighed for forbedring. Da der er mange forskellige forbrugere tilkoblet slagteriet, er det nødvendigt at behandle dette systematisk. Et værktøj til at behandle dette kunne være energiledelse. Energiledelse er et værktøj, der bruges af virksomheden til at forbedre den samlede energipræstation og dermed forbedre energieffektiviteten, energiudnyttelsen og energiforbruget. Energiledelse Energiledelse er et redskab der kan bruges af alle virksomheder, der ønsker at nedbringe deres energiforbrug og dermed nedsætte udledningen af drivhusgasser og andre miljøpåvirkninger. Det bidrager ligeledes til en økonomisk besparelse for virksomheden. For at implementeringen af energiledelse bliver en succes, kræver det, at både ledelse og medarbejdere har den rette motivation for at gennemføre en systematisk energiledelse. Energiledelsens elementer findes i den internationale standard DS/EN ISO : 2011 Figur 18 - Model for ISO energiledelsessystem, (standard, 2011) Side 47 af 70