Bachelorprojekt Elvirasminde A/S Optimering af dampproduktion. Aarhus Maskinmesterskole Juni 2014 Mikael B. Jakobsen

Transkript

1 Bachelorprojekt Elvirasminde A/S Optimering af dampproduktion Aarhus Maskinmesterskole Juni 2014 Mikael B. Jakobsen

2 Forfatter Mikael B. Jakobsen Studienummer A11018 Projekttitel Optimering af dampproduktion Projekttype Bachelorprojekt - BA 2014 Fagområde Termiske maskiner Uddannelsessted Aarhus Maskinmesterskole Vejleder Jesper Nielsen Dato for aflevering 2. juni 2014 Antal normalsider 36,5 Forside Udviklet af Lokalenergi Underskrift

3 Abstract The objective of this report is to analyze the present oil fired boiler operating conditions, and its main consumers for potential energy savings. The aspirations of this report are also that it could be an eye-opener for the energy savings that could be realized by analyzing and optimizing - or perhaps even replacing current energy source. Through visits and conversations with the operation department at Elvirasminde A/S questions have been raised - concerning the steam production and its consumers. The main concern is the oil fired boiler energy consumption, operating cycle and energy output - compared to the actual energy demand in the sugar boiling process. The analysis is primarily based on quantitative inductive data collected from installed measurement devices and historic data stored in databases. Of qualitative data the field observations and discussions with the personnel can mentioned. Furthermore offers are retrieved and data through suppliers and other third parties in the field. Through the analysis it was found that a smaller oil fired boiler together with technical pipe insulation can save the company a great deal of money.

4 Indholdsfortegnelse 1. Forord Indledning Læsevejledning Problembeskrivelse Problemformulering Afgrænsning Metode Empiri Procesanalyse Agaropløsning Invertsukkertopløsning Glukosetanke og Sukkersiloer Sukkerkoger Æggeblanderi Kombinatorproces Fremstillingsprocessen Dampproduktion Dampsystemet Brændstofforbrug Fødevand Kedlens energibalance Kedelbesigtigelse og vedligehold Efterskrift til kedelbesigtigelse Kedelvedligehold... 35

5 7. Analyse af primær dampforbrugere Sukkerkoger - beholdere Metode Autograv Sucrotwist/varmeveksler Fordampningskammer Damprør Energibehovet til kogningsprocessen Sammenfatning for afsnit 6 og Delkonklusion for afsnit 6 og Kravspecifikation Analyse af optimeringsforslag Mindre oliekedel Oliekedel VS Biogas fyret kedel Teknisk isolering af damprør Brændstofbesparelse Økonomi Delkonklusion for afsnit 9.1 og Diskussion af fejlkilder og metode Konklusion Efterskrift Bibliografi... 65

6 1. Forord Projektet er udarbejdet i forbindelse med det afsluttende 9. Semester på maskinmester uddannelsen - på Aarhus Maskinmester skole. Praktikken, som har været grundlæggende for projektet, har foregået hos Lokalenergi. Lokalenergi er etableret i 2002 i et samarbejde mellem Galten Elværk, Østjysk Energi, Viby El- værk og Brabrand El- selskab. Fra juni 2014 fusionerer disse fem selskaber og vil fremover hedde Aura energi. Afdelingen jeg har været en del af, består af energi- og miljøspecialister, som varetager opgaver inden for optimering af energiøkonomi i virksomheder, energiovervågning, energimærkning osv. Igennem Lokalenergi og i samråd med min kontakt person Claus Götke fik jeg hurtigt kontakten til Thorild Skov - driftsansvarlig hos Elvirasminde A/S. Efter første møde og en rundvisning på fabrikken blev der dannet et overblik over mulige problemstillinger. Jeg fandt det spændende at undersøge, hvorvidt dampproduktionen tilvejebringes så energieffektivt som muligt - i forhold til det i processen primære energiforbrug. Elvirasminde A/S er en forholdsvis stor producent af flødeboller bl.a. Samba flødeboller. I dag beskæftiger de ca. 35 medarbejdere med en gennemsnitlig produktion på 1.5 million flødeboller om dagen, hvormed jeg fandt et energisyn relevant. Slutteligt skal der lyde en stor tak til de ansatte hos Lokalenergi for deres behjælpsomhed under praktikforløbet. Desuden vil jeg rette en stor tak til følgende personer: Thorild Skov - Driftsansvarlig hos Elvirasminde A/S Peter og Kristian Buch fra E-TEK for udarbejdelse af tilbud, samt besvarelse af spørgsmål. Karin Farstrup - Food Scientist hos Nordic Sugar A/S Peter Transøe - Chocotech Jesper Nielsen - Lærer og vejleder på Aarhus Maskinmesterskole Søren Moulvad - Bosch Thermotechnology Side 1 af 66

7 2. Indledning Hos Elvirasminde A/S forbruges der store mængder af energi til opvarmning af de til processen tilførte ingredienser. Opvarmningen sker primært ved hjælp af damp - produceret af en oliefyret kanalrørskedel. Ingredienserne bliver undervejs blandet med vand og opvarmet til 115,6 grader celsius - for til sidst at opnå en flydende masse, der i sidste step blandes med æggeopløsningen i en kombinator, og derved transformeres til den hvide skum i flødebollen. For at realisere denne proces og få et anvendeligt produkt anvendes der en gennemstrøms trykkoger, hvor opvarmningsmediet primært er damp produceret af kedlen. Da der løbende arbejdes for at nedbringe energiforbruget til produktion ønskes det i denne rapport at belyse energiforbruget til kedlen, samt energibehovet til processen. Derudover stræbes der i bachelorprojektet efter at anskueliggøre om der foreligger muligheder for energimæssige optimeringer. For at kunne løse denne opgave kræves der en analyse af den nuværende driftssituation. Til baggrund for denne analyse vil der indgå valg af metode, som skal være retningslinjen for behandlingen og indsamlingen af empiri. Dette vil blive gennemgået mere detaljeret i metode afsnittet 3.4, sammen med den bagvedliggende teori. Data vil blive tolket og gengivet i rapportens forløb. Formålet med bachelorprojektet er først og fremmest at afslutte maskinmesterstudiet tilfredsstillende. Jeg ønsker at vise, at der kan drages paralleller mellem erfaringer, praktiske kompetencer og teoretisk viden. Endvidere skal undertegnede kunne identificere og analysere problemstillinger, der har central relevans til professionen som maskinmester. Dog er hovedformålet med denne rapport, at komme med løsningsforslag til de i problemformuleringen stillede spørgsmål. Mine forhåbninger til projektets forløb og rapportens resultater er, at Elvirasminde A/S vil anvende nærliggende rapport, som øjenåbner for de energimæssige besparelser, der kan realiseres ved at analysere og optimere, måske endda erstatte, nuværende energikilde. Derudover forventer jeg at tilegne mig mere indsigt i energirådgivning, håndtering af relevant måleudstyr og analyse af større procesanlæg. Side 2 af 66

8 3. Læsevejledning Medmindre andet er udtrykt, henvises der til de respektive bilag i en parentes Bilag(##), hvor der refereres til bilagsmappe. Kildehenvisninger er styret af Words automatiske kildehenvisning jf. Harvard-metoden og benyttes ved enhver brug af kilder. Ved brug af billeder og figurer, vil der i billedteksten være kort forklaring, kildehenvisning, samt skrevet modificeret af forfatter, hvis det er tilfældet. Tabeller er hentet fra Excel, hvor der i tabelteksten vil være en kort forklaring af indholdet. Fodnoter er anvendt til korte forklaringer af fagudtryk eller forkortelser. Endvidere vil der i fodnoten være refereret til hentede resultater fra foregående afsnit, samt henvisninger til tabeller i termodynamik bogen. I tabel (8) s. 55 er der dog henvist til et bilag i fodnoten. Bilag vil, som sagt være sorteret i nummereret rækkefølge i bilagsmappen - i henhold til rapportens henvisninger og anvendelse. Engelske udtryk er markeret med kursiv. For inspiration til nærværende rapport er anvendt Rapportskrivning - en vejledning for AAMS 5. udgave Januar Side 3 af 66

9 4. Problembeskrivelse Hos Elvirasminde bestod det forhenværende sukkerkogeranlæg af et dampopvarmet kar, hvor vand og ingredienserne blandes under opvarmning. Forholdet mellem vand og tørstof var 37 % tørstof og 63 % vand. Denne proces blev antaget at være betydelig energikrævende grundet den manglende isolering og kontrol af processen. I den forbindelse blev der i 2010 investeret i et nyt sukkerkogeranlæg af mærket Chocotech, der i stedet for det gamle sukkerkoger anlæg principielt fungerer, som en gennemstrøms trykkoger - væsentlig mere energi- effektiv. Generelt er det de samme processer, som det forhenværende anlæg dog med en formindsket andel af vand. Der blev i kortlægning af energibesparelsen taget udgangspunkt i den formindskede vandmængde, som skulle fordampes i processen. Dette gav en vurderet besparelse på kwh. Kedelanlægget, der producerer den anvendte damp, er af typen LOOS UL-S-IE 2000 med en kapacitet på 1600 kg/h og et konstruktionstryk på 10 bar. Fyringsmediet til kedelanlægget er af typen: Basis fyringsolie. Den er indkøbt i 2005 og derfor dimensioneret efter den forhenværende sukkerkoger. Dampen til processen afsættes primært i sukkerkogeren, samt damp-tracing 1 på diverse produktrør. Driftsansvarlig Thorild Skov konstaterer, at dampanlægget er nedreguleret til 30 % last svarende til ca. 3,8 bar og ca. 141,7 grader celsius. Der er derfor i drifts/vedligeholdelse afdelingen rejst tvivl om, hvorvidt kedelanlægget er for stort, i forhold til den i processen krævede energimængde. Dette vil være omdrejningspunktet for det videre praktikforløb, samt kortlægningen af den til kedelen ind fyrede effekt - og det nuværende energibehov i processen. 1 Opvarmning af produktrør Side 4 af 66

10 4.1 Problemformulering Der vil i det følgende, på baggrund af ovenstående problembeskrivelse, blive udarbejdet en problemformulering, der vil være udgangspunktet for bachelorprojektet. Igennem energiscreeningen af det samlede system og sparring med de ansatte energirådgivere hos praktikstedet Lokalenergi, er der udover hovedspørgsmålet opstået flere underspørgsmål. Hovedspørgsmål: o Hvor stort er energibehovet til processen og hvordan bør denne tilvejebringes? - Med processen menes der processen i sukkerkogeren Underspørgsmål: o Hvor stor er kedlens indfyret energi, tabt energi og udnyttet energi? o Hvad er besparelsen ved at erstatte nuværende kedelanlæg med en mindre oliefyret kedel? o Hvad er besparelsen ved at isolere de resterende damprør? - Med resterende damprør menes der damprør på sukkerkoger, produktrøret samt afgreningen til damprørs-tracing fra reservoiret til kombinator. o Hvilken energikilde vil være mest fordelagtig at erstatte kedelanlægget med? - Med energikilde menes der et mindre kedelanlæg eller vedvarende energikilde. Side 5 af 66

11 4.1.2 Afgrænsning Der afgrænses fra den sekundære opvarmningsproces, som bearbejdningen af fedt og olie. Dette begrundes med, at det ikke indgår i dampsystemet. Der er i rapporten afgrænset fra en analyse af opvarmningsbehovet til agar kogeriet og invert kogerriet, da disse ifølge driftspersonalet er anset for værende ubetydelige. Rapporten afgrænses fra en yderligere analyse af varmevekslingen imellem den varme brugsvandstank og fjernevarmesystemet. Dette skyldes manglende forudsætninger, men til dels også omfanget af den nærmere analyse og problematikker i dette. Rapporten afgrænser sig fra den fremtidige daglige produktionsplanlægning, da dette ville være en problemstilling i sig selv, hvilket tidsmæssigt ikke er muligt igennem praktikforløbet. Endvidere afgrænses der fra at forbedre nuværende drift, som regulering af brænderen. Dette skyldes at den i forvejen er nedreguleret og der ikke ønskes en yderligere redegørelse. Der afgrænses fra en yderligere analyse af den specifikke varmekapacitet på de forskellige sukkeropløsninger, samt dybere indsigt i den kemiske baggrund. Dette skyldes at baggrunden og nødvendig data ikke er tilgængelig. Ydermere afgrænses der fra omkostninger og dimensionering af eventuelle damprør ved installering af den nye energikilde. I analysen af beholdere afgrænses der fra udregningen af det eksakte varmegennemgangstal, da de praktiske forudsætninger ikke er tilgængelige. Rapporten vil primært være afgrænset til at omhandle de primære forbrugere af dampen, energibehovet fra forbrugeren, forslag til en mindre oliefyret kedel, samt minimere varmetabet fra dampsystemet. På baggrund at dette, vil der i beregningerne, primært blive lagt vægt på de førnævnte forbrugere samt optimeringsforslag. Dette er valgt i samråd med driftspersonalet. Side 6 af 66

12 4.1.3 Metode Følgende afsnit beskriver de metoder og empiri, der er anvendt igennem projektet. For at besvare hovedspørgsmålet samt kortlægge de stillede underspørgsmål jf. problemformulering - vil der blive anvendt en positivistisk tilgang til projektet. Positivismen ønsker at skabe så sikker viden som muligt. Hellere en lille kerne af sikker viden end store mængder af løse antagelser. Erkendelsen er enten empirisk og bygger på viden igennem de fem sanser eller logisk: at 2 plus 2 er 4 (Thurén, 2007) Ydermere beskriver positivismen, at vi ikke skal hengive os til løse spekulationer, men i stedet kritisk undersøge alle påstande og iagttagelser og støtte os til kendsgerninger, som vi med rimelig sandsynlighed kan anse for sikre. I forlængelse af ovenstående har jeg i projektet valgt at drage slutninger på baggrund af Induktion, som bygger på empirisk fakta - netop: At drage generelle slutninger ud fra empiriske fakta (Thurén, 2007). For at kunne bruge de empiriske data til at drage sine slutninger efter induktive analyser, er det dog vigtigt at klarlægge, hvordan man er kommet frem til den indsamlede empiri. Dette er synliggjort i det følgende. Nogle data er nødvendige at måle fysisk på anlægget, hvor andre er historisk lagrede data eller data indhentet igennem dialoger med personalet og andre oplyst af tredjeparter. De relevante områder at indhente data fra er, ud fra problemformuleringen, følgende: Driftsomkostninger på nuværende kedel Kedlens producerede energi og sukkerkogerens energibehov Sukkerkogerens driftsbetingelser, samt processens mængder For at få et realistisk billede af driften vil de nye målinger ske ved almindelig driftstid - svarende til en 7,5 timers arbejdsdag. Procesmålingerne vil ske ved anvendelse af gennemtestet og godkendt måleudstyr udlånt af Lokal energi for så vidt muligt at udelukke fejlmålinger. Nogle af målingerne er udført over en tidsperiode for at få en så valid måling som muligt. Side 7 af 66

13 For at få klarlagt, hvor effektiv kedlen er, vil der blive indhentet data til beregning af indfyret, tabt og/eller udnyttet energi. Da der er olieforbrugsmåler på kedlen, som aktiveres når brænderen aktiveres, vil der blive hentet lagret data på fyringsolieforbruget fra denne. Oliens bestanddele fremgår af røggasanalysen udført af Weishaupt og udleveret af driftspersonalet - hvorfor oliens nedre brændværdi beregnes ud fra analysen. Fødevandspumpen er frekvensreguleret, hvorfor det har været yderst relevant at fastlægge driftstiden og det regulerede omdrejningstal - dette er gjort ved hjælp af Grundfos R100 udlæser. Efterfølgende vil der blive monteret et manometer på sugesiden af pumpen, der sammen med det i forvejen monterede manometer vil give en indikation af differenstrykket og derved trykhøjde. Data på pumpe og pumpekurve vil blive hentet igennem dialog med Grundfos. Energioptaget på kondensatet vil blive udlæst ved hjælp af Kamstrup udlæser. Til bestemmelse af temperatur på fødevandet til kedelanlægget og rumtemperatur i henholdsvis kedelrummet og kogerummet, er der anvendt tinytag temperaturlogger. Dele af kedlens energitab kan bestemmes ved hjælp af røggasanalysen. Resterende antages. Der indhentes data på ingrediensernes mængder tilføjet til processen vha. styrepanelet. Temperaturer i processen hentes fra sukkerkogerens styringssystem ingrediensernes temperaturer er målt med et digital termometer udlånt af laboratoriet. Yderligere data på ingredienserne vil blive hentet ved leverandøren. Ved hjælp af ovenstående data er det muligt at opstille en energibalance på kedlen, samt beregne indfyret energi og tabt energi og derudfra dampenergien. Dernæst sukkerkogernes energibehov, for efterfølgende at sammenligne disse to for slutteligt, at kunne konkludere, om energien bliver tilvejebragt på mest optimale måde. For at udarbejde løsningsforslag vil der blive indhentet data og tilbud på relevante produkter til erstatning af nuværende energikilde. Side 8 af 66

14 4.1.4 Empiri Jeg har i projektet hovedsagligt indsamlet empiri ved hjælp af den kvantitative induktive undersøgelsesmetode, da det er nye målinger på anlægget, samt lagret data hentet hos Elvirasminde A/S. Ydermere er der hentet data igennem leverandører og andre tredjeparter på området. Af kvalitativt data kan nævnes de feltobservationer samt dialoger med personalet, der er gjort igennem kortlægningen af de forskellige processer, hvor de enkelte data fortolkes ud fra den sammenhæng de indgår i. Da man aldrig kan være helt sikker på om den indsamlede data er sand er der ifølge Thurén ved kvantitative, induktive undersøgelser to vigtige forhold man skal være opmærksom på: Validitet og Reliabilitet Validitet: Vil sige, at der bliver målt det, som ønskes målt. Reliabilitet: Vil sige, at en undersøgelse er udført korrekt. (Thurén, 2007) For at sikre den højeste reliabilitet har jeg inden anvendelse af målerudstyret læst tilhørende brugsvejledninger igennem. For at sikre så høj en validitet som muligt har jeg ved første screening kortlagt, hvilke målinger der var relevante at inddrage for at kunne besvare projektets spørgsmål. Der vil i rapportens forløb, hvor det har relevans, blive synliggjort, hvilke overvejelser der er gjort for at sikre ovenstående. Teorien omkring energiformer og energitransformation har primært indgået i kortlægningen af sukkerkogerens aktuelle energibehov, samt bestemmelse af kedelanlæggets energibalance. Af anvendt materiale er der under maskinmesterstudiet tilegnet færdigheder indenfor de førnævnte teorier, som understøttes af udvalgt litteratur primært: o Termodynamik (Lauritsen, et al., 2007) o Pumpedrift & Energi (Heilmann, 1999) De fleste beregninger vil være udført i Excel, så det er muligt at gengive eller rette disse, hvis der i fremtiden skulle opstå store ændringer i produktionen. Side 9 af 66

15 5. Procesanalyse I det følgende afsnit vil de enkelte processer bag fremstillingen af en flødebolle blive belyst. Der tages udgangspunkt i chokoladeproduktion, hvorefter de øvrige delprocesser vil blive gennemgået for slutteligt at ende ved fremstillingsprocessen. Der kører i dag optil 5 produktionslinjer, men igennem løbende besøg, er der maks. registreret 4 producerende linjer. Da der i problemformuleringen tages udgangspunkt i sukkerkogningen, markeret med rødt, samt dampproduktionen hertil, vil disse blive nærmere analyseret i afsnit 6 og 7. Der er igennem de efterfølgende delafsnit taget udgangspunkt i følgende kilde (Weldingh, 1999) Undtaget afsnit sukkerkoger. Der vil derudover være nogle tilføjelser i form af nærmere uddybning af sukkeringredienserne, samt modificering af figurer og ændringer af temperaturer. Figur (1) giver et overblik over, hvordan en flødebolle bliver fremstillet fra start til slut, samt illustrerer produktionsflowet igennem processen. Figur 1 Viser Procesflowdiagram over produktionen (energisynsrapport 1999) modificeret af forfatter Side 10 af 66

16 5.1 Chokoladeproduktion Der anvendes årligt ca. 750 tons chokolade i produktionen. Chokoladen anvendes som overtræk, og der produceres både hvid og mørk chokolade. Produktionen er skitseret på figur (2) Figur 2 viser Procesflowdiagram, Chokoladefremstilling (energisynsrapport 1999) I knetteren blandes de forskellige ingredienser som, fedt/olie, kakao, sukker, og chokolade. I denne proces tilføres der ingen varme. Efter at de førnævnte ingredienser er blandet i knetteren, granuleres massen til pulverform i et valseværk. De pulveriserede ingredienser transporteres nu videre til lille conze, hvor massen, smeltes under omrøring. Smeltningen sker ved hjælp af kappevarme - produceret på elopvarmede vandcirkulerende anlæg. Den store conzes opgave er at øge tørstofindholdet i chokoladen, hvilket gøres ved at fordampe vandet fra massen. Dette tager lidt under et døgn, hvorefter produktet pumpes videre til tank 4. Her anvendes der også kappevarme, på samme måde som i den lille conze. I tank 4 opbevares chokoladen i optil 24 timer, hvorefter det tilføres forbrugstankene 1,2, og 3. Side 11 af 66

17 5.1.2 Agaropløsning Agar er et til dels anvendt fortykningsmiddel i fødevareindustrien. Det er bl.a. udvundet af forskellige rødalger og horntang. Selv i små koncentrationer kan agar danne en fast gel. Agar opløses ved ca. 85 grader celsius og danner igen en gel når det når under 35 grader celsius (Den store danske, 2014). Grundet disse forudsætninger er det nødvendigt at opvarme før det tilføres sukkerkogeren. Figur 3 Viser Blandekar, Agaropløsning (eget arkiv) Agaropløsningen anvendes som delingrediens i sukkerkogeren. Som illustreret på ovenstående figurer(3) og (4) fremstilles agar ved at det koges op med vand under omrøring. Efterfølgende ledes opløsningen til en tank på 1. sal, hvor det opbevares ved en temperatur på ca. 53 grader celsius, indtil sukkerkogeren kræver det. Temperaturen på opløsningen agar og det efterfølgende delafsnit omhandlende invertopløsningen er bestemt ved hjælp af et digital termometer venligst udlånt af laboratoriet hos Elvirasminde A/S. Da laboranten anvender dette i deres test arbejde og analyser anses det for værende troværdigt. Dog er der målt flere gange i løbet af dagen for at få en så nøjagtig måling så mulig se figur (5). Figur 4 Viser Procesflowdiagram, Agaropløsning (energisyns rapport 1999) temperatur påført af forfatter Figur 5 viser måling af temperaturer på opløsninger(eget arkiv) Side 12 af 66

18 5.1.3 Invertsukkertopløsning Invertsukker er en blanding af lige dele glukose og fruktose, som der bl.a. også kan spores i honning. Det dannes ved at spalte sucrose(sukker) med enzymet invertase. Det anvendes ofte i fødevareindustrien, som her, flødebolle produktionen. Dette grundet den høje sødeevne. Invertsukker anvendes ligeledes som en delingrediens i sukkerkogningsprocessen (Den store danske, 2014 ). Figur 7 Viser Procesflowdiagram, invertsukkeropløsning, (energisynsrapport 1999) temperatur påført af forfatter Figur 6 Viser Blandekar, invertsukkeropløsning, (eget arkiv) Som illustreret på figur (6) og (7) fremstilles opløsningen af invertsukker ved at invertin, sukker og vand koges op under omrøring. Ligesom agaropløsningen transporteres opløsningen videre til en tank på 1. sal. I blandekaret omrøres NH3 -sukker, sukker, invert og vand til det har en ensartet masse. Processen omtales ofte som karamel farvning En kort teknisk baggrund kan udtrykkes som følgende: NH3 -sukker: Er en basisk ammoniak forbindelse, der sammen med vand danner ammonium. Ivertin: Er et enzym der tvinger sukker til at binde sig med vand og derved danne invertsukker. Når disse ingredienser har skabt deres forbindelser og varmes op - dannes altså denne invertopløsning. Efter opløsningen sendes det videre til kogning efter behov. Da en yderligere analyse af de enkelte ingredienser ikke indgår i problemformuleringen, vil dette ikke blive analyseret yderligere (Dictionary.com, 2009) (Center for science in the public interest, 2014). Side 13 af 66

19 5.1.4 Glukosetanke og Sukkersiloer I henhold til mailkorrespondance se bilag (1.0) med Karin Farstrup fra Nordic Sugar A/S blev det bestemt at der er tale om glukosesirup. Glukosesirup udvindes af hvedestivelse og er ikke ligeså sød som almindelig sirup og anvendes ofte i slik. Glukosen bliver leveret og opbevaret i nogle store tanke se figur (8) Hvad angår glukosen holdes denne, ifølge kogningspersonalet, på ca. 53 grader celsius - ligesom de førnævnte opløsninger. Glukosen anvendes også efter behov videre til sukkerkogningen. Sukkeret opbevares i nogle kæmpe siloer se figur(9) og (10), som løbende tankes op af Nordic Sugar A/S. Efter behov bliver sukkeret, ved hjælp af kapselblæseren, ført videre til dagstankene på 1. sal - og igen tilført kogningen efter behov. Sukkeret opbevares ved ca. 23 grader celsius - målt med tinytag temperatur logger, se bilag(1.1) Figur 8 Viser glukosetankene (energisynsrapport 1999) temperatur påført af forfatter Figur 9 Viser procesflowdiagram, sukker siloer og dagstanke (energisynsrapport 1999) temperatur påført af forfatter Figur 10 Viser en sukkersilo med tilhørende kapselblæser (eget arkiv) Side 14 af 66

20 5.1.5 Sukkerkoger Figur 11 Viser procesflowdiagram, princip skitse af sukkerkoger (Chocotech 2010, modificeret af forfatter) Sukkerkogeren fungerer, som et kontinuerligt kogeanlæg - varierende efter den daglige produktion, dog maks [kg/h]. Dampen strømmer ind i den (røde streng) ved en temperatur på 141,7 grader celsius. I punkt 1. Autograv, forarbejdes og opvarmes ingredienserne (sukker 23 grader, agaropløsningen, invertsukkeropløsningen, glukose alle 53 grader, og vand 45 grader celsius), under omrøring, til 60 grader celsius. Opvarmningen er damp, som igennem en dampkappe, markeret med rødt, overfører varmeenergien. Yderligere er den udstyret med vejeceller, der igennem SIEMENS PLC vejestyringen, styrer og vejer hvert batch alt efter det ønskede. Figur 12 Viser sukkerkogeren (eget arkiv) Kondensatet ledes ud i siden via den (grønne streng). Den opvarmede masse transporteres igennem den (gule streng) via en vingepumpe og videre til punkt 2. buffertanken. I punkt 2. buffertanken holdes den opvarmede masse på 60 grader celsius, under omrøring. Dette gøres ved hjælp af Side 15 af 66

21 FJV 2, som cirkulerer i en kappe omkring beholderen - markeret med orange. I punkt 3. Sucrotwist/veksler tilføres massen i bunden og dampen tilføres i toppen. Det er i denne modstrømsveksling af temperaturen stiger fra 60 til 115,6 grader celsius. Udover temperatur stigning er det også i denne proces at vandet afdampes, så det ønskede tørstofindhold opfyldes. Da dampens temperatur ved tilgang er ca grader celsius er der på veksleren monteret en ventil der automatisk regulerer damptrykket alt efter den i fordampningskammeret ønskede temperatur, som i dette tilfælde er ca. 115,6 grader celsius. Kondensatet ledes ud i bunden via den (grønne streng). Punkt 4. Fordampningskammer. Slutteligt bliver opløsningsmassen transporteret videre til fordampningskammeret, hvor massen holdes varm inden afgang til reservoiret på 1. sal og efterfølgende kombinatoren. Det er også i denne proces at afdampningen fra opløsningen tilgår et ventilations udtag i toppen af beholderen. Udtaget ses på figur (11) til højre for produktrøret. Beholderen holdes varm af en damptilslutning fra Sucrotwisten. Bemærk at de forskellige strenge, som er indtegnet på figur (11), blot er for at give et bedre overblik over processen. En yderligere analyse af behovet til sukkerkogeren samt tabet til omgivelserne fremgår i afsnit 7. Nedenstående figurer viser henholdsvis styrepanelet og fordampningskammeret med den flydende opløsning. Figur 13 Viser styrepanelet på sukkerkogeren (eget arkiv) Figur 14 Viser fordampningskammeret med den flydende opløsning(eget arkiv) 2 Varmt fjernvarmevand Side 16 af 66

22 5.1.6 Æggeblanderi Æggeblanding er en væsentlig ingrediens ved fremstilling af flødeboller. Blandingen består i dag af æggepulver, valnin, mælkesyrer, saft og diverse smagsstoffer. Man anvender i dag æggepulver da det bl.a. er nemmere at transportere, samt nemmere at få leveret. Figur 15 Viser procesflowdiagram, æggeblanderiet (energisynsrapport 1999, modificeret af forfatter. Figur 16 viser æggepulver blæseren. (eget arkiv) I processen vist på figur(15) blandes ingredienserne til en ensartet opløsning. Æggepulveret bliver transporteret via. æggeblæseren vist på figur(16). Den færdige blanding bliver herefter transporteret videre til æggekarret, for slutteligt at blive tilført i kombinatorprocessen. Side 17 af 66

23 5.1.7 Kombinatorproces I kombinatoren tilføres alle ingredienserne, som er blevet bearbejdet i sukkerkogeren, samt i æggeblandingen. Den flydende masse fra sukkerkogeren bliver opbevaret i et isoleret kar på 1. sal inden det fortsætter til kombinatorene. Produktrøret fra sukkerkogeren og op til det isolerede reservoir er opvarmet ved damp-tracing. Det samme er gældende for rørføringen fra reservoiret og ud til kombinatoren. Da produktrøret ikke er isoleret, vil der i afsnit 9.2 foreligge en analyse af et muligt løsningsforslag med tilhørende besparelses potentiale. Figur 17 Viser procesflowdiagram 4 kombinatorer (energisynsrapport 1999) Figur 18 Viser en kombinator (eget arkiv) Det er her i kombinatoren at den hvide skummasse i flødebollen bliver til. Dette sker under et tryk på ca. 5 bar. Simplificeret vil man kunne antage at den fungerer, som et stort piskeris. Køleanlægstilgangen på maskinen har til formål at køle stemplerne. Hvorimod på rørføringen fra kombinatoren til røregryderne føder køleanlægget en kølespiral, som skal nedkøle skummassen fra ca. 110 grader celsius til ca grader celsius. Side 18 af 66

24 5.1.8 Fremstillingsprocessen Sidste punkt i fremstillingen er, hvor den endelige flødebolle bliver til. Der kan produceres op til 6 proceslinjer, dog vil det i dag typisk være 4 linjer, hvor det også vil være udgangspunktet i afsnit 7. Alt efter, hvilken type flødebolle der produceres, kan der på en produktlinje være optil 12 boller i en række. Produktionen er en kontinuerlig fremadskridende proces, hvor der på en kiksbund formes en skumbolle, der efterfølgende overtrækkes med chokolade og eventuelt kokos alt efter det ønskede produkt. Inden pakning nedkøles flødebollerne i en køletunnel. Figur 19 Viser procesflowdiagram fremstilling, en produktionslinje (energisynsrapport 1999, modificeret af forfatter) I dag er støberen og røremaskinen en samlet enhed, hvor skummassen bliver ensartet og formet til den ønskede form. Forbåndet transporterer flødebollerne videre til chokolademaskinen. Chokolademaskinen overtrækker flødebollerne med chokolade, der sprayes over bollerne. Det overskydende chokolade recirkuleres og genanvendes i sprayenheden. På Kokosbåndet tilføres der kokos, hvis ønsket. Opfyldningen af kokos foregår manuelt. I køletunnelen nedkøles bollerne til ca. 6 grader celsius. Figur 20 Viser produktionslinjen med køletunnel (eget arkiv) Figur 21 Viser pakke processen (eget arkiv) Side 19 af 66

25 6. Dampproduktion Da der i foregående afsnit blev belyst, hvorledes processen bag produktionen af en flødebolle forløber sig, vil der i det følgende foreligge en analyse af dampsystemet, nuværende kedels brændstofforbrug, fødevandstilførelsen og kedlens dampenergi. Herefter vil der være et delafsnit omhandlende deltagelsen i en kedelbesigtigelse, samt kort om nuværende vedligehold Dampsystemet Dampen bliver produceret af en oliefyret LOOS 3-træks kanalrørskedel. Den er af typen UL-S-IE 2000 med en kapacitet på 1600 kg damp/ time. Den har et konstruktionstryk på 10 bar og et arbejdstryk på 8 bar. Kedlen er nedreguleret til 30 % last og arbejder med et tryk på ca. 3,8 bar, se bilag (1.2 ) - 141,7 grader celcius. Når trykket i kedelen falder til ca. 3,4 bar starter brænderen indtil der nås et tryk på ca. 4 bar. Dette er observeret igennem en almindelig arbejdsdag. Economiseren er ude af drift - omtalt nærmere i afsnit Kedlen er i drift døgnet rundt. Dog lukkes der ned for dampafgangen efter endt arbejdsdag, så den kun skal kompensere for tab til omgivelserne. Brænderen kører gennemsnitligt 6 timer i døgnet( aflæst på driftspanelet) hvoraf ca. 1 time er fra endt arbejdsdag til næste morgen. kedelblæseren purger 3, når der ikke brændes. Figur 22 Viser en skitse over dampsystemets primære forbrugere (egen produktion) 3 Engelsk udtryk, at blæse ren for gasser Side 20 af 66

26 Figur (22) på foregående side er en skitse af det primære dampsystem, der er lagt fokus på i denne rapport. Farverne indikerer følgende. Damp - Dette forlader kedlen med en antaget tørhedsgrad på 1. Kondensat - Dette forlader forbrugeren ved en temperatur på ca. 103 grader celsius. Koldt brugsvand - Dette tilgår kondensatveksleren for at nedkøle det varme kondensat. Fødevandet - Dette tilføres kedlen efter behov via. fødevandspumpen. Dampen forlader kedlen, hvor den hovedsagligt forsyner sukkerkogeren. Første afgrening er til fødevandsbeholderen, hvor dampen indgår som opvarmningsmedie. Den anvendes også til andre sekundære opvarmningsprocesser, men da driftspersonalet anser disse for værende ubetydelige er der afgrænset fra disse. Ydermere anvendes dampen som damp-tracing på produktrøret til reservoiret -og produktrøret fra reservoiret til kombinatorerne. Som det ses på skitsen er der en separat afgrening fra hoved-damprøret og til damp-tracingen imellem reservoiret og kombinatorer. Der afgår en lille streng fra sukkerkogeren og til damp-tracing imellem sukkerkoger og reservoiret. Efter forbrugerne kondenserer dampen og ledes videre til kondensvarmeveksleren. Denne veksleres primære funktion er at udnytte den høje kondensattemperatur på ca. 103 grader celsius se bilag(1.3), til at opvarme en varmbrugsvands tank. Den optaget energi i kondensveksleren er udlæst vha. et kamstrup optisk øje, og dernæst beregnet, som en gennemsnitlig værdi pr. dag. Da denne energi bliver udnyttet igen i produktionen, som varmt brugsvand, må det antages, at denne skal adderes til den udregnede Q-proces. De fornødne forudsætninger for en nærmere analyse af varmevekslingen imellem den varmebrugsvandstank og fjernvarmesystemet har ikke været tilgængelige, hvorfor der i rapporten afgrænses fra dette. Det vekslede vand tilgår fødevandsbeholderen med en temperatur på ca. 41 grader celsius, se bilag (1.3). Fødevandsbeholderen/aflufteren er principielt en varmeveksler med et stort vandrum, hvor der i den ene halvdel kommer bundblæsningen retur fra kedlen og den anden halvdel vandet fra kondensatveksleren. Udover at være en beholder fungerer den også som en fødevandsforvarmer, idet der som vist på skitsen tilføres damp. For at undgå implodering strømmer dampen først igennem en dyse inden den rammer vandet. I samme ombæring afluftes fødevandet ved, at dets tempera- Side 21 af 66

27 tur bringes tæt på mætningstemperaturen 4 ved det pågældende damptryk, af dampen, som opvarmer fødevandet. (Larsen, 2001). Da afgreningen fra hoved-røret til damp-tracingen imellem reservoiret og kombinatorer ikke er isoleret vil der i afsnit 9. foreligge et optimeringsforslag for nedbringelse af tab til omgivelserne. Det samme er gældende for rørene på sukkerkogeren samt produktrøret imellem denne og reservoiret Brændstofforbrug For fastlæggelse af brændstofforbruget er det nødvendigt at kende kedlens forbrugshistorik. Forbruget er aflæst på regnearkene (energiaflæsning 2013,2014), se bilag(1.4). Der er taget udgangspunkt i de sidste 5 måneders forbrug, da det var fra ca. september måned at kedlen blev nedreguleret til nuværende driftsområde. Der blev i disse måneder brugt liter olie. Da der ud fra kalenderåret 2013,2014 i samme periode er noteret 107 arbejdsdage giver det er gennemsnitligt forbrug på 227 liter/døgn. Fyringsolien er oplyst at være af typen basis med en vægtfylde på g/liter svarende til 0,820 og 0,870 kg/liter (Statoil, 2013). Med disse forudsætninger kan følgende formel opstilles: 4 Vand modtager varmeenergi og begynder at koge Side 22 af 66

28 6.1.3 Fødevand For at fastlægge fødevandstilførelsen hos Elvirasminde A/S, blev der foretaget aflæsninger på kedlens styrepanel og supplerende målinger/udlæsninger på fødevandssystemets pumpe. Pumpen af typen CR-3 19 fra Grundfos er indkøbt specielt sammen med kedelsystemet og indgår, som en samlet unit med vandservicemodulet. Fødevandspumpen bliver forsynet via fødevandsbeholderen. Da der ønskes en dataindsamling på trykket før og efter pumpen, for videre bestemmelse af trykhøjden, var det nødvendigt at montere et manometer på pumpens sugeside, se figur (23). I forbindelse med monteringen af manometeret var det nødvendigt at lukke kortvarigt ned for fødevandstilførelsen, hvor det blev konstateret at det i forvejen monteret manometer var ude af funktion (havde sat sig fast). Fejlen viste sig at være studsen, hvori manometeret er monteret, som var tilstoppet. Dette blev udbedret, hvorefter det viste en markant ændring i trykket. Før montering af manometeret på sugesiden blev det Figur 23 Viser centrifugalpumpe CR-3 19, samt det i forvejen monterede manometer og det inderste efter monterer manometer naturligvis undersøgt, hvilke anbefalinger der foreligger fra Grundfos. For at opnå en så valid trykmåling så mulig er det nødvendigt at placere trykudtaget efter pumpen 2 rørdiameteren efter pumpen, samt trykudtaget før pumpen skal være placeret 2 rørdiameteren inden pumpen (Grundfos, 2006) Anbefalingen på placering af trykudtaget før pumpen var ikke helt muligt at imødekomme, da dette ville medføre en længere nedetid og mere omfattende opgave, som blev anset ikke at være optimal for driften. Ydermere blev der holdt øje med værdierne over en længere periode, hvor det igennem empirisk observation kan bekræftes, at der kun er tale om små trykændringer. Da kedlen er uden genoverheder, må det gælde at fødevandets massestrøm svarer til dampens massestrøm, hvorfor den leverede mængde af fødevand antages at skifte tilstand fra vand til damp og igen fra damp til vand/kondensat (Rønbjerg, 2009). Det er også et faktum, at man ud fra det aflæste differenstryk og to andre kendte parametre, samt læren om pumpeteknik nu kan bestemme pumpens løftehøjde og derved leveringsmængden fra pumpen (Heilmann, 1999). Side 23 af 66

29 Der kan antages, at fødevandet bliver leveret, som en diskontinuert regulering af vandstanden (Larsen, 2001). Dette styres ved hjælp af en vandstandssensor, som sender et signal til pumpen når vandstanden rammer ca. 50 % hvorpå pumpen starter og stopper igen når der opnås et level på 60 %, som er set punktet for vandstanden. Pumpens driftstid er også en vigtig dataindsamling i beregningen af leveret fødevand. Driftstiden er udlæst ved hjælp af Grundfos R100 udlæser, som kan skabe trådløs forbindelse til pumpen. Igennem telefonisk samtale med Ove Herrestrup fra Grundfos, blev det konstateret at man i dag anvender optisk udlæser med direkte forbindelse til enten Ipad eller Iphone. Dog er R100 udlæseren yderst anerkendt, hvorfor usikkerhedsfaktoren anses for ubetydelig, og derved sikre en så høj validitet så muligt. Da pumpen er frekvensstyret blev der under samme udlæsning konstateret at pumpen er nedreguleret til 1850 omdr./min i stedet for 2896 omdr./min, som er det nominelle omdrejningstal. Dette gav anledning til at anvende affinitets værktøjerne for konstruering af den nye pumpekurve ved det regulerede omdrejningstal. For bestemmelse af værdierne i tabel(1) på næste side er der anvendt følgende formler: Bestemmer det det nye flow, ved det nye omdrejnings tal. Bestemmer den nye trykhøjde, ved det nye omdrejningstal. Q n, H n er det flow og trykhøjde ved det omdrejningstal n n, som man sammenligner med, hvilket som regel, og i dette tilfælde, er pumpens nominelle omdrejningstal ved 100% (Heilmann, 1999). Side 24 af 66

30 Formlerne til udregning af værdierne i de grønne felter, er anvendt i Excel og udregningerne bliver, som følgende, se tabel(1) Beregnet Beregnet Q1850 Q2896 H1850 H , ,38 0,6 49, , , ,02 1,6 46, , , , , ,30 3,6 31,01 76 Tallene er i de blå kolonner er værdier fra den blå pumpekurve ved 100%, hvilket er hentet fra Grundfos datablad, se bilag(1.5). Derefter kan der ud fra de grønne værdier i tabel (1) og sammenhørende værdier fra blå pumpekurve, konstrueres en ny pumpekurve - ved det regulerede omdrejningstal, se figur (24). Tabel 1 Viser udregningen af flow og trykhøjde ved det reguleret omdrejningstal Figur 24 Viser pumpekurven ved 100% og den regulerede pumpekurve (egen produktion) Side 25 af 66

31 Efter at have defineret den nye pumpekurve er det nu interessant at kortlægge den aktuelle løftehøjde og derved leveringsmængden fra pumpen. Dette gøres ud fra følgende forudsætninger: På manometrene omtalt tidligere, som er monteret ved pumpen er trykdifferensen over pumpen aflæst til 4,9 bar og 0,1 bar, dette omregnes til pascal. Da pumpen, ifølge Ove Herrestrup fra Grundfos, er specielt bygget til det eksakte kedelsystem, således at første kammer impeller sikrer en lav NPSH 5, har det ikke været muligt at finde en præcis pumpekarakteristik, hvori den korrekte massefylde på vandet også er oplyst. Derfor er temperaturen på fødevandet også relevant her, og er målt over en periode med tinytag logger, se bilag(1.6) til gennemsnitlig 69 grader celsius, hvilket giver en massefylde på 977,8 kg/m 3. (Den udvalgte pumpekarakteristik er valgt i samarbejde med Ove, Grundfos). Løftehøjden udregnes efter læren om pumpeteknik: (Heilmann, 1999). H er løftehøjden i [m] er tyngeacceleration [m/s 2 ] er massefylden [kg/m 3 ] På næste side afsættes de 49,98 m på den nye pumpekurve, se figur (25). 5 Net Positive Suction Head - Kavitation Side 26 af 66

32 Figur 25 Viser løftehøjden afsat på den nye pumpekurve (egen produktion) Flowet til kedlen aflæses til 0,3 m 3 /h. Under telefonsamtalen med Ove Herrestrup blev følgende vendt. Hvor valid en afsætning på en pumpekurve egentlig er, samt hvad der kan gøres ved det faktum at pumpekarakteristikken fra bilag(1.5) ikke er den helt korrekte. For at kompensere for dette tilrådet Ove at lægge yderligere 20% til det aflæste flow, hvorfor dette råd følges og svarer til følgende: 0,36 m 3 /h. Det må derfor antages der her er forsøgt at opnå den højeste validitet. Driftstiden er målt med R100 udlæseren i perioden d til d svarende til 16 timer, og giver en gennemsnitlig driftstid på 2 timer pr. døgn. Da det ønskes at bestemme flowet på fødevandet på et døgn gøres det som følgende: 6 6 (Lauritsen, et al., 2007) tabel 10.5 Side 27 af 66

33 6.1.4 Kedlens energibalance På baggrund af de foregående analyser kan kedlens indfyret energi, tabt energi og nytteenergi beregnes. Da brænderen jf. afsnit brænder 6 timer dagligt, hvoraf 1 time er fra endt arbejdsdag til næste morgen, svarende til ca. 16%, må det antages, at det er i arbejdstiden, hvor forbruget er, at den primære fødevandsmængden og brændstofmængde tilføres. Dette her været en nødvendig antagelse, da det ikke har været muligt at undersøge den nuværende driftscyklus yderligere. Før bestemmelse af den indfyret energi er det nødvendigt at beregne den nedre brændværdi. Dette gøres ud fra røggasanalysen udført af Weishaupt, se bilag(1.7) Analysen viser bl.a. sammensætningen for fyringsolien. Grundformlen for den nedre brændværdi lyder som følgende: (Lauritsen, et al., 2007). Hvor er den nedre brændværdi i [kj/kg] Og oliens bestanddele er h,c,s,o, w i [%] Da oxygen- o og vand- w ikke indgår i analysen må disse antages at være 0, hvorfor leddene fjernes. Den nedre brændværdi beregnes som følgende: På baggrund af den nedre brændværdi og brændstofforbruget jf. afsnit 6.1.2, samt den procentvise fordeling af forbruget, kan den daglige indfyret energi beregnes. Formlen lyder: Energien der tilføres via brændslet er: 7 7 Endt arbejdsdag til næste morgen (16%) Side 28 af 66

34 I det følgende vil nytteenergien blive beregnet. Nytteenergien er den energi, der tilføres fødevandet, så det kan forlade kedlen som damp. Da kedlen er uden genoverheder betegnes den samlede entalpistigning over kedlen som dannelsesvarmen, altså entalpistigningen fra fødevandet til dampen. (Rønbjerg, 2009). Da kedlens dampudtag sidder i toppen af kedlen antages, som før omtalt jf. afsnit 6.1.1, for værende tørmættet. Trykket i kedlen er som sagt indstillet til 3,8 bar. Temperaturen på fødevandet kendes også og er målt gennemsnitlig til 69 grader celsius. Grundet at der ikke var mulighed for at montere en temperaturføler med direkte kontakt til vandet er målingen udført med tinytag logger uden på røret. Dette vil give en lille afvigelse fra den aktuelle temperatur, men da røret kun har en godstykkelse på 6 mm - antages denne afvigelse at være ubetydelig for undersøgelsens helhed. De forskellige entalpier findes ved brug af regneværktøjet prop.exe Entalpien for fødevandet ved 69 C og quality 0 findes til [kj/kg] Entalpien for tørmættet damp, quality 1 og 3,8 bar findes til 2736 [kj/kg] Med disse to entalpier og den gennemsnitlige fødevandsmængde, dog fratrukket de 16% 8, kan kedlens afgivne energi pr. dag beregnes. Der i disse beregner antaget visse ting for at komme videre med den egentlige opgave. Antagelserne giver selvfølgelig en usikkerhed, men må antages for værende rimelige ud fra de forudsætninger der har været, hvorfor beregninger anvendes i den følgende rapport. Da kedlen også har energistrømme i form af tab, vil disse være kortlagt i det efterfølgende. 8 Endt arbejdsdag til næste morgen (16%) Side 29 af 66

35 Den tilførte energi, som ikke bliver nyttiggjort må defineres som tab. Det største tab forekommer i forbindelse med varm røggas. De resterende tab i kedlen omfatter bl.a. strålings- og konventionstab. Da kedlens economiser er ude af drift, bevirker dette at røggas temperaturen stiger væsentligt. Ifølge røggasanalysen, se bilag(1.7) er røggas tabet ved en last på 30% registreret til 9,28% Hvilket giver et røggastab på: Da der også findes en teoretisk måde at beregne røggastabet vil den også blive gennemgået. Da Oxygen i fyringsolien ikke kendes, antages dette at være 1% Som følgende: (Lauritsen, et al., 2007). Minimum luftmængde eller teoretiske beregnes: For at kunne regne videre for bestemmelse af det virkelige luftforbrug må luftoverskudskoefficienten kendes. Røggasanalysen viste et iltindhold på 6,6 %. Dog er der ikke målt CO indhold, hvorfor der ses bort fra dette. Der anvendes følgende formel: Efterfølgende kan det teoretiske/minimums luftforbrug omregnes til det virkelige: Da massestrømmen af olie pr. dag kendes kan massestrømmen af luft pr. dag beregnes: Side 30 af 66

36 9 Røggasmassen kan nu bestemmes, som er lig samlet indfyret masser: Da røggassens massestrøm nu kendes, mangles der nu kun at kende røggassens temperatur, samt temperaturen ved blæserindsugningen. Derudover sættes den specifikke varmekapacitet til 1,026 kj/kg k 10. Røggastemperaturen er tilgået fra røggasanalysen, da denne ikke har været mulig at måle, og blæserindsugningstemperaturen, se bilag(1.8) Da forskellen fra det røggas tab Weishaupt har målt og til det beregnede er på ca. 10% kan dette bl.a. skyldes de nuværende forudsætninger, som fyringsolieforbruget og den nuværende kedeldrift. Dog må det antages at den forholdsvis lille forskel er med til at validere de nuværende forudsætninger. Dog vil der være en vis usikkerhed i beregningerne, da røggasanalysen er udført i 2013, ved et højere tryk. Men da dette har været de eneste tilgængelige forudsætninger, for en nærmere analyse, må beregninger antages at være brugbare i de følgende afsnit. Det sidste tab der ønskes at beregne er strålingstabet. Igennem dialog med erfaren energi konsulent antages der et strålingstab på 3%. 9 Endt arbejdsdag til næste morgen (16%) 10 (Lauritsen, et al., 2007) tabel 10.4 Side 31 af 66

37 6.1.5 Kedelbesigtigelse og vedligehold Lørdag d deltog jeg i en besigtigelse af kedelen, hvorfor der i det følgende vil være en gennemgang af det praktiske arbejde der blev udført i forbindelse med denne 4 års kontrol forinden besigtigelsen af udefrakommende instans. Der var mødetid kl , hvor et hold teknikere fra Chr. Møller APS skulle udføre 4. års kontrol og klargøre kedlen før en yderligere kontrol af et privat inspektionsfirma - på vegne af arbejdstilsynet. Det første punkt på dagen bestod i at tømme kedelanlægget for vand. Selvom kedlen var forsøgt tømt og stoppet dagen forinden indeholdt den stadig store vandmængder. Samtidig med at vandet løb af kedlen blev der åbnet ind til røgrørene, samt dækslet for dampafgangen blev afmonteret se figur(27). Dette var af sikkerhedsmæssige årsager en langvarig proces med en del ventetid, da dampen stadig indeholdte en høj varmeenergi. Efterfølgende blev sikkerhedsudstyret kontrolleret. Blandt andet blev vandstandsniveaufølere afmonteret og visuelt kontrolleret se figur(28). Figur 26 Viser Elvirasminde A/S og servicevogne (eget arkiv) Figur 27 Viser åbning indtil røgrør, samt mandehul(eget arkiv) Udover at følerne giver et udtryk for vandstanden i kedlen fungerer de også som tørkogssikringer og derfor sikrer at kedlen ikke tømmes og i værste tilfælde havarerer. Derfor påpegede tekniker Thorsten Nørgaard vigtigheden i at der ikke forefindes belægning på selve følerbenet. For at minimere risikoen for tørkogning er følerne fysisk placeret højere end røgrørene så disse altid er dækket af vand. Figur 28 Viser vandstandsniveaufølere(eget arkiv) Side 32 af 66

38 Som beskrevet på foregående side blev der åbnet ind til røgrørene for visuelt at kontrollere sod belægningen, samt rense rørene. Som det ses på billedet til højre se figur(29) vurderede teknikeren at rørene var betydelig tilsodet. Det vurderes, at dette kan skyldes kedlens utilsigtede driftscyklus. Den røde pil på billedet viser en bunke sod opsamlet i forbindelse med sidste rensning. Det er ikke det værste de har set, men set i det perspektiv, at rørene jævnligt bliver renset af driftspersonalet, er dette blot et bevis på, at den nuværende drift ikke er optimal i forhold til kedlens tilstand og virkningsgrad. Som beskrevet i læren om kedelteori er sodbelægning med til at nedsætte varmeovergangen fra røgrørene til vandet. Som billedet illustrerer, er rørene betydeligt tilsodet. Efterfølgende blev der fra bagsiden af kedlen åbnet ind til ildkammeret for at kunne rense og dernæst besigtige den i et nødvendigt omfang. Thorsten Nørgaard kunne hurtigt visuelt vurdere at brænderen på ingen måde kører optimalt og at det tilsodet ildkammer skyldes de mange start og stop i løbet af en arbejdsdag. Igennem den videre dialog blev det gjort klart, at hvis det havde været en optimal driftscyklus ville ildkammerat have samme farve som indgangshullet, se figur (30) Næste punkt på dagsordenen bestod i, at få åbnet ind til vandsiden af røgrørene for en visuel kontrol af mulige belægninger. Som det ses på Figur (31) indikerer pilen nogle mindre plamager af belægning. Dog vurderede inspektøren, at disse plamager ikke var af stor betydning. Figur 29 Viser en bunke sod fra røgrørene (eget arkiv) Figur 30 Viser tilsodet ildkammeret(eget arkiv) Figur 31 Viser vandsiden af røgrørene med belægning (eget arkiv) Side 33 af 66

39 Til sidst blev der, med besvær, åbnet ind til det sidste røgtræk, hvor economiseren er placeret for udnyttelse af den varmerøggas. Figur(32) illustrerer røgrørstilgangen, samt de tværgående rør, hvori kedelvandet burde tilføres. Da economiseren, grundet nuværende driftscyklus, er tæret sammen og derved ikke udnyttes, er den af gode grunde koblet fra. Ifølge Thorsten Nørgaard, kan tæringen skyldes kondens i røggassen. I forlængelse af 4 års eftersynet blev sikkerhedsventilen og vandstands glasset inkl. pakningen udskiftet, se figur(33). Hvad angår sikkerhedsventilen havde de en ombytter med, hvorfor den gamle vil blive gennemtestet og om muligt renoveret. I forbindelse med besigtigelsen var der ikke de store bemærkninger udover det i forvejen nævnte. Dog påpegede inspektøren, at der var mulige ilt tæringer undervejs. Derfor anbefalede han kedlen ikke slukkes i weekenden, da det, grundet kedlens størrelse, medfører store termiske belastninger i forbindelse med opstart. Dagen blev afsluttet med en trykprøvning udført af inspektøren. Prøvningstrykket blev indstillet til ca. 1,3 gange kedlens indstillingstryk. (Arbejdstilsynet, 2009). Vandtrykket blev hævet vha. fødevandspumpen skulle dette ikke være tilstrækkeligt, havde inspektøren en transportabel pumpe med. Det blev konstateret, at sikkerhedsudstyret virkede efter hensigten. Figur 32 Viser sidste røgtræk, spædevandsrør til economiser (eget arkiv) Figur 33 viser sikkerhedsventil, vandstandsglasset (eget arkiv) Side 34 af 66

40 6.1.5 Efterskrift til kedelbesigtigelse Ovenstående beskrivelse er udfærdiget for at give et yderligere indtryk af, hvordan den nuværende drift af kedlen påvirker tilstanden og det periodiske vedligehold. Ydermere blev afsnittet påtænkt, som værende relevant i forbindelse med en vurdering af om kedlens driftscyklus er optimal i forhold til behovet krævet af processen. Vurderinger og skøn i teksten er af erfaringsmæssig karakter, og er tilgået igennem objektive samtaler med teknikerne Kedelvedligehold Kedlen kræver ca. 8 timers vedligehold ugentligt. Arbejdet udføres selv af driftsansvarlig Thorild Skov og omfatter rensning af røgrørene igennem mandehullet. Derudover foretages der dagligt kedelvandsanalyse, hvor det målte noteres og efterfølgende vurderes om der skal tilføres yderligere kemikalier. Weishaupt står for vedligeholdelsen af selve brænderen, samt udfører de nødvendige røggasanalyser. Vedligeholdsudgifterne anses derfor ikke at være interessante for denne rapport. Side 35 af 66

41 7. Analyse af primær dampforbrugere 7.1 Sukkerkoger - beholdere På figur (34) ses et udsnit af oversigtsdiagrammet se bilag (1.9), hvor det med rødt er markeret, hvor på sukkerkogeren beregningerne er foretaget. Da overførslen af energien fra dampen konstant tilføres ingredienserne - regnes dampens temperatur for værende worst case. Der er derfor i det følgende taget udgangspunkt i dampens temperatur når tabet til omgivelserne beregnes. Hvad målene på de forskellige beholdere og sucrotwist/varmeveksleren er beregnet ud fra målestoksforhold 1:105-1 cm er svarende til 1,05 m. Dette har været nødvendigt, da det af sikkerhedsmæssige grunde ikke var fysisk muligt at måle på stedet. Det skal understreges at udmålingen ikke er udført på udsnittet figur(34), men i stedet på det originale A3 oversigtsdiagram, udlånt af Elvirasminde A/S. Buffertanken medtages ikke i udregningen, da denne er opvarmet af varmt brugsvand. Da det i praksis ikke har været muligt at bestemme forudsætningerne for en teoretisk beregning af varmeovergangstallet, som beskrevet i termodynamik kap. 9 (Lauritsen, et al., 2007) er varmeovergangstallet for henholdsvisdamp(tvunget strømning) og luft(fri strømning) hentet fra bilag(2.0), som er et uddrag af (Cerbe:Einführung in die Thermodynamik) venligst udlånt af Jesper Nielsen, lærer og vejleder AAMS. Varmeovergangstallet er et snit af maksimum og minimum værdien, som erfaringsmæssigt må anses for værende rimelig sammenlignet med tidligere regneopgaver i undervisningen. Beholderne er produceret i rustfristål og har en godstykkelse på 4 mm. Det er kun sucrotwist/varmevekslerne der er udstyret med isolering imellem yderste og inderste kappe med en tykkelse på ca. 25 mm. Isoleringen er en form for granulat kaldet Perlite, se mail korrespondance bilag(2.1). Rustfristål er antaget at være EN aflæst til 15 W/mK (Damstahl, 2013), da andet ikke er opgivet i den tekniske beskrivelse fra Chocotech. Hvad angår granulat isoleringen er denne antaget at være, som en lukket konstruktion 0,045W/mK. (Isodan, 2014). Figur 34 Viser udsnit af tank, markeret med fokus område (Chocotech, 2010) modificeret af forfatter Side 36 af 66