Bachelorprojekt ENERGIPOTENTIALE RAPPORT. Energioptimering i forbindelse med gipspladeproduktion Claus Andersen og Steen Barsdal Bak

Transkript

1 Bachelorprojekt RAPPORT ENERGIPOTENTIALE Energioptimering i forbindelse med gipspladeproduktion Claus Andersen og Steen Barsdal Bak

2 Titelblad Forfattere: Steen Barsdal Bak 7003 Claus Andersen 7001 Titel: Uddannelse: Uddannelsessted: Vejleder: Energipotentiale Energioptimering i forbindelse med gipsplade produktion Maskinmester Århus Maskinmesterskole Lektor Lars Thomsen Afleveringsdato: 11. juni 2010 Art: Antal normal sider á 2400 anslag: Bachelorprojekt 50,3 sider Steen Barsdal Bak Claus Andersen

3 Abstract (Fælles) The report "Energipotentiale" is a bachelor project written as a part of the final semester at Aarhus School of Marine and Technical Engineering. The report is written in cooperation with Knauf Danogips A/S in Hobro which produces plasterboards primarily for the Danish market. The report deals with issues regarding energy optimization in the drying process combined with production of central heating. These topics were chosen because there through prior internship was made several observations that indicated some problems in the existing installations for these processes. The drying process of plasterboards consumes a large amount of energy, as they after the initial processing still contains a large amount of free water which needs to be vaporized and removed from the process. The amount of water to be vaporized varies due to different sizes and models, but in a normal production the mass assumes a value of approx. 13,000 [kg/h]. The energy to be applied only as evaporation heat for this mass of water will be approx. 9 [MW]. In addition to this, the mass of water will consume energy in both initial heating and a subsequently super heating. By an efficient recovery of this energy, there is a huge potential both for this to contribute to a better economy and use of our natural resources, but also to solve some of the problems observed in general. To investigate the possibilities to improve existing facilities for recycling of energy, there has been made an overall analysis of the whole system, based on both gained theory and empirical data collected through existing documentation and different kinds of measurements. Based on this initial analysis more specific topics where chosen for a more thorough analysis, and subjects for improvements of the situation where suggested. Finally, these suggestions were divided in two recommendations. The first proposal contains solutions which from both an economic and technical point of view can be carried out in the near future. The second proposal contains a long term plan that needs further research to make sure that future wishes and demands become part of this solution. The overall conclusion of this work was that there were opportunities to optimize the recovery of energy, and with the calculated economic potentials, there seems to be no doubt that both recommendations should be implemented as soon as possible. In general, the engagement in this report has given a good knowledge about the thermodynamic processes and the energy potentials, which may be available by the means of small investments and alternative solutions.

4 Indholdsfortegnelse Forord (Fælles) Læsevejledning (Claus Andersen) Ordliste og begreber Indledning (Claus Andersen) Viden om gips Præsentation af virksomheden Pladefabrikken Initierende problemer (Fælles) Problemformulering (Fælles) Problemstillinger (Fælles) Afgrænsning (Fælles) Metode og empiri (Fælles) Målinger (Fælles) Varmeproducerende anlæg og komponenter (Steen B. Bak) Formål Opbygning Forenklet flowdiagram Analyse af driften, varmeveksler, centralvarmestyring og ventilationsanlæg Analyse af hovedkomponenter i det varmeproducerende anlæg Tørreovn Varmeveksler Ventilationsanlæg Supplerende varmeproduktion Centralvarmestyring Delkonklusion på indledende analyse Analyse af driften, ovn (Claus Andersen) Dimensionerede værdier for tørreovn Aktuel drift Aktuel drift Forsøg med forzonen Fremgangsmåde Gennemførelsen af forsøget... 30

5 4.2.3 Sammenligning af måledata Delkonklusion på forsøget Samlet vurdering af ovndriften Optimering af luftflow til og fra ovnen Behov Punkt 1, ændring af forzonen Punkt 2, optimering af luft/luft varmeveksler Løsningsforslag til optimering af luftflow Vurdering af løsningsforslag Optimering varmeproducerende anlæg (Steen B. Bak) Indledning Analyse Reduktion af temperaturen i hovedskorsten Reduktion af returvandstemperatur til luft/vand veksleren Supplerende forbedringer Delkonklusion Løsningsforslag, varmeproducerende anlæg Analyse af løsningsforslag Analyse af løsningsforslag Handlingsforslag (Steen B. Bak) Formål Handlingsforslag Handlingsforslag Konklusion (Fælles) Perspektivering (Claus Andersen) Praktisk gennemførelse af projektet Gipspladeproduktion generelt Litteraturliste... 52

6 Forord (Fælles) Både politisk og i medierne er energi et emne, der konstant er i fokus. Ofte er der klimadebatter, der fokuserer på, hvordan vores levevis har indflydelse på miljøet, og hvilke tiltag der bør gøres for at udnytte vore ressourcer bedre. På internationalt plan kan der specielt fremhæves det nyligt overståede COP 15 1 møde, der forsøgte at samle hele verden omkring en fælles aftale, der kunne gavne miljøet. Også nationalt har der i den senere tid været megen debat, her har specielt etableringen af et nyt nationalt testcenter for vindmøller været i fokus. Gennem disse debatter må man sande, at der er mange modstridende interesser, der skal tilfredsstilles, hvilket desværre gør, at der ofte bliver valgt en politisk mellemvej, i stedet for de løsninger der i virkeligheden tjener miljøet bedst. Der er dog også positive ting ved den megen fokus på emnet. For virksomheder er det at fremstå som energibevidst, blevet et emne man kan profilere sig på og dermed skabe øget salg. I Danmark har størstedelen af befolkningen en økonomisk uafhængighed, der gør, at man kan tillade sig at vælge de produkter, som man ved er produceret på forsvarlig vis. Dette sammenholdt med muligheden for at skabe større indtjening ved konstant at gøre produktionen mere effektiv og energibesparende, er nok et af de bedste argumenter til at holde gang i denne proces. Her flytter ny teknologi og ændrede forudsætninger også konstant grænserne for, hvad der er rentabelt. Generelt er det svært at forudsige den teknologiske udvikling og prisudviklinger på markeder, men ser man historisk på priser og afgifter på energi, tyder alt dog på, at disse forhold kun bevæger sig i en retning, opad. Rentabiliteten og et øget salg burde dog ikke alene være den primære drivkraft for konstant at udnytte vore ressourcer bedre, da vi alle ligeledes har et ansvar for at udnytte energiressourcerne optimalt, og tage vare på den natur vi befinder os i. Med dette in mente synes økonomi dog stadig at være den mest effektive drivkraft, for at beskæftige sig med dette emne. Her har specielt Maskinmestre med deres brede viden og praktiske tilgang til tingene, mulighed for at have afgørende indflydelse på udviklingen ved at påvise, at ændringer og nye tiltag ikke kun energimæssigt men også økonomisk kan svare sig. Med dette i tankerne er følgende bachelorprojekt udarbejdet. 1 COP 15. Klimakonference under FN s klimakonvention, afviklet i København december

7 1 Læsevejledning (Claus Andersen) Denne rapport er en teknisk gennemgang af nogle af de processer, der er forbundet med produktionen af gipsplader. Målgruppen for denne rapport består derfor primært af den tekniske organisation hos Knauf Danogips A/S og folk, der er tilknyttet maskinmesteruddannelsen enten som lærer, censorer eller studerende. Det forudsættes derfor, at læseren har et grundlæggende teknisk niveau, der svarer til maskinmesteruddannelsens 6. semester. Sekundært kan folk, der er tilknyttet andre virksomheder med lignende processer, eller blot har en generel interesse for energioptimering også få udbytte af rapporten. Rapporten udgøres samlet set af to bind, hvor det ene er selve rapporten, og det andet er en separat del med bilag. I bindet, der udgør rapporten, findes der ligeledes en litteraturliste over anvendt materiale. Forfatteren til de enkelte afsnit er anført i parentes bagefter hovedoverskrifterne, er der skiftet forfatter undervejs i et hovedafsnit, er dette angivet på samme måde, blot ved den underoverskrift hvor skiftet sker. De afsnit, der er skrevet i fællesskab, vil være angivet med ordet fælles. Selvom der er foretaget denne opdeling i rapporten, har begge forfattere dog kendskab til alle de områder, der bliver behandlet. Undervejs er der brugt fodnoter med henvisninger til bilag og andre kilder, der er anvendt gennem rapporten. Gennem rapporten er der lagt vægt på at fremhæve de resultater, der er nødvendige for forståelsen. De enkelte udregninger vil derfor ikke blive gennemgået, da de er baseret på almene formler kendt fra termodynamikken. Hvis der er brugt specielle formler, vil disse dog blive angivet og forklaret. Rapporten er opbygget i hoveddele, hvor Figur 1.1: Rapportens opbygning angiver strukturen i rapporten og tilhørende afsnit: Indledning Samlet analyse Drift af tørreovn Centralvarme anlæg Handlingsforslag Konklusion Afsnit Afsnit 3 Afsnit 4 Afsnit 5 Afsnit Figur 1.1: Rapportens opbygning 2

8 1.1 Ordliste og begreber Ordlisten refererer til udtryk og ord i teksten, der er enten er specielle i forhold til produktionen af gipsplader, eller som er vurderet til at kunne kræve en nærmere forklaring, for at give bedre forståelse af teksten. Frit vand: Krystalvand: Kalcinering af gips: Stucco: Slurry: Udstøbning: Afkastluft: Livscyklustankegang: Vand der er frit forekommende, dvs. ikke kemisk bundet Kemisk bundet vand, vand der er en del af krystalstrukturen i et stof Opvarmning af rågips til ca. 165 grader hvorved 15% krystalvand frigøres, kalcineret gips benævnes Stucco Kalcineret gips, gips med ca. 5% restkrystalvand. Oprindelsen af ordet er ukendt Tynd blanding af en væske, især vand, og enhver form for findelt stof, såsom cement, gips eller lerpartikler. Ifyldning af gips i en form, rende eller på anden måde afgrænset område I rapporten anvendt for luft bestående af en blanding af vanddampe, røggasser og partikler fra tørring af gipsplader Livscyklustankegang skal begrænse et produkts miljøvirkninger i løbet af dets livscyklus mest muligt og omfatte ressourceudvinding, produktion, anvendelse, genanvendelse, transport, genvinding og til sidst skrotning 2. Normalkubikmeter: En normalkubikmeter er en standardenhed der henføres til en temperatur på 0 [ C] og et lufttryk på 1013 [mbar], i rapporten er denne enhed markeret med enheden [Nm 3 ]. Enheden anvendes specielt i forbindelse med naturgas

9 2 Indledning (Claus Andersen) 2.1 Viden om gips Ud over den almene tekniske viden kan det indledende være en fordel for læseren at kende de lidt mere produktspecifikke egenskaber for bearbejdningen af gips, for dermed at give større forståelse af hvorfor bearbejdningen af dette produkt er en energikrævende proces. Det findes derfor relevant at starte med en lille præsentation, der beskriver den generelle proces omkring gipspladeproduktion. Gips benævnes også kalciumsulfat, og den kemiske betegnelse er CaSO 4 2H 2 O. Som det ses af denne betegnelse, er det en kemisk forbindelse mellem flere forskellige stoffer. Gips kan fremstilles kunstigt, samtidig med at det er et naturligt forekommende mineral med forekomster i store dele af verden. Ud fra de ressourcer der er tilgængelige til produktion af gipsplader, opdeles råvaren i tre forskellige kategorier: 1. Naturgips Gips findes naturligt i store forekomster i bl.a. Tyskland og middelhavslandene 3. Udvindingen foregår i store brud, i lighed med den udvinding af kalk der foregår her i Danmark 2. Industrigips Gips fremkommer også som et restprodukt ved røgrensning på kraftværker, hvor der ved hjælp af vådabsorptionsanlæg (scrubber) tilsættes opløst kalk til den svovlholdige røggas. Herved går calcium i forbindelse med svovlen og ilt fra røggassen, der derved renses for svovl. Et af restprodukterne efter denne proces er gips 4. For anvendelse af dette til produktionen har Knauf Danogips A/S specificeret nogle grænser for indholdet af frit vand på maksimalt 14% og et chlorid indhold på maksimalt 100 [ppm]. 3. Genbrugsgips En af de store fordele ved gips er, at processen for fremstilling er reversibel, dvs. at gipsen ved den rette behandling kan genbruges til fremstilling af nye gipsplader et ubegrænset antal gange. Der er indenfor de senere år fundet en effektiv måde at miljøbehandle gipsaffald på, der gør det muligt at separere gipsen fra andre fremmedlegemer som karton, træ og stål, så det nu er rentabelt at genanvende gipsaffaldet frem for at deponere det 5. I dag varierer indholdet af genbrugsgips i produktionen, i et omfang der normalt ligger mellem 10-30%. De kemiske forhold, der gør sig gældende for fremstilling af gipsplader, er grundlæggende ens for alle tre kategorier af råmateriale, og kan i forenklet form illustreres gennem de fire punkter i Figur 2.1, der tager udgangspunkt i rågips på ren form Miljøteknik, Jørgen Nielsen, ISBN

10 1. Den kemiske sammensætning af rågipsen indeholder 21 vægtprocent vand. 2. Ved brænding, kalcinering af rågipsen, bliver 15% af vandet fraspaltet og gipsen er blevet til hvidt pulver der i daglig tale benævnes som Stucco. 3. Ved udstøbning af gips tilsættes vand, og der tilsættes mere vand end de fraspaltede 15%. 4. Ved hærdningen fordamper det overskydende vand. Den hærdede gips har den samme kemiske sammensætning som rågipsen. Figur 2.1: Illustration af kemisk proces for gipspladefremstilling 6 Energimæssigt finder man ligeledes i Figur 2.1 forklaringen på, hvorfor fremstillingen af gipsplader er energikrævende. Som det er illustreret, er det bestanddelen af hhv. krystalvand og frit vand, der er bestemmende for, hvilken tilstand gipsen befinder sig i. Vandet fjernes ved hhv. kalcinering og tørring, hvilket i begge tilfælde kræver tilførsel af energi. En ekstra faktor, der ikke er illustreret, er at alle typerne af råvarer indeholder frit vand ved modtagelsen, som skal udtørres inden kalcineringen kan finde sted. Hos Knauf Danogips A/S i Hobro blev der i 2009 registreret et gennemsnitligt indhold af frit vand i rågipsen på 7,3 %. Der blev samlet set produceret gipsplader af ton stucco, hvortil der blev anvendt en energimængde svarende til [kwh], fordelt med [kwh] som naturgas og [kwh] som el Bilag 1, Oversigt 2009, Kalcinering 5

11 2.2 Præsentation af virksomheden Dette projekt tager udgangspunkt i et praktikophold hos Knauf Danogips A/S i Hobro. Virksomheden beskæftiger sig med produktion af gipsplader fra behandling af råvare til færdigt produkt. Ud over dette er der under samme tag placeret fabrikken Danoline, der forædler en del af gipspladerne til specialprodukter som f.eks. perforerede loftsplader. Begge virksomheder er en del af Knauf-Gruppen, der blev grundlagt i Tyskland i Knauf- Gruppen er en af Europas største producenter af gipsbaserede byggematerialer med et verdensomspændende net af fabrikker og salgskontorer. Billede 2.1 Luftfoto af fabrikken i Hobro (2008) De to fabrikker har selvstændige forretningsområder, men er dog fælles om nogle af de tekniske installationer, heriblandt rumopvarmning og produktion af varme til processen. Der vil i denne rapport fortrinsvis blive fokuseret på pladefabrikken Knauf Danogips A/S, som efterfølgende beskrivelse derfor også er begrænset til. 2.3 Pladefabrikken Med henvisning til de fire trin i den kemiske proces fra Figur 2.1: Illustration af kemisk proces for gipspladefremstilling, kan flowet i pladefabrikken sidestilles med disse stadier for råvaren og deles op i følgende hovedkategorier: Modtagelse af råvarer Kalcinering Blanding og formning Tørring og efterbehandling Figur 2.1: Flowdiagram for produktion af gipsplader Modtagelse af råvarer: Råvarerne bliver transporteret til Knauf Danogips A/S med lastbil, hvor de ved modtagelse bliver lagret alt efter type. Kalcinering: Alt efter den aktuelle produktion vil den ønskede råvare blive ført til forbehandling, hvor den bliver tørret og kalcineret. Efter dette ender råvaren som stucco i færdigsiloer, der fungerer som buffer for produktionen

12 Blanding og formning: Fra færdigsiloerne føres stuccoen til en mixer, hvor den opblandes med procesvand og diverse tilsætningsstoffer alt efter aktuel pladetype. Blandingen ender som en tyndtflydende slurry, der tilføres mellem to lag karton og formes i den ønskede pladestørrelse og profil. Tørring og efterbehandling: Umiddelbart efter udstøbningen af pladen begynder gipsen igen at størkne. Størkningen af pladen foregår, imens den endeløse plade føres ned ad et 240 [m] langt transportbånd. For enden af transportbåndet er pladen fast nok til, at den kan klippes over i den ønskede længde. Pladerne skal nu tørres, inden de kan sættes på lager, da de stadig indeholder en stor del frit vand. Tørringen foregår gennem en gasfyret tunnelovn på 170 [m], hvor pladerne fordeles på 6 etager for at nedsætte hastigheden gennem ovnen og dermed øge tørretiden. Når pladerne kommer ud af ovnen udføres der kvalitetskontrol, og pladerne skæres rene i begge ender. Herefter bundtes de og sættes på lager, klar til videre forarbejdning eller direkte distribution ud til kunder. I dette forløb er det ud fra et energimæssigt synspunkt mest interessant at betragte processen omkring kalcineringen og tørringen, da det som forklaret i afsnittet viden om gips er her, den største del af energien til produktionen af gipsplader bliver brugt. 2.4 Initierende problemer (Fælles) Dette projekt er opstået på baggrund af flere uafhængige enkeltobservationer foretaget gennem praktikopholdet: 1. Det blev bemærket at luften i nogle af produktionslokalerne ofte virkede dårlig 2. Tørreovnens ydelse virkede ikke til at stå mål med, hvad den oprindeligt var dimensioneret til 3. Styringen af centralvarmen mht. fremløbstemperaturer virkede ikke til at fungere optimalt 4. Produktionen af varierende pladetyper har en stor indflydelse på behovet for en supplerende varmekilde Ud over dette var der fra virksomhedens side et generelt ønske om at optimere egenproduktionen af varme, samt at få tilpasset og optimeret det eksisterende kedelanlæg til det aktuelle behov. Efter noget tid i praktik, var der efterhånden opbygget nok forståelse for fabrikkens drift til indledende at konstatere, at disse enkeltobservationer og ønsker fra virksomheden, på den ene eller anden måde alle var påvirket af tørreprocessen. Da Knauf Danogips A/S ligeledes generelt har et stort fokus på energibesparelse og miljø, ser forfatterne af denne rapport også arbejdet med at analysere disse problemer, som en mulighed for at bidrage aktivt til at overholde en af de officielle visioner virksomheden har indenfor dette område: Vores vision er at: - Være en social ansvarlig og miljøbevidst virksomhed med udgangspunkt i livscyklus tanken. Vi vil sikre en holdbar udvikling på lang sigt ved konstant at investere i energirigtig teknologi og have fokus på at reducere miljøpåvirkningen

13 Med udgangspunkt i tørreprocessen og nærmere bestemt selve tørreovnen, ønskes der derfor lavet en analyse af både enkeltkomponenter og den samlede drift, med det formål at prøve at afdække hvor begrænsningerne er i anlæggets ydelse (jvf. ovenstående punkter), hvilke muligheder der er for at optimere driften og i tilgift løse nogle af de problemer, der synes at være forbundet til dette emne. 2.5 Problemformulering (Fælles) På baggrund af de initierende problemer er formålet med denne rapport at klarlægge følgende spørgsmål: Hvilke muligheder er der for optimering af tørreprocessen og de tilknyttede anlæg, med hensyn til energi og økonomi? 2.6 Problemstillinger (Fælles) Utilstrækkelig ydelse af tørreovn Udnyttelse af spildvarme Udskiftning af kedelanlæg 2.7 Afgrænsning (Fælles) Ved at betragte hele pladeproduktionen fra behandling af råvarer til færdigt produkt, er det ved at analysere driften af de enkelte systemer blevet valgt kun at lægge fokus på en mindre del af produktionsanlægget for at begrænse omfanget af rapporten. Derfor har de beskrevne observationer af driften, bevirket at fokus er blevet rettet mod tørreprocessen og de tilhørende anlæg. Dette valg har den konsekvens, at kalcineringsprocessen ikke vil blive behandlet yderligere i denne rapport. Der er ikke foretaget målinger, der gør det muligt at vurdere på om luftkvaliteten rent faktisk er problematisk i produktionslokalerne, denne observation har blot været grobund til en undren over driften af ventilationsanlæggene. Da hovedemnet i denne rapport omhandler energi, vil der ikke blive lavet nærmere analyser af luftkvaliteten. Analyse af ventilationsanlægget vil kun blive foretaget med henblik på at afdække dets indvirkning på andre komponenter tilknyttet tørreprocessen. Der vil ikke blive lavet konkrete økonomiske vurderinger, hverken af tilbagebetalingstid eller på størrelsen af de investeringer der eventuelt skal foretages. I stedet vil der, hvor det er muligt, blive foretaget beregninger af bruttobesparelser og lavet skønsmæssige vurderinger af, hvilke tiltag der umiddelbart virker til at være mest rentable. Denne afgrænsning vurderes til ikke at have konsekvenser for de tekniske analyser i rapporten, men gør dog, at der efterfølgende må foretages mere konkrete økonomiske beregninger. For at gøre rapporten overskuelig, vil der kun blive medtaget data, der er nødvendige for at udregne de effekter, der anvendes i de senere sammenligninger. Der vil heller ikke blive brugt tid og plads på at beskrive de nærmere forhold omkring de enkelte målinger, eller de beregninger der er foretaget på baggrund af målingerne. Gennemgangen af dimensionerende data og eksempler er opbygget med resultater, der bliver præsenteret i tabeller og forklarende tekst, i det omfang det er nødvendigt. 8

14 Data, der er brugt til beregningerne, er en blanding af måleværdier og teoretiske værdier, hvor de teoretiske værdier for energiindhold, densitet osv. kommer fra følgende kilder Moist air 10 Thunder science humidity calculator 11 Molliers diagram for fugtig luft 12 Termodynamik 13 Alle dimensionerende værdier der er brugt ved beskrivelsen af anlæg, er fundet i den eksisterende dokumentation. Denne dokumentation har et omfang, der ikke findes realistisk at medtage som bilag, og der vil derfor kun være medtaget de vigtigste dimensionerende data, som direkte er anvendt i beregninger. Anvendelsen af værdier som f.eks. den specifikke varmkapacitet og densiteten forudsætter at trykket er konstant, hvilket ikke er helt korrekt, da der vil være lidt trykforskelle skabt af bl.a. ventilatorer, modtryk fra komponenter og forbrænding, men inden for de tryk og temperaturer der er tilstede i systemet og formålet med beregningerne, vurderes det, at en temperaturkorrektion vil være tilstrækkelig. Der er derfor i alle situationer, hvor intet andet er nævnt regnet med et atmosfæretryk på 1013 [mbar] 2.8 Metode og empiri (Fælles) Fremgangsmåden gennem denne rapport har været at inddrage teori og empiri, på baggrund af et ønske om at belyse problemformuleringen. Dette er anvendt til kritisk analyse for at nå frem til en konklusion. Derfor vil forløbet af rapporten være, at der vil blive foretaget indledende analyser af anlæg og deres drift, for derefter at kunne opstille løsningsforslag. Løsningsforslagene vil sammen med afdækning af behov ligeledes blive analyseret, så der kan opstilles handleforslag og en samlet konklusion. Analysen tager derfor udgangspunkt i et bredt overblik, for derefter at indkredse mulige problemer og gå dybden med disse. I Figur 2.3 er arbejdsmetoden 14 illustreret. Problemformulering TEORI EMPIRI ANALYSER Konklusion Figur 2.3 Arbejdsmetode 10 Programmet Moist Air er udviklet af Lektor Henrik Rønbjerg Nielsen Bilag 6, Molliers diagram 13 Termodynamik kap. 10, ISBN Egen udførelse 9

15 I forbindelse med dette arbejde er der nogle betragtninger, der ønskes defineret: Data fra producenter betragtes grundlæggede som sande værdier og er kun forsøgt efterprøvet, hvor det giver en bedre forståelse eller er nødvendige i forhold til problemstillinger, da en fuldstændig efterprøvning vil drage et omfang, der er ud over rammen for denne bachelorrapport, desuden vil det ikke være muligt at opstille samme betingelser, som producenten har kunnet. Ved analyse og indsamling af data, er der taget udgangspunkt i den induktive metode, da de problemstillinger der opstod ved observationer på systemet, kunne underbygges med håndgribelige målinger til yderligere klarlægning af problemerne. Indsamling af måledata og observationer på anlæggende er sket med udgangspunkt i den tillærte teori gennem studiet som Maskinmester. Målemetode og måle udstyr er blevet udvalgt således, at det vil give det bedste billede af de målinger, der er blevet foretaget. Usikkerhederne i målingerne samt usikkerheder med hensyn til måleapparatet er blevet taget med i betragtningerne af resultaterne. Usikkerheder defineres enten som systematiske fejl, der omfatter valg af instrument og praktisk udførelse af måling, eller som tilfældige fejl der omfatter aflæsningsusikkerhed og instrumentusikkerhed. Usikkerhederne for instrumenterne fremgår af vedlagte bilag for disse. Målinger foretaget på et system kan generelt kun betragtes som sande værdier, hvis det er muligt at lave flere på hinanden følgende målinger, der giver det samme resultat. Da processen og indstillingerne af systemet løbende ændrer sig for at sikre produktionen og i sidste ende kvaliteten, kan det ikke forventes at det er muligt at fortage flere på hinanden følgende målinger, der giver nøjagtigt de samme værdier. Derfor betragtes målinger foretaget på systemet som øjebliksværdier, med reference til det tidspunkt de er foretaget på. For alligevel at kunne sammenligne måleværdier, er der på tidspunktet hvor målingerne er udført, lavet en vurdering af den aktuelle drift, hvor begrebet stationære driftsforhold er blevet indført. Stationære driftsforhold defineres som forhold, hvor processen er i balance og konstant drift. Der må her ikke ske store ændringer i råvaretilsætning eller i setpunkter for tørreprocessen. De målte data vil da give et generelt billede af, hvordan processen forløber med forbehold for mindre lokale udsving. For at gøre målingerne så sande og valide som muligt har det været nødvendigt at lokalisere målepunkter, der vil kunne beskrive præcis den del af processen, der ønskes belyst. Efterfølgende er det lavet en analyse af de målte data for at afdække, om de giver et retvisende billede af processen. Ved anvendelse af den generelle teori for udførelse af målinger og det opnåede proceskendskab til produktionen på Knauf Danogips A/S i Hobro, har det været muligt kritisk at vurdere processerne på fabrikken. Udgangspunktet blev primært taget i teorien omkring termodynamik herunder varmeveksling og entalpi. Teorien om differenstryk og luftflow blev bl.a. anvendt ved undersøgelse af varmegenindvindingsanlægget. På denne baggrund blev hele systemet omkring ovnen analyseret, og der blev fortaget målinger for at beeller afkræfte teorierne. Målingerne og målepunkterne er blevet udvalgt ud fra det kendskab, der er opnået til processen og til systemet. 15 Bilag 2. Kalibreringsrapport Almemo Bilag 3. Teknisk data, TESTO

16 2.8.1 Målinger (Fælles) De typer af målinger og udstyr der er anvendt i analysen forklares her nærmere Flowmålinger Flowmålinger blev udført med pitotrør, da der flere steder var så høje temperaturer, at det begrænsede brugen af andre tilgængelige måleprober. Ud fra tabel i måleståbi fig kunne det således også konstateres, at denne metode var anvendelig i området 2-50 [m/s], hvilket var indenfor de lufthastigheder, der ud fra data på ovnen kunne beregnes. Pitotrøret blev koblet sammen med et digitalt måleinstrument af mærket Testo på en sådan måde, at differenstrykket mellem det statiske og dynamiske tryk gav en udlæsning af den aktuelle lufthastighed direkte. Måleresultater blev herefter noteret i de anvendte målerapporter 19. I forbindelse med flowmålingerne var der problemer med et stort antal tilfældige fejl, da instrumentet var for fintfølende til at give en aflæsning, der kunne betragtes som en sand værdi. Problemet blev løst med udgangspunkt i den aritmetiske middelværdi, hvor et gennemsnit udregnes ud fra et antal målinger. I stedet for selv at lave flere målinger kunne instrumentet dog udregne et gennemsnit over tid, hvorved der fremkom et resultat, som med stor sandsynlighed repræsenterede den sande værdi. Tørreovnen var i forvejen udstyret med flere målepunkter, der gjorde det muligt at undersøge driften. Ud fra den tillærte teori om flowmåling af luft i kanaler kunne det dog konstateres, at disse målepunkter ikke var tilstrækkelige i forhold til at gennemføre en fuldstændig korrekt måling af luftflowet. Dette kræver på en cirkulær kanal måling i minimum to forskellige plan. Den største begrænsning var her, at der i alle tilfælde kun var placeret et enkelt målepunkt, som således kun muliggjorde måling i ét plan. En etablering af flere målepunkter kom således på tale, men blev bortkastet, da mange af luftkanalernes placering besværliggjorde en forsvarlig udførelse. Målingerne blev i stedet udført med en alternativ måleplan og sammenlignet med data for installerede ventilatorer og de aktuelle indstillinger af ovnen, for på den måde at vurdere måleresultaternes realibilitet. Ud fra denne beslutning skal det derfor også her pointeres, at de udførte flowmålinger, umiddelbart kun kan benyttes som et udgangspunkt for vurdering Trykmålinger Målinger af statisk tryk blev både udført med U-rørs manometer og Testo instrumentet, målingerne blev i flere tilfælde anvendt til at kontrollere den aktuelle tilstand af enkeltkomponenter og til at kontrollere funktionen af eksisterende trykmålere. I alle tilfælde blev der benyttet eksisterende målepunkter, der ikke gav anledning til yderligere bemærkninger Wet bulb / dry bulb temperatur Fugtigheden af den luft der cirkuleres og føres bort fra tørreovnen, var af stor betydning for at kunne udregne et energiindhold. Sammen med målinger af luftflow, blev der derfor også altid udført en måling af luftens tilstand ved anvendelse af våd/tør temperaturer. Metoden blev valgt, da den høje temperatur igen begrænsede udvalget af tilgængelige måleprober. Dette betød samtidig, at der måtte findes et molliers diagram, der gik tilstrækkeligt højt op i temperatur til at kunne bestemme fugt og energiindholdet. I den 17 Bilag 4, Kopi fra måleståbi Bilag 5, Skabelon målerapport 11

17 forbindelse var Knauf Danogips A/S selv i besiddelse af et diagram 20, der kunne anvendes til formålet. I de tilfælde hvor det i undervisningen udleverede program Moist Air 21 ikke var tilstrækkeligt, er dette diagram derfor anvendt til bestemmelse af værdier. Målingerne blev udført med et universalinstrument af mærket Almemo med tilhørende specialfremstillet temperaturføler. Instrumentet blev stillet til rådighed af Knauf Danogips A/S, der selv anvender det til samme formål. Almemo måleinstrumentet og metoden er således også anerkendt i Knauf Group, og instrumentet indsendes og kalibres med faste intervaller iflg. det interne kvalitetsstyringssystem, der har til formål at sikre at virksomheden lever op til kravene i DS/EN ISO Temperaturmålinger ved tørring af plade For at kunne kontrollere tørringen af gipspladen er Knauf Danogips A/S i besiddelse af KISTOCK KT20T 23 temperatursensorer, der kan anvendes til at måle temperaturforløbet i pladen gennem hele tørreprocessen. Sensoren lægges i slurryen ved mixeren og bliver derved indkapslet i selve pladen, der køres gennem ovnen på normal vis. Når pladen med sensoren kommer ud af ovnen, frasorteres den, og sensoren kan findes igen via markering på pladen og brug af metaldetektor. Data fra sensoren kan udlæses til PC og et grafisk billede af temperaturforløbet igennem ovnen kan udlæses og inspiceres nærmere Ovntest For at give et retvisende billede af ovndriften udføres der jævnligt en ovntest, hvor energiforbruget registreres. Energiforbruget til ovnen sammenholdes med prøver af pladerne, hvor den fordampede mængde vand udregnes efter vejninger af tørre og våde plader. Testen udføres over fire timer og tager dermed højde for de udsving, der er i øjebliksværdier. Testen udføres efter en fast procedure, der er i lighed med måling af wet bulb / dry bulb er registreret i virksomhedens kvalitetssikringssystem. 20 Bilag 6, Molliers diagram 21 Programmet Moist Air er udviklet af Henrik Rønbjerg Nielsen, lektor og civilingeniør hos Århus Maskinmesterskole Bilag 7, Datablad KISTOCK KT20 12

18 3 Varmeproducerende anlæg og komponenter (Steen B. Bak) 3.1 Formål Formålet er at give læseren et indblik i, hvordan anlægget er opbygget, samt at analysere driften for at afdække evt. problemer ved hele anlægget eller ved enkelt komponenter. 3.2 Opbygning For at genindvinde spildvarmen fra tørreprocessen er der i forbindelse med en større ombygning installeret en varmeveksler, der genindvinder energien i afkastluften fra tørreovnen. Varmeveksleren er opbygget af en luft/luft og en luft/vand veksler. Hovedformålet med varmeveksleren er at forvarme friskluften, der anvendes i tørreovnen, sekundært har den til formål at producere varme til forsyning af centralvarmeanlægget på fabrikken. Til supplering og sikring af varmeproduktionen fra varmeveksleren blev der i forbindelse med en ombygning installeret en gasfyret kedel på 2,5 [MW]. Denne kedel har til formål at sikre varme til centralvarmeanlægget under produktionsstop, nedbrud, ferie- og weekendperioder og at supplere med varme, hvis luft/vand veksleren ikke kan producere nok. Efterfølgende er der installeret yderligere en gaskedel på grund af udvidelser og deraf stigende behov til centralvarmeanlægget. Forbrugerne tilkoblet det varmeproducerende anlæg er: centralvarmeanlægget til administrationen, maleanlæg på Danoline fabrikken og rumopvarmning af produktionslokaler på pladefabrikken. Forbrugerne er tilsluttet anlægget i centralt punkt, hvor styringen kan regulere fremløbstemperaturerne og prioritere, om det er luft/vand veksleren eller gaskedlerne, der skal producere varme. For indledende at give et overblik over systemet og sammenhængen af komponenter, er der på næste side vist Figur 3.1: Forenklet flowdiagram 24. Farverne anvendt i diagrammet henføres til nedenstående betegnelser Afkast til det fri Frisk luft Forvarmet primærluft Afkastluft fra ovn Centralvarmevand Retur centralvarme 24 Egen udførelse 13

19 3.2.1 Forenklet flowdiagram Figur 3.1: Forenklet flowdiagram 25 Frisk luft Luft/Luft veksler Pos. 6 Luft/vand veksler Pos. 7 Frisk luft Forzone Pos. 1 Zone 1 Pos.2 Zone 2 Pos. 3 Zone 3 Pos. 4 Kølezone Pos. 5 Centralvarmestyring Pos.10 Maleanlæg Pos. 13 Rumopvarmning Pos. 8 Administration Pos. 9 Gaskedel 2,5 MW Pos.11 Gaskedel 1,4 MW Pos Egen udførelse 14

20 3.3 Analyse af driften, varmeveksler, centralvarmestyring og ventilationsanlæg Beskrivelsen af anlægget tager udgangspunkt i driften af ovnen, da den har indflydelse på hele systemet. Indstillinger og ændringer i driften af ovnen har indflydelse på ydelsen af hele systemet, og dermed de energimængder der er til rådighed til genindvinding. Driften af tørreovnen har således direkte indvirkning på både opvarmning af friskluft til ovnen, egenproduktion af centralvarme og i sidste ende også på gasforbruget til suppleringsvarme. Indstillingerne af ovnen bygger på recepter til de forskellige pladetyper, disse recepter udspringer af erfaringsværdier og forsøg med de enkelte produkter. Da der kun findes temperaturregulering af ovnen, er det formændens erfaring og kvaliteten på den færdige plade, der i sidste ende bestemmer, hvordan ovnen skal indstilles. Derfor er der ikke noget endegyldigt svar på, hvordan ovnen skal indstilles fra gang til gang, men derimod bruges recepterne som vejledning til indstilling. Grundet denne forskellige drift af ovnen og dermed også ydelsen på varmeveksleren og påvirkninger af de tilhørende anlæg, er der svært at opstille en generel beskrivelse af driften. For igen at imødekomme problemerne med dette, blev det besluttet at udvælge en referenceplade der repræsenterede et fornuftigt gennemsnit af produktionen. I blev pladetypen 13 x 900 mm A-1, produceret i ca. 45 % af den samlede produktionstid. De betragtninger, beregninger og observationer der er lavet på driften af anlægget, er derfor baseret på denne pladetype, pladen kan tillige ud fra mål og råvareindhold betragtes som en repræsentativ plade for produktionen. 3.4 Analyse af hovedkomponenter i det varmeproducerende anlæg For at give et overblik over hvordan de forskellige anlæg hænger sammen, er det nødvendigt med en analyse af de komponenter, der indgår i anlægget, da de har indbyrdes indflydelse på hinanden. I nedenstående gennemgang vil der komme en nøjere analyse af de enkelte anlæg. Hver hovedkomponent er tildelt positionsnumre, der refererer til flowdiagrammet i Figur 3.1: Forenklet flowdiagram. Positionsnumrene er anført i parentes i starten af teksten. 3.5 Tørreovn Tørreovnen (pos. 1-5) er en tunnelovn der er indrettet med 6 etager. Disse etager består af ruller, der alle er kædetrukket i ovnens fulde længde. Ovnen er ca. 170 [m] lang, 2,6[m] bred og 2,5[m] høj. Ved ind- og udløb af ovnen er der et elevatoranlæg, der fordeler pladerne på etagerne i ovnen. Ovnen er inddelt i tre hovedzoner plus for- og kølezone. I hver zone undtaget for- og kølezone, er der monteret 2 stk. ventilatorer der recirkulere luften i længderetningen af ovnen, mængden af recirkuleret luft i hver zone er op mod [m 3 /h]. I zone 1 til 3 er der installeret gasbrændere til opvarmning af luften, brænderne har samlet set et maksimalt gasforbrug på ca [Nm 3 naturgas/h]. Primærluften til gasbrænderne er forvarmet i luft/luft varmeveksleren, der genindvinder energien i afkastluften fra zone 1 og 2. Primærluften skal erstatte den mængde afkastluft, der ledes ud af ovnen og den mængde luft, der fjernes gennem forzonen. Afkastet fra zone 1 og 2 kan reguleres i forhold til den afdampede mængde vand i ovnen, dette gøres ud fra den aktuelle vurdering af driften. Afkastet ledes pga. overtrykket i ovnen ud til luft/luft varmeveksleren, mængden af afkastluft varierer i forhold til produktionen, men er dimensioneret til en værdi på ca [m 3 /h] med en temperatur på ca. 140 [ C]. Oprindelig er ovnen dimensioneret til en afdampning af ca [kgh 2 O/h] fra gipspladerne. 26 Bilag 8, Oversigt 2009, produktion af plader 15

21 Forzonens formål er dels at forhindre kondensdannelse mellem varm luft fra ovnen og luft fra omgivelserne, forzonen forvarmer også gipspladen inden den kommer ind i selve ovnen. Tilgangen til forzonen sker med forvarmet luft fra varmeveksleren og reguleres således at trykket ved indgangen til forzonen holdes neutralt. Det mest optimale er at pladen forvarmes inden den fortsætter ind i ovnen, jo højere temperatur pladen har opnået i forzonen, jo blidere kan den behandles gennem ovnen og det har stor indvirkning på kvaliteten af det færdige produkt. Kølezonen er resultatet af en ombygning af ovnen. Denne zone skal køle pladerne inden de skal skæres rene i enderne og pakkes. Kølingen er nødvendig for at undgå at pladerne slår sig og revner når de bliver håndteret varme. Da tørreovnen i 1985 blev ombygget fra dampopvarmning til opvarmning med gasbrændere, blev den som tidligere nævnt, dimensioneret til en afdampning på ca [kgh 2 O/h]. Men efterhånden som kravet til produktionshastighed er steget gennem årerne, er den faktiske vandmængde, der afdampes i ovnen til tider op til [kgh 2 O/h]. Denne stigning i afdampningen har resulteret i, at der er opstået problemer med for stort overtryk i ovnen under drift. Overtrykket bevirker at det damper ud af ovnen, hvilket resulterer i, at der dannes kondensvand der drypper ned Billede 3.1 Indgangen til tørreovnen på pladerne. Hvis der drypper kondensvand på pladerne, giver det aflejringer og dermed en forringelse af kvaliteten. Som resultat af problemerne med overtryk er afkastet fra ovnen blevet udvidet med en sideskorsten. Hvis sideskorsten benyttes vil afkastluften fra ovnen ikke passerer den varmeveksler, der er installeret, men derimod blive ledt direkte ud i det fri og dermed bliver energien ikke genindvundet. Brugen af sideskorsten varierer alt efter hvilke pladetype der produceres. Indstilling og brug af skorstenen beror på erfaringsværdier hos de enkelte formænd for produktionen. En anden problemstilling der kan optræde i forbindelse med overtryk i ovnen er, hvis der produceres tynde 6 mm plader, da disse plader kan svæve inde i ovnen. Hvis pladerne svæver, kan det resultere i, at ovnen kører fast med produktionsstop til følge. Et ovnstop betyder tabt produktionstid og vragplader. Luften i hver zone recirkuleres for at undgå at tilføre unødig kold luft til tørreprocessen, derved reduceres behovet for opvarmning. Den optimale og mest energibesparende drift af ovnen sker ved at holde cirkulationsluften i ovnen så længe som muligt og derved opnå det højeste mulige fugtindhold som tørreprocessen tillader. Afkastet fra ovnen ledes ud af zone 1 og 2 gennem spjæld. Disse spjæld har en fast indstilling alt efter produktionen og erfaring. Luftflowet i ovnen er oprindeligt tiltænkt således, at set ud fra transportretningen af plader i ovnen, foregår luftstrømmen i zone 1 som modstrøm, og i zone 2 og 3 som medstrøm. Luftcirkulationen foregår via de nævnte ventilatorer i zonerne. 16

22 3.6 Varmeveksler Varmeveksleren (pos. 6-7) består af to dele. Først en luft/luft veksler der er opbygget som en lamelveksler, hvor luften passerer horisontalt gennem og derefter en luft/vand veksler, der er placeret i serie med luft/luft veksleren. Luft/luft veksleren forvarmer friskluft til forzonen og gasbrænderne i zone 1 til 3, fra 20 til ca. 130 [ C]. Mængden af friskluft til ovnen svinger naturligvis i forhold til produktionen, men er af en værdi op til ca [m 3 /h]. Luft/vand veksleren er opbygget som en rørveksler og består af 4 elementer. Oprindeligt var elementerne forbundet i serie, med denne udførsel skulle varmeproduktionen være ca. 100 [m 3 /h] med retur og fremløbstemperatur på 50/ 70 [ C]. Men på grund af større varmebehov og dermed også flow er denne konstruktion ændret således at elementerne er koblet parallelt sammen to og to. Disse parallelkoblinger er derefter serieforbundet, dermed reduceres modstanden og flowet øges. Varmeproduktionen fra luft/vand veksleren skal som udgangspunkt producerer den største del, hvis varmebehovet er større end produktionen fra luft/vand veksleren vil gaskedlerne supplere. Ved afdampning af store mængder vand i ovnen, har varmeveksleren problemer med at aftage det ekstra luftflow, der er nødvendigt for at holde fugtigheden på et passende niveau, dette resulterer i at der opstår overtryk i ovnen. Gennem de første målinger, som beskrives senere, og kritisk analyse af den daglige drift af ovnen og varmeveksler, kunne det med tydelighed ses, at luftflowet gennem varmeveksleren ikke var optimalt. Undren opstod på baggrund af den hyppige brug af sideskorsten i situationer, hvor afdampningen af vand fra tørreprocessen ikke oversteg den dimensionerede mængde. På denne baggrund blev differenstrykket over varmeveksleren målt 27, og det kunne konstateres, at der var et stort trykfald over luft/luft veksleren, hvilket kunne forklares med en mere eller mindre tilstoppet veksler. Tilstopning af luft/luft veksleren er blevet et voksende problem, i takt med at produktionshastigheden er øget. Løbende er disse problemer blot blevet betragtet som overbelastning af ovnen. Denne øgede produktionshastighed betyder, at belastningen på varmeveksleren er steget med op til 40 %. I takt med større belastning på luft/luft veksleren, er problemet med tilstopning steget, og er i den daglige drift blevet løst ved at åbne for sideskorstenen. Brug af sideskorstenen betyder mindre energi til rådighed i varmeveksleren og det resulterer i en lavere temperatur på primærluften ind i ovnen. Denne lavere temperatur betyder et merforbrug af gas til tørreprocessen, men det betyder også, at der er mindre energi til rådighed til varmeproduktion i luft/vand varmevekslerne. Dermed vil der være større behov for at supplere med varmeproduktion fra gaskedlerne. Billede 3.2: Nærbillede af tilstoppet varmeveksler 27 Bilag 9, Differenstryksmålinger på varmeveksler 17

23 Tilstopningen sker med materiale, der bliver transporteret ud sammen med afkastluften fra ovnen. Snavset er en blanding af gips, karton, smøremidler og silikone. Snavset danner belægninger på overfladerne i hele varmeveksleren, følgerne af disse belægninger er, at differenstrykket over veksleren stiger, da det frie areal i veksleren mindskes. Det er en selvforstærkende virkning der sker, jo mere snavs der afsættes, jo mere reduceres luftflowet gennem veksleren og dermed risiko for flere aflejringer. Resultatet af denne tilstopning er, at den eksisterende renseprocedure og arbejdsgangen i forbindelse med rensningen er blevet analyseret, og der er afdækket problemer i denne forbindelse. Luft/luft veksleren er tidligere blot blevet renset ovenfra med højtryksspuling, men denne højtryksspuling har ikke kunnet rense nede mellem lamellerne på veksleren. Derfor er der udviklet en renselanse til højtryksspuling mellem lamellerne, og der er indkøbt et rensemiddel med større effekt over for aflejringerne. I den nye renseprocedure er der også indført en procedure for visuel kontrol af rensningen. Ydermere er der indført en kontrol af trykket efter luft/luft varmeveksleren. Måling af trykket efter veksleren giver en god indikation af tilstande på varmevekslerne. Løbende målinger af trykket giver også mulighed for bedre at kunne målrette rensningen til det tidspunkt, hvor det er mest fordelagtigt. Rensning af veksleren skal forgå manuelt og i weekender, da der produceres i 3 holdskift. Rensning er ikke blot en betydelig udgift, men også en hård fysisk belastning af det personale der skal udføre rensningen. Gennem observationer af den daglige drift og målinger af tørreovn, kan virkningen af en ren varmeveksler tydelig ses. Ved drift med ren varmeveksler nærmer driftssituation sig den som ovnen og varmeveksleren oprindelig er dimensioneret til. Dermed ledes der en væsentligt mindre mængde energi uden om varmeveksleren, som ellers ville være ledt til omgivelserne gennem sideskorsten. 3.7 Ventilationsanlæg Ventilationsanlægget (pos. 8, 9) er opbygget af 26 decentrale ventilationsanlæg med hver deres varmeflade og filterunit. Som anlægget er opbygget på nuværende tidspunkt, er hver enhed decentralt styret. Hvert anlæg er forsynet fra hovedstrenge, der er koblet til centralvarmestyringen, hvor der reguleres en fælles fremløbstemperatur til de tilkoblede aftagere. Samlet set er der en frisklufts indblæsning fra alle anlæg på [m 3 /h], hvis der ikke recirkuleres luft i ventilationsanlægget. Indblæsningen foregår i pladefabrikkens produktionslokaler og i forædlingsfabrikkens lokaler. Udsugning af luft foregår dels fra læssehallens område og dels gennem punktudsugninger på forskellige processer og maskiner. Udsugning fra læssehallen er på ca [m 3 /h] og punktudsugningen er på ca [m 3 /h]. Med denne opbygning af ventilationsanlægget betyder det, at der vil være et konstant luftflow fra fabrikkerne og ud til læssehallen. Formålet med denne opbygning er at fjerne dieselos fra lastbiler og trucks i læsseområdet, samtidig med at det sikrer et luftskifte i begge fabrikker. Flowet er illustreret i Figur 3.3: Luftflow i fabrikslokalerne. Pladefabrik Læssehal Forædlingsfabrik Figur 3.3: Luftflow i fabrikslokalerne 18

24 Hvert enkelt ventilations anlæg er forsynet med egen shuntpumpe og recirkulationskreds for luft, for at sikre mod frysning af varmeelementet. Oprindeligt er ventilationsanlæggene dimensioneret efter en fremløbstemperatur på 70 [ C] og en returtemperatur på ca. 40 [ C]. Dog har driftsproblemerne af varmeveksleren haft den indvirkning, at fremløbstemperaturen fra luft/vand veksleren gradvist er blevet reduceret til ca. 60 [ C]. Denne reduktion af fremløbstemperaturen har bevirket, at setpunktet for temperaturen i gaskedlerne ligeledes er blevet sænket til 60 [ C] for at reducere gas forbruget. I kolde perioder kan det være nødvendigt at recirkulere en større del af luften i ventilationsanlægget i stedet for at suge den dimensionerede friskluftsmængde ind. Den lavere fremløbs temperatur betyder også, at det er nødvendigt at recirkulerer mere vand gennem varmefladerne for at prøve at nedbringe returtemperaturen, men med ovenstående fakta er returtemperaturen ofte over 50[ C]. Da fremløbstemperaturen på centralvarmevandet ikke er på 70 [ C] og en del af luften recirkuleres, vil den effekt, som ventilationsanlægget er dimensioneret til ikke blive afsat. Derfor er det vigtigt at inddrage den betragtning, at hvis driften af ventilationsanlægget skal være optimal, vil effektbehovet udgøre størstedelen af det centralvarmeanlægget kan producere. Ventilationsanlægget er dimensioneret til at optage 4,6 [MW] 3.8 Supplerende varmeproduktion Løbende er fabrikken udvidet, og der er bygget nye administrations lokaler, hvilket har øget behovet til gaskedlerne (pos ). I 2007 var belastningen af den oprindelige gaskedel på 2,5 [MW] så stor, at det blev nødvendigt at installere yderligere en gaskedel på 1,4 [MW]. Den oprindelige gaskedel på 2,5 [MW] er ved at tære i 5. røgtræk og står dermed for snarlig udskiftning. Det fremtidige kedelanlæg ønskes optimeret således, at det kan drives med den bedst mulige effektivitet og med bedst mulig forsyningssikkerhed. Som gaskedel installationen er i dag, er det primært 2,5 [MW] kedlen, der levere supplerings varme til maleanlægget og opvarmningen af produktionslokalerne. I forbindelse med den sidste udvidelse af produktionslokaler og administration, blev der installeret før omtalte 1,4 [MW] kedel. Denne kedel har til opgave at levere suppleringsvarme til administrationen og 4 nye ventilationsanlæg i Billede 3.3 Gaskedler produktionslokalerne. Den oprindelige kedel er ikke en kondenserende kedel, det betyder, at der med fordel kan installeres en ny kedel, som har en højere virkningsgrad og samtidig er kondenserende. Kedlen på 2,5 [MW] indeholder en stor mængde vand, hvilket kræver en del energi for at holde standbytemperaturen og undgå kondensering i røgtrækkene ved indkobling. 3.9 Centralvarmestyring Centralvarmeanlægget og dets tilkoblede forbrugere bliver reguleret fra en centralvarmestyring (pos. 10) placeret i umiddelbar nærhed af gaskedlerne og varmeveksleren. Formålet med styringen er at regulerer fremløbstemperaturen, samt at prioritere om det er luft/vand varmeveksleren, gaskedlerne eller et samspil mellem disse, der skal forestå varmeproduktionen. Denne prioritering af produktionen sker ud fra tilgangstemperaturen til luft/vand veksleren, hvis denne er for lav til, at der kan ske en egentlig varme produktion, 19

25 kobles den fra, og varmen produceres udelukkende fra gaskedlerne. Udregulering af varmevekslerne vil kunne ske, hvis der produceres plader med en begrænset fordampning, eller ved produktion af 6 [mm] plader, hvor det er nødvendigt at åbne sideskorstenen. De tilkoblede forbrugere kan opdeles i hovedgrupper som er følgende: produktionslokaler, maleanlæg og administrationen (pos. 8, 9, 13) Delkonklusion på indledende analyse Disse indledende undersøgelser af hovedkomponenterne viser med alt tydelighed, at der specielt omkring systemet til varmegenvindingen synes at ligge en begrænsning for ydelsen, samtidig med at ovnen i nogle perioder er direkte underdimensioneret. Da denne underdimensionering er et kendt problem, er der lavet tiltag, der gør denne drift mulig, men disse tiltag bliver dog i større og større omfang benyttet selvom produktionen ofte ligger under, hvad ovnen er dimensioneret til. Disse påstande vil senere blive dokumenteret gennem beregninger og målinger. Undersøgelserne bragte også frem, at varmegenvinding og styringen af centralvarmen er tæt forbundet, og det er derfor vurderet, at det er nødvendigt at lave en dybere analyse af de problematikker, der har relation til dette, for på den måde at ende ud med nogle løsningsforslag, der forhåbentligt kan forbedre driften af både ovnen og centralvarmeanlægget. 20

26 4 Analyse af driften, ovn (Claus Andersen) Formålet med afsnittet er at analysere på dimensionerede data for tørreovnen og sammenligne dem med to konkrete situationer fra den normale drift. De indsamlede data vil blive anvendt til at vurdere, om den aktuelle situation er tilfredsstillende, eller om der er forhold der kan forbedres. Sammenligningerne vil blive lavet ud fra de energier der tilføres og bortledes ovnen. For at give et hurtigt overblik over hvilke energier der vil blive taget i betragtning, er der ud fra Figur 3.1: Forenklet flowdiagram, opstillet en simpel energibalance, med påtegning af de energier, der er relevante for en vurdering. 1. Indfyret gasmængde 2. Afkastluft fra forzone 3. Afkastluft fra sideskorsten 4. Afkastluft til varmeveksler 5. Afkastluft fra hovedskorsten 6. Tilført friskluft 7. Produktion af centralvarme 8. Opvarmet friskluft Ovn Figur 4.1: Energibalance Varmeveksler 7. Der er som før beskrevet blevet udført målinger indenfor den samme pladetype. Det kan dog iagttages, at der over tid, selv inden for den samme pladetype sker variationer i råvare tilsætning, vand tilsætning, indstillinger af ovn osv. Dette gør det vanskeligt at sammenligne data selv fra den samme pladetype. Der var derfor brug for en fællesnævner, der gjorde det muligt at vurdere den aktuelle ydelse af ovnen uafhængigt af variationer. Som et referencepunkt til dette blev der taget udgangspunkt i den dimensionerede maksimale afdampning på [KgH 2 O/h], som blev angivet til en ydelse på 100%. Den aktuelle ydelse kan herefter udregnes ud fra den gældene mixerrecept, der bliver opdateret løbende til det aktuelle produktionstidspunkt. Ved anvendelse af udregningen i Formel 4.1: Fordampet vandmængde, er indvirkningen af skift mellem forskellige pladetykkelser og bredder således minimeret, da massen af det afdampede vand er den væsentligste faktor for energiforbruget i tørreprocessen. Formel 4.1: Fordampet vandmængde Enheden fra Formel 4.1 bliver [kg H2O /h], og værdierne der skal anvendes, kan findes i den aktuelle mixerrecept 28, værdierne kan ligeledes udlæses og kontrolleres ved betjeningspulten, hvor slurryen bliver mixet. En ulempe ved denne metode til klassificering af ydelsen er, at man ikke kan være sikker på hvor meget vanddampen overhedes, og hvor i ovnen pladen har fordampet det sidste vand, der vil dermed stadig kunne være lidt variation i, hvor meget effekt der indfyres fra gang til gang. 28 Bilag 11, Recept 34 Aktuel værdi

27 Der er dog grænser for, hvor meget der kan afviges fra den sædvanlige drift på dette punkt, da en kraftigere opvarmning og dermed overhedning af vanddampene, vil medføre en mere voldsom afdampning fra pladen. Hermed kan der være risiko for, at kartonen der omgiver selve gipskernen, vil blæse af, fordi dampen ikke kan trænge hurtigt nok igennem. Ligeledes vil en fortsat opvarmning af en tør plade i den sidste del af tørreovnen kunne føre til, at pladen bliver for varm og dermed risikerer at revne under efterfølgende håndtering. En stor afvigelse fra de normale værdier er derfor ikke realistisk, og vil hurtigt blive opdaget i kvalitetskontrollen. Der vil ud fra disse fakta hovedsagligt være forskel i fordelingen af effekten mellem de tre zoner og ikke så stor forskel mellem den samlede energimængde. Et samspil mellem at foretage målingerne på samme pladetype og klassificere ydelsen ud fra udregning af den fordampede vandmængde, vurderes derfor at være tilstrækkelig, til at give et generelt billede af ovnens aktuelle drift. En stor del af det data der bliver indsamlet ud fra denne metode vurderes ligeledes at kunne overføres til de fleste andre pladetyper, da mange af de samme forhold gør sig gældende, blot i større eller mindre omfang Dimensionerede værdier for tørreovn De dimensionerende forhold er beregnet og analyseret efter dokumentationen lavet af firmaet Babcock BSH 29, der forestod ombygningen af ovnen i Det findes her mest praktisk at sammenligne den effekt, der rent faktisk tilføres varmeveksleren, og som potentielt er den kilde, der er tilgængelig for genindvinding, og den effekt der bliver genanvendt. På den måde er påvirkningen af resultatet fra andre energikilder som energi fra elektrisk drevne blæsere, gipsplader og strålingstab, også begrænset, eller allerede inkluderet i beregningerne. Installeret effekt som gasbrændere Den installerede effekt er i dokumentationen angivet i kalorier, som blot omregnes til effekt, da det er den valgte enhed for sammenligning. Energi [Gcal/h] Effekt [KW] Zone 1 5, Zone 2 5, Zone 3 2, Total Tabel 4.1: Installeret brændereffekt Udregningen af den installerede effekt, kan anvendes til at give et billede af kapaciteten, altså hvilken effekt der er til rådighed. Ligeledes kan effekten ved efterfølgende anvendes som et forhold til sammen med fordampningen at vurdere belastningen. Effekt der tilføres varmeveksler Den tilførte effekt til varmeveksleren kommer fra den fugtige luft, der skal ledes bort fra ovnen. Alt afkastluften passerer gennem zone 1 og zone 2, og der er udlagt en samlet luftmængde på [m 3 /h] ved 140 [ C]. Luften vil her bestå af en blanding af damp og tør luft, men den egentlige tilstand er ikke angivet, og det er derfor nødvendig at beregne denne for at finde frem til en effekt. 29 Bilag 10, Data for tørreovn 22

28 Ovnen er som før nævnt dimensioneret til en afdampet vandmængde på [kg/h], men da denne værdi er beskrevet som en afdampet mængde, er der derfor ikke taget højde for den fugt, der tilføres luften ved afbrænding af gassen. Den samlede masse af vanddamp i afkastluften vil derfor være afhængig af den indfyrede gasmængde, som naturligvis kan variere. For udregningen vil der blive anvendt massen af vanddamp, svarende til forbruget af gas ved fuld udnyttelse af den installerede effekt. Ud fra en nominel gassammensætning 30, kan den tilførte mængde af vanddamp 31, pr. normal kubikmeter gas der afbrændes, udregnes til 2,103 [Nm 3 /Nm 3 gas]. Da en normal kubikmeter gas henføres til [mbar] og 0 [ C], er den indførte værdi i Tabel 4.2 Masse af vanddamp fra afbrænding af gas, korrigeret til en værdi på 140 [ C], som er den dimensionerende temperatur ved tilgangen til varmeveksleren. Værdi Enhed Indfyret effekt [KW] Nedre brændværdi 39,6 [MJ/Nm^3] Gasmængde, total [Nm^3/h] Massen af vanddamp v. 140[ C] 1,127 [kg/nm^3] Masse af vanddamp, total [kg/h] Tabel 4.2 Masse af vanddamp fra afbrænding af gas For udregning af den energimængde der er til rådighed, er det i Tabel 4.3 Udregning af effekt i afkastluften, valgt at dele luftmængden op i tør luft, damp fra plader og damp fra gas, for på den måde at illustrere fordelingen og komme frem til et samlet energiindhold i blandingsluften. Det vælges her at se bort fra den ændrede tilstand den tørre luft kan have, som følge af blanding med røggasser fra forbrændingen. V [m^3/h] t [ C] fugt [kg/kg] h [KJ/kg] ρ [kg/m^3] Masse [kg/h] Effekt [KW] Tør luft , , Damp fra plader , , Damp fra gas , , Total , Tabel 4.3 Udregning af effekt i afkastluften Den totale effekt der er udregnet, i Tabel 4.3 Udregning af effekt i afkastluften, er således den effekt der tilføres varmeveksleren og som er til rådighed for genvinding. En sammenligning af denne effekt med den installerede i Tabel 4.1: Installeret brændereffekt, vurderes således også at have et realistisk niveau, da det er muligt at tilføre mere effekt, end der bliver afledt. 30 Gas, af K.F. Larsen, ISBN ukendt 31 Termodynamik kapitel formel 8.29, ISBN

29 Effekt der produceres i varmeveksler Produceret effekt udgøres af forvarmet friskluft og opvarmning af centralvarmevand. Den forvarmede friskluft anvendes som primærluft til gasbrændere, og som indblæsningsluft til forzone og kølezone. V [m^3/h] t ind [ C] t ud [ C] Cp [kj/(kg*k) Masse [kg/h] Effekt [kw] Forzone , Zone , Zone , Zone , Kølezone , centralvarme , I alt Tabel 4.4 genindvundet effekt i varmeveksler Ved vurdering af de data der er opgivet af producenten, kan det udledes at der ved 100% drift, skulle være en effekt til rådighed i varmeveksleren på [KW], ud af denne effekt er der regnet med en genindvinding af energi på [KW], altså en udnyttelsesgrad på 29,5%. Udnyttelsesgraden virker ikke til at være specielt høj, men som situationen var i 1985 virker det til, at der på tidspunktet for dimensioneringen af anlægget til genindvinding, har været taget udgangspunkt i det behov der reelt var. Denne antagelse kan underbygges med, at den oprindeligt installerede gaskedel til at supplere egenproduktionen af varme med, har en effekt på [KW]. Det virker derfor sandsynligt, at man ikke har haft behov for at genindvinde en større del af energien. Som situationen er i dag, er der flere ting der er ændret, i forhold til måden ovnen oprindeligt blev dimensioneret. Som den væsentligste forandring er kølezonen ombygget, så den ikke længere bliver forsynet med forvarmet luft fra varmeveksleren, ligesom behovet for centralvarme ligeledes er steget. De dimensionerende data er dog stadig særdeles relevante, for at have et udgangspunkt for sammenligning af, hvad der oprindeligt var muligt, og hvordan situationen er i dag. 24

30 4.1.2 Aktuel drift 1 Det første konkrete eksempel på undersøgelser og målinger 32, er udvalgt for at vise hvordan, driften af tørreovnen typisk har forløbet gennem de senere år. Da disse målinger blev udført, bragte de flere forhold frem, der ikke var som forventet. Situationen blev derfor analyseret og drøftet med flere medarbejder for at verificere, at de målte værdier og forhold, stemte overens med det generelle indtryk af driften. Beregninger og målinger anvendt i dette afsnit er således udført, inden der blev lavet nogle former for tiltag. Driftsdata Ud fra de før definerede forhold omkring standardpladetype, ovnens ydelse og stationære driftsforhold, er de første målinger blevet lavet under følgende driftssituation: Dato Pladetype 13A 900mm 68 m/min Afdampet vandmængde kg/h Belastning af ovn 90% Tabel 4.5 Aktuelle drift data 1 Som det kan ses i Tabel 4.5 Aktuelle drift data 1, ligger driftsforholdende i det udvalgte eksempel, under de værdier ovnen er dimensioneret til. Der burde derfor ikke være anledning til problemer for driften. Indfyret effekt: Den indfyrede effekt er udregnet ud fra aflæsninger af gasflowet på forbrugsmålere. Effekten er udregnet ud fra samme nominelle gas-sammensætning, som er anvendt ved udregning af dimensionerende værdier i Tabel 4.2 Masse af vanddamp fra afbrænding af gas. Gas [Nm^3/h] Effekt [KW] Zone Zone Zone I alt Tabel 4.6 Indfyret effekt i Aktuel drift 1 Hvor de dimensionerende data blev opgivet som en installeret effekt, er der nu i stedet tale om den aktuelle effekt. Ud fra sammenligning mellem disse to tal, er der i denne situation stadig overskud af brænderkapacitet. Denne værdi skal dog kun tages som vejledende, da forbrugstallene er aflæst som øjebliksværdier. Brænderne er tilkoblet en temperaturregulering, der regulerer på gasflowet og kan dermed risikere at være reguleret ned, hvis den ønskede temperatur er opnået. Samtidig er der på de installerede digitale instrumenter en mulighed for, at aflæsningen er præget af tilfældige fejl, som følge af instrumentets følsomhed. Resultatet anvendes dog kun som en pejling. 32 Bilag 15: Målinger til Aktuel drift 1 25

31 Effekt i afkastluft Til forskel fra de dimensionerede data, hvor det forventes, at al afkastluft passerer gennem varmeveksleren, er der i dag flere steder, hvor den kan forlade systemet. Effekten der føres bort med afkastluften er derfor opdelt ud fra de afgange der eksisterer. volumen [m^3/h] h [KJ/kg] fugt [kg/kg] V [m^3/kg] masse [kg/h] Effekt [kw] Tilgang veksler ,8 0,295 1, Skorsten ,4 0,189 1, Sideskorsten ,8 0,295 1, Forzone ,9 0,295 1, Tabel 4.7 Luftmængder og effekt i Aktuelle drift 1 Her skal der specielt lægges mærke til den effekt, der bliver tilført varmeveksleren, som ved sammenligning med dimensionerende data, er reduceret med ca. 56 %. En stor reduktion taget i betragtning af at ydelsen for ovnen, ud fra den afdampede vandmængde stadig er på 90 % i dette eksempel. Selv med de usikkerheder og forbehold der er omkring målingerne, er dette resultat langt fra hvad man kunne forvente. Effekt der produceres i varmeveksler Da nogle af målingerne af den opvarmede friskluft er foretaget på luftkanaler, som er fælles for flere aftagere, bliver opdelingen af friskluften anderledes, end tilfældet var ud fra dimensionerende data. I Tabel 4.8 omfatter Friskluft 1 således tilgangen til forzone, zone 1 og zone 2, mens Friskluft 2 er tilgangen til zone 3. Produktionen af centralvarme er aflæst direkte på en tilsluttet energimåler. volumen [ t ind [ C] t ud [ C] Cp [kj/(kg*k) ρ [kg/m^3] Masse [kg/h] Effekt [kw] Friskluft , Friskluft , centralvarme 800 Total Tabel 4.8 Effekt produceret i varmevekselen Ud fra målingerne på afkastluften i Tabel 4.7, var en reduktion af i den genindvundne effekt forventet, da en mindre tilført effekt naturligt vil minimere mulighederne for egenproduktion. Samlet analyse af data for aktuel drift 1 Allerede efter de første målinger stod det klart, at der var noget galt med driften. Den tilførte luftstrøm til varmeveksleren var betydeligt lavere end det forventede og dermed også den effekt, der var tilgængelig for genvinding. Det kunne også konstateres, at sideskorstenen var i brug selvom belastningen i denne situation, var mindre end de dimensionerede [kgh 2 O/h]. Forklaringen på problemerne blev som tidligere beskrevet fundet i en tilstoppet varmeveksler. Alle målinger blev derfor indstillet i en periode, for i stedet at fokusere på løsningen af dette problem. Konklusionen på disse første målinger viste dog med alt tydelighed, at de valgte målinger og sammenligninger producerede brugbare resultater. 26

32 4.1.3 Aktuel drift 2 Målingerne 33 til dette eksempel er foretaget efter, at der var blevet udført en grundig rensning af varmeveksleren. Allerede inden målingerne blev udført, kunne der konstateres markant ændrede driftsforhold, da brugen af sideskorstenen var reduceret. De ændrede indstillinger for driften, som rensningen medførte, var blevet prøvet over lidt tid, og forholdene kunne igen betragtes som stabile. Det blev derfor vurderet, at denne situation ville give et godt billede af ovnens ydelse, der kunne sammenlignes med både de dimensionerende forhold og målingerne foretaget i aktuel drift 1. Måledata og beregninger er således også behandlet og fremført nøjagtigt som i aktuel drift 1, hvorfor det ikke findes nødvendigt at gentage beskrivelsen til alle punkter. Der vil derfor kun blive kommenteret på data, hvor der er ændringer i resultater der bør fremhæves, eller kræver nærmere forklaring. Driftsdata Målinger blev igen foretaget på den valgte standard plade. Men selvom målingerne er udført på samme pladetype, var der alligevel en mindre ændring i båndhastigheden som følge af, at der på tidspunktet blev produceret en anden pladelængde. Dato Pladetype 13A 900mm 65 m/min Afdampet vandmængde kg/h Belastning af ovn 84% Tabel 4.9 Aktuelle drift data 2 Som følge af den lavere båndhastighed er afdampningen og dermed også belastningen faldet. Med reference til udregningen af ovnens ydelse ud fra den afdampede vandmængde, kunne der dog uden problemer stadig foretages målinger og laves sammenligninger. Indfyret effekt: Gas [Nm^3/h] Effekt [KW] Zone Zone Zone Total Tabel 4.10 Indfyret effekt i Aktuel drift 2 Effekt i afkastluft volumen [m^3/h] entalpi [KJ/kg] fugt [kg/kg] V [m^3/kg] m [kg/h] Effekt [kw] Tilgang veksler ,279 1, Skorsten ,1 0,205 1, Sideskorsten Forzone ,9 0,204 1, Tabel 4.11 Luftmængder og effekt i Aktuel drift 2 De mest markante ændringer i forhold til resultaterne i aktuel drift 1 finder man i fordelingen af effekt og luftmængder fra afkastluften. Det ses tydeligt, at der tilføres betydeligt mere energi til varmeveksleren, da effekten er steget fra [KW] til [KW], dette på trods af, at der bliver afdampet mindre vand. Det 33 Bilag 16: Målinger til Aktuel drift 2 27

33 ses desuden, at der ikke længere er et luftflow gennem sideskorstenen hvilket indikerer, at ovnen har væsentligt nemmere ved at komme af med luften gennem varmeveksleren. Effekt der produceres i varmeveksler volumen [m^3/h] t ind [ C] t ud [ C] Cp [kj/(kg*k) ρ [kg/m^3] Masse [kg/h] Energi [kw] Friskluft ,7 1, Friskluft ,7 1, centralvarme 1100 Total Tabel 4.12 Effekt produceret i varmeveksler, aktuel drift 2 Den største forandring der ses i genanvendelsen af varme, ses i udgangstemperaturen på friskluften der er steget fra 94 til 127,7 [ C]. Produktionen af centralvarme er også steget, dog ikke så meget som det kunne forventes, set i forhold til den markante forøgelse af effekten der tilføres, forholdene omkring denne problemstilling er dog allerede beskrevet. Samlet analyse af data for aktuel drift 2 Som det ses ved sammenligning af eksemplerne aktuel drift 1 og aktuel drift 2, har betydningen af en renset varmeveksler stor indflydelse på driften af tørreovnen. Specielt på tilgangen af effekt til varmeveksleren, er situationen betydeligt forbedret, selv ved drift med mindre fordampning end ved de første målinger, er effekten der tilføres steget betydeligt. Spjældet til sideskorstenen er endvidere lukke, hvilket indikerer at trykket i ovnen er faldet og at det er muligt at komme af med den nødvendige luftmængde uden brug af denne. En anden ting der er værd at bemærke er, at temperaturen på primærluften er steget fra 94 til 127,7 [ C] et forhold der gør, at der kan spares på den indfyrede gasmængde. Produktionen af centralvarme er ligeledes steget, dog ikke helt så meget som håbet, det kan dog nævnes at der er observeret en stigning i den temperatur som centralvarmevandet forlader varmeveksleren med, hvilket skyldes at luften ved tilgangen til luft/vand varmeveksleren er højere end før, samtidig med at luftmængden er steget. Driften af ovnen var, som det fremgår betydeligt forbedret, men ved nærmere analyse af tallene og indstillingerne af spjæld til ovnen, var der dog endnu et forhold der bragte undren. På udskriften af aktuelle værdier for ovnen 34 kan det ses at værdi nummer 42 forzone afkast spjæld, er angivet til 0 %, hvilket betyder at der er lukket for tilførslen af forvarmet luft til forzonen. Betragter man måleresultaterne for forzonen kan man samtidig se, at der fra afgangen af forzonen stadig er et flow af varm luft med en effekt på [KW], og en temperatur på 73,8 [ C]. Der kan derfor ikke kun være tale om en luftmængde, der kommer fra omgivelserne, det kan derfor konstatere, at denne luftstrøm må bestå af en blanding af luft fra selve ovnen og omgivelserne, hvilket ikke var den måde forzonen var tiltænkt at virke på. Størstedelen af de [KW], der i denne situation forsvinder ud gennem forzonen, burde derfor i stedet være tillagt luftstrømmen til varmeveksleren. 34 Bilag 17: Recept 34 aktuel værdi tørreovn

34 4.2 Forsøg med forzonen På baggrund af de målinger og iagttagelser der blev gjort i Aktuel drift 2, hvor det kunne konstateres, at luften, der blev ført gennem forzonen, fortrinsvis måtte bestå af en blanding af fugtig luft fra selve ovnen og luft fra omgivelserne, blev det besluttet at udføre en nærmere undersøgelse af forholdene. Som før nævnt skulle formålet med forzonen være at forvarme pladen med varm og tør luft fra luft/luft varmeveksleren, et formål der ikke synes at kunne opfyldes med forholdene, som de var. Derfor blev målet med forsøget, at undersøge om forzonen overhovedet virkede efter hensigten, og hvilken indflydelse det kunne have på tørringen af pladen, hvis der blev ført den oprindeligt tiltænkte mængde forvarmede luft igennem. Med udgangspunkt i dette uafklarede forhold, blev fremgangsmåden for forsøget diskuteret og to formænd for pladeproduktionen, der normalt varetager den daglige drift af ovnen, blev inddraget for at assistere og sikre pladekvaliteten under forsøget Fremgangsmåde Normalt bliver luftstrømmen til forzonen reguleret automatisk af en differenstrykmåling mellem forzonen og omgivelserne. Signalet fra denne transmitter styrer positionen af spjældet, der sidder i tilgangen til forzonen, og dermed mængden af forvarmet luft der tilføres. Erfaringen med differenstrykmålingen viser at overstiger trykket i forzonen 0,1-0,2 [mmvs] begynder der at opstå problemer med, at der kommer damp ud af indgangen til ovnen, af denne grund er setpunktet for trykket også 0 [mmvs], dvs. at reguleringen skal holde trykket mellem omgivelser og forzone neutralt. Opbygningen er illustreret i Figur 4.2 PI-diagram, regulering af forzone 35 Figur 4.2 PI-diagram, regulering af forzone Via IGSS 36 systemet til ovnen er det muligt at betjene de fleste af spjældene manuelt, samtidig med at der kan overvåges på temperaturerne og trykket i forzonen. Rent teknisk var det derfor ingen problem at udføre et forsøg, hvor der blev ændret på luftflowet i ovnen ved hjælp af indstillinger på spjældene. Fremgangsmåden blev derfor fastlagt til følgende: 35 Egen udførelse 36 Interactive Graphical SCADA System 29

35 1. Forsøget sættes i gang under produktion af pladetypen: 13A 900mm. De første målinger foretages under normal drift med stabile driftsforhold 2. Spjæld indstilles manuelt, så der tilføres den størst mulige mængde forvarmet luft til forzonen, trykket i ovnen reguleres i denne situation med sideskorstenen 3. Overvågning af driften til der igen vurderes at være stabile driftsforhold med de nye indstillinger 4. Gentagelse af målinger 5. Tilbagestilling til normal drift Alle målinger udføres én gang under normal drift og én gang under forsøget, i begge tilfælde når det vurderes, at der er opnået stabile driftsforhold. Stabile driftsforhold defineres i denne situation, som forhold hvor temperaturerne i ovnen har fundet et naturligt leje og ikke ændrer sig væsentligt. Tidspunktet hvor denne tilstand er opnået, vurderes sammen med formændene, der har erfaring med ovnen. Ved forsøgets afslutning skal følgende målinger være udført i begge driftstilstande for at kunne sammenligne resultaterne: 1. Temperaturforløbet i pladen gennem tørreovnen 2. Tilstanden af afkastluften fra forzonens skorsten. (Udføres med våd/tør temperaturmåling) 3. Ovntest (gasforbrug og fordampning registreres) Gennemførelsen af forsøget Forsøget blev gennemført på den før anvendte standardplade 13A 900mm. Forløbet af forsøget var tilfredsstillende og de ønskede målinger blev udført uden problemer, ved omstilling af spjældene lykkedes det at tilføre den maksimale mængde tør luft der var muligt, da spjældet i tilgangen blev åbnet 100 %, samtidig blev åbningen af sideskorstenen begrænset til 25 %, hvilket vil sige at den største del af afkastluften stadig blev ført gennem varmeveksleren. Under forsøget kunne det konstateres, at temperaturen af indblæsningsluften stabiliserede sig på ca. 110 [ C], hvilket er den temperatur ovnen oprindeligt er dimensioneret til. Rent visuelt kunne den ændrede tilstand på luften i forzonen også konstateres, da der ikke længere var et tydeligt indhold af damp, i den luft der blev ledt ud gennem afgangen fra forzonen. Validiteten af de data, der blev indsamlet, vurderedes derfor at være god, og et sammenligneligt billede af forzonens funktion skulle kunne udlæses på de optagne temperaturforløb. Udskrift af de aktuelle indstillinger under forsøget findes i bilag Bilag 18, Ovnindstillinger normal 38 Bilag 19, Ovnindstillinger forsøg 30

36 Temperatur C Sammenligning af måledata Temperaturforløbet i pladen Som den første sammenligning anvendes data fra temperaturforløbet i pladen. Kurven viser forløbet fra tiden 0 hvor temperatursensoren tilføres slurryen ved mixeren, og til pladen kommer ud af kølezonen. De lodrette streger i diagrammet angiver skift mellem forskellige situationer. I de udførte forsøg er pladens placering i henhold til abscissen i diagrammet følgende: (tiderne er ca. angivelser) 1-6 minutter: Transportbånd, fra mixer til ovnindgang 6-14 minutter: Forzone og zone minutter: Skift mellem zone 1 og zone minutter: Zone minutter: Skift mellem zone 2 og zone minutter: Zone minutter: Kølezone 120 Temperaturforløb i plade Normal drift Forsøg 20 0 Minutter Figur 4.3 målinger af temperaturforløb i plader Som det fremgår af kurverne, er de meget ens i begge situationer, den eneste væsentlige forskel er i starten af målingen, hvor der er en temperaturforskel på ca. 2 [ C], pladen er dog her stadig placeret på transportbanen, og denne temperaturforskel kan derfor ikke være et resultat af forsøget. Dette resultat var en smule uventet. Inden forsøget blev udført, var der en forventning om, at der ville kunne ses et mere tydeligt skift mellem forzone og zone 1, pga. de markant anderledes konditioner af luften. Men det må konstateres, at forzonen i de to situationer ikke har nogen væsentlig indvirkning på opvarmningen af pladen. Det kan derfor undre hvorfor der fra starten er blevet etableret en forzone til ovnen, når virkningen af den synes ubetydelig. Forklaringen på dette skal nok hovedsageligt findes i den løbende udvikling af produktionshastigheden, hvor der på tidspunktet for dimensioneringen af ovnen blev produceret med en hastighed på 31

37 ca [m/min], er hastigheden på nogle pladetyper i dag oppe på 68 [m/min]. Tiden hvor pladen opholder sig i forzonen er derfor reduceret og dermed også virkningen af den. Luftens tilstand ved afgang fra forzonen For at være sikker på at luften i forzonen under forsøget også rent fysisk bestod af tør luft, blev der udført målinger på tilstanden ved hjælp af våd/tør temperatur princippet, følgende måledata er i den forbindelse registreret: Tør temp. [ C] Våd temp. [ C] Abs. fugtighed [kg/kg] Rel. fugtighed [%] Normal drift 80,2 68 0,237 58,5 Forsøg 86,4 44 0,042 10,5 Tabel 4.13: Data for luftens tilstand ved afgang fra forzonen Som det ses på måledata i Tabel 4.13, er der ingen tvivl om at tilstanden af luften i forzonen er ændret markant, Fugtindholdet under forsøget er nede på et niveau, hvor man både ud fra målingerne, men også ud fra den tidligere nævnte visuelle kontrol, godt kan konkludere at indblæsningsluften til forzonen må være den forvarmede luft fra varmeveksleren. Realistisk set er det også begrænset hvor meget fugt luften kan nå at optage i forzonen da pladen under alle omstændigheder først skal forvarmes før der begynder at ske en væsentlig afdampning. Ovntest Som supplement til undersøgelsen af den rent kvalitetsmæssige indvirkning af forzonen, blev der udført ovntest for at vurdere om der var nogen væsentlig ændring af energiforbruget under forsøget. Ovntesten kunne derfor afsløre om den lavere temperatur på friskluften til ovnen havde nogen indvirkning på totalforbruget af gas. Begge de udførte ovntest findes i bilag men en sammenligning af resultatet er præsenteret i Tabel Fordampet vandmængde [kg] Energiforbrug [kwh] Forbrug pr. kg vand [kwh/kg] Normal drift ,796 Forsøg ,804 Tabel 4.14 Data fra ovntest Som det fremgår af Tabel 4.14, er der en tendens til et lidt højere energiforbruget pr. kg vand, der fordampes under forsøget. Selvom man øger sit friskluftforbrug væsentligt har det altså en meget begrænset effekt på totalforbruget. Opvarmningen af tør friskluft er heller ikke den mest energikrævende proces, hvilket er den væsentligste forklaring på, at der ikke er større forskel i forbruget Delkonklusion på forsøget Forsøget på forzonen gav ingen resultater der kunne underbygge hverken en kvalitetsmæssig eller økonomisk mærkbar forbedring ved korrekt anvendelse af forzonen. Det må derfor konkluderes at forzonens vigtigste formål, som situationen er i dag, primært består i at værne mod udslip af damp fra ovnen og til omgivelserne. Det væsentligste problem i den henseende er, at det fører til unødigt energispild, når den varme og fugtige luft fra selve ovnen, presses ud gennem forzonen og videre ud i dennes skorsten, uden at passere varme- 39 Bilag 20, Ovntest normal 40 Bilag 21, Ovntest forsøg 32

38 veksleren. Denne problematik kan kun være opstået fordi ovnen har problemer med at komme af med afkastluften af normal vej, denne teori underbygges da også af, at hvis der bliver åbnet for sideskorstenen under normal drift, så trykket i ovnen falder, begynder spjældet til forzonen automatisk at åbne og lede tør luft ind. Ud fra forsøgene med forzonen må det derfor igen konstateres, at ovnen, selv med en nyrenset varmeveksler, har svært ved at komme af med den nødvendige luftmængde, og at energispildet der sker på baggrund af denne problematik også er større end hidtil antaget. 4.3 Samlet vurdering af ovndriften I erkendelse af at betingelserne for ovndriften er stærkt varierende, blev det valgt at bruge den aktuelle afdampning som et mål for ovnens ydelse, for på den måde at have et sammenligningsgrundlag mellem dimensioneret ydelse og aktuel drift. I den sammenhæng kan det være relevant at undersøge hvor udbredt problemet er, altså hvor ofte man har produktion, med en afdampet vandmængde på over [kg/h], en mængde som der er konstateret problemer med i afsnittet aktuel drift 2 og som er blevet yderlige bekræftet gennem forsøg med forzonen. Ud fra produktionsstatistikken for er der i Tabel 4.15 vist de ti mest producerede pladetyper, deres andel af produktionen og den afdampede vandmængde. Ud fra tabellen kan det ses at der ud af disse ti typer, som udgør 92,4% af årsproduktionen, vil være direkte problemer med at udnytte afdampningen til varmegenvinding i 85% af produktionstiden. Da grænseværdien oven i købet er fastsat ud fra en situation, hvor problemet allerede er konstateret, kan man med god grund antage, at der også er en påvirkning i den resterende del af produktionen. Nr. Pladetype Bredde % produktion 2009 Afdampning Afvigelse ,5 mm A , ,5 mm OA , ,5 mm GDS , ,5 mm H 900 6, ,5 mm A , ,5 mm OAS mm OA , mm F 900 2, ,5 mm OA 600 1, ,5 mm OA 884 1, ,4 Tabel 4.15 Produktionsstatistik med afdampede vandmængder Med dette som reference, kan det gennem ovenstående eksempler og forsøg konstateres, at der er en begrænsning i udnyttelsen af det energipotentiale der er til rådighed for genvinding, og at ovnens drift derfor ikke kan betragtes som optimal. 41 Bilag 8 : Oversigt 2009 pladeproduktion 33

39 4.4 Optimering af luftflow til og fra ovnen Som det fremgår af de indledende analyser af både enkeltkomponenter og ovndriften, kan de problemer, der er konstateret med luftflowet til og fra ovnen, direkte henføres til det modtryk, der opstår når varm og fugtig luft skal ledes væk fra ovnen, her synes specielt luft/luft varmeveksleren at være en begrænsning, I den henseende findes der grundlæggende to forklaringer på dette: 1. Afdampningen af vand fra pladerne overstiger i perioder det ovnen, og dermed varmeveksleren er dimensioneret til 2. Det er problematisk at udføre en ordentlig rensning af varmeveksleren. Selv efter en grundig rensning er der stadig belægninger på lamellernes overflade, hvilket medfører større friktion og begrænsning af det frie areal. Ved løsningen af problemerne omkring luftflowet er det derfor nødvendigt at analysere yderlige på behovet og mulighederne for at få en brugbar løsning Behov Ved ordet behov kan der dels være tale om behovet for en udskiftning i forhold til at holde produktionen kørende og dels om de behov og ønsker, der vil være til udformningen og kapaciteten af en ny luft/luft varmeveksler. Der vil her blive lagt vægt på behovet for kapacitet, da det er nødvendigt at kende dette før der kan stilles krav til udformningen. Ved vurdering af de krav der vil være til en luft/luft varmeveksler, har specielt forsøget med forzonen givet anledning til at stille spørgsmålstegn ved behovet for tilførsel og opvarmning af friskluft. Da effekten af at tilføre forzonen den maksimale mængde af forvarmet friskluft, synes at være minimal, kunne det overvejes at tænke i alternative løsninger til at håndtere problemet med at holde dampen inde i ovnen og på den måde minimere behovet for opvarmning af friskluft. Størrelsen på behovet er ikke afklaret, men vurderes, ligeledes ud fra forsøget med forzonen, at være væsentligt mindre end de dimensionerede [m 3 /h]. Fordelen ved dette ville være at kravene til en luft/luft veksler ville være mindre. Dette kunne give følgende fordele Muligheder for på den samme fysiske plads at lave en konstruktion, der er mindre følsom over for snavs Mindre problemer med overtryk i ovnen Øget servicevenlighed Højere ydelse i luft/vand varmeveksleren Billigere investering For at kunne udnytte denne mulighed for at minimere friskluftmængden, kræves det dog at der laves flere tiltag, da både styringen og måske konstruktionen af forzonen skal ændres, samtidig med at luft/luft varmeveksleren skal udskiftes med en anden. Ændrer man alene på brugen af forzonen, vil det blot føre til et øget brug af sideskorsten da luften der indeholder det afdampede vand under alle omstændigheder skal ud. Laver man varmeveksleren mindre uden at ændre forzonen risikerer man at ydelsen bliver for lille med øget gasforbrug til følge. 34

40 De muligheder der skal undersøges nærmere for at optimere driften mht. luftflowet kan derfor deles op i to punkter: 1. Ændring af forzonen 2. Optimering af luft/luft veksleren Mulighederne og ting der skal overvejes i forbindelse med disse punkter vil i de næste afsnit blive vurderet nærmere Punkt 1, ændring af forzonen Selvom der ikke synes at være nogen virkning af forzonen, er det dog næppe realistisk helt at sløjfe den og inddrage den fuldstændigt i zone 1. Dette vil kræve en større ombygning, og der vil stadig være et behov for at lave en form for afgrænsning, der holder dampen inde i selve ovnen. Til dette formål virker det mest oplagt at anvende en del af den forvarmede friskluft, da f.eks. anvendelsen af luft fra omgivelserne uden tvivl ville føre til problemer med kondensdannelser og deraf følgende kvalitetsproblemer. Men da forzonen ikke længere har nogen synlig effekt på hverken pladekvalitet eller gasforbrug til ovnen, vil der her blive givet en kort vurdering af hvilke muligheder det umiddelbart kunne have indflydelse på måden den bliver brugt og styret på, så behovet for friskluft kan reduceres. Styring af ventilatorer og spjæld Ser man nærmere på Figur 4.4 Opbygning af forzonen, der viser et udsnit fra måle og reguleringsskemaet 42 for ovnen. Kan man se at der er installeret to cirkulationsventilatorer i selve forzonen, samtidig med at der er en udsugning på selve skorstenen. Spjældet i tilgangen har ligeledes oprindeligt været manuelt justeret så der var et fast flow. Figur 4.4 Opbygning af forzonen 42 Bilag 12, Mess und regel schema trockner 35

41 Med den senere installation af en automatisk styring til spjældet i tilgangen, der er beskrevet under forsøget med forzonen, er det konstateret, at der i flere tilfælde lukkes helt for tilførslen af friskluft. Denne situation synes at være problematisk da cirkulationsblæsere og udsugning kører videre på samme måde, og derfor kun kan suge luft fra selve ovnen. Det ville derfor i forbindelse med en forbedring af trykfaldet i selve ovnen, være oplagt at revurdere styringen af ventilatorerne så de blev afhængige af tilførslen af friskluft. Ændringer omkring disse forhold vil kun være af ren styringsmæssig karakter og vil altså ikke kræve nogen større ombygning. Zoneadskillelse Mellem zone 1 og forzonen er der oprindeligt lavet en fysisk adskillelse der har til formål at begrænse mængden af luft der kan trænge ud i forzonen. Denne adskillelse er ved selvsyn konstateret at være i en tilstand hvor effekten er begrænset og en udskiftning er tiltrængt. Adskillelsen består i sin simpleste form blot af nogle gardiner, der er monteret mellem etagerne i ovnen, og dermed blokerer for luften. For at gipspladerne kan passere fra forzonen og ind i zone 1, er det dog nødvendigt at holde et areal frit, der svarer til tykkelsen på de største plader der produceres, hvilket naturligvis efterlader et større frit areal når de tynde plader produceres. Der har været tanker om at begrænse dette frie areal ved hjælp af anordninger og løsninger, der åbner når pladen kommer, eller som pladen selv kunne skubbe væk når den passerer. Pga. risikoen for at pladerne kan sætte sig fast, og det hårde miljø, er mulighederne for at minimere det frie areal med disse metoder dog begrænsede. En kombination af de eksisterende typer af gardiner og et supplement med en række luftdyser, der tilføres forvarmet luft, og dermed laver en slags luftgardin, kunne også være en løsning, men der er på nuværende tidspunkt ikke nogle endelige løsninger, der kan ændre denne adskillelse radikalt. En reparation af de eksisterende vil dog stadig kunne forbedre forholdene. Ud fra en kort vurdering, er der altså flere muligheder for at forbedre forzonen, uden at skulle foretage omfattende konstruktionsændringer. Effektiviteten af dem er dog stadig afhængig af forholdene i selve ovnen Punkt 2, optimering af luft/luft varmeveksler Sammen med en optimering af forzonen ville behovet for forvarmet friskluft kunne reduceres, det skal dog stadig sikres at der bliver tilført en tilstrækkelig stor mængde til, at der ikke opstår andre problemer med driften. I den forbindelse er der specielt to forhold der skal tages hensyn til: 1. Der skal tilføres den nødvendige mængde primærluft til gasbrænderne for at sikre fuldstændig forbrænding 2. Der skal være balance mellem den tilførte friskluftmængde og den luftmængde der føres bort som fugtige afkastluft. At sikre en tilstrækkelig mængde primærluft til gasbrænderne vurderes umiddelbart ikke til at være den faktor der vil være bestemmende for luftmængden, da hver gasbrænder har sin egen primærblæser og et manuelt spjæld, der sikrer at der tilføres den nødvendige mængde luft. Ud fra målinger af luftflow til brænderne og aflæsning af den aktuelle indfyrede gasmængde, er det også blevet konstateret at luftoverskudet i nogle situationer antager en værdi på ca. 2,5. Det kan diskuteres om denne værdi er for høj, men da ovnen er konstrueret således, at en del af friskluften til zonerne bliver tilført af denne vej, vil det kræve yderligere ombygning og styring at ændre på dette forhold. Disse forhold vil derfor ikke blive yderligere behandlet i denne rapport. Der vil i stedet blive taget udgangspunkt i luftbalancen mellem friskluft og afkastluft. 36

42 Luftbalance Ud fra de dimensionerede data, som er vist i afsnit xxx kan det ses at massen af tør luft der føres bort med ovnens afkast ved 100% udnyttelse, udgør [kg/h] ved en afdampning på [kg/h], dvs. at der for at opretholde luftbalancen og den ønskede luftfugtighed i ovnen skal tilføres tilsvarende masse. Da friskluften altid suges fra produktionslokalet sættes forholdene for indsugningsluften til en temperatur på 20 C, en relativ luftfugtighed på 80% og et lufttryk på 1,013 bar. V [m^3/h] t [ C] x [kg/kg] ρ [kg/m^3] tør luft [kg/h] damp [kg/h] total [kg/h] friskluft ,0117 1, Tabel 4.16 Udregning af friskluftmængde På grund af den lave absolutte fugtighed der findes i luft fra omgivelserne, er den i Tabel 4.16 udregnede masse af friskluft, stort set den samme som massen af tør luft. Der anvendes dog den totale masse der herefter kan sammenlignes med de dimensionerede værdier i nedenstående tabel: Dimensionerede værdier V [m^3/h] t [ C] ρ [kg/m^3] Masse [kg/h] Forzone , Zone , Zone , Zone , Kølezone , I alt Tabel 4.17 Dimensionerende værdier for friskluft Det ses ud fra Tabel 4.16 Udregning af friskluftmængde, at den nødvendige mængde friskluft ud fra behovet til at transportere fugten væk fra ovnen ikke udgør mere end [kg/h] ved en afdampning på [kg/h]. Sammenligner man dette tal med hvad luft/luft veksleren oprindeligt er dimensioneret til i Tabel 4.17 er der altså en betydelig reduktion i kravene til denne, hvis man kan begrænse behovet til, at der kun skal tilføres den mængde, der skal bruges for at transportere fugt væk. En ting der i den forbindelse er værd at bemærke er, at hvis man lægger værdierne fra zone 1, 2 og 3 sammen, kun opnår en luftmængde på [kg/h], der er altså kalkuleret med tilførsel af luft fra enten forzone eller kølezone, for at skabe balance. Ser man på procesdiagrammet for ovnen 43 virker det ud fra optegnelserne af flowretninger til at kølezonen har været den der forsynede ovnen med ekstra friskluft for at skabe balance, og adderes denne masse til zonernes opnår man en tilførsel på [kg/h], hvormed den teoretiske balance er tæt på at stemme. En af årsagerne til at man har svært ved at styre luftflowet i ovnen, kan derfor stamme fra den ombygning af kølezonen, der senere er blevet foretaget. Har man ikke været opmærksom på disse forhold omkring tilførslen af friskluft, er der en sandsynlighed for, at man har ændret på balancen, og tilfører luft af andre veje end tiltænkt. Disse forhold åbner dog også muligheden for at anvende den manglende luftmængde i forbindelse med den førnævnte ændring af styringen til forzonen, således at man har et potentiale på ca [m 3 /h], der kan anvendes i forbindelse med denne løsning. 43 Bilag 12 Mess und Regelschema 37

43 Opgradering af afdampningen Der er indtil nu kun blevet taget udgangspunkt i de dimensionerede værdier, men et faktum, som det også fremgår af Tabel 4.15, er at ovnen til tider er belastet over dette. Set ud fra et ønske om konstant at øge produktionshastigheden vil dette problem med stor sikkerhed ikke blive mindre med tiden, selvom grænsen for det fysisk mulige for flere installationer synes at være tæt på grænsen. Det vil derfor være naturligt at tage højde for en øget afdampning i beregningen på en ny varmeveksler. Som situationen er i dag vil en realistisk opgradering af varmeveksleren antage en størrelse der skal kunne klare en afdampning på minimum [kg/h]. Tages der udgangspunkt i de dimensionerede temperaturer og luftfugtighed, vil betydningen for luftmængderne ved en større afdampning hurtigt kunne vurderes: V [m^3/h] temp [ C] fugt [kg/kg] h [KJ/kg] ρ [kg/m^3] Masse [kg/h] Energi [KW] Tør luft , , Damp fra plader , , Damp fra gas , , I alt , Tabel 4.18 Eksempel på opgradering af afdampning En forøgelse af afdampningen til [kg/h] vil, som det ses i Tabel 4.18, kræve en masse af tør luft på [kg/h], der er altså ud fra den nødvendige friskluftmængde, stadig plads til at reducere størrelsen af luft/luft varmeveksleren. Men man må også erkende, at potentialet svinder kraftigt ind med større afdampning, da det øgede luftflow i denne situation, vil føre til større trykfald i luftkanalerne, og dermed blot flytter problemet med modtryk et andet sted hen. Løsningen med en reduktion af luft/luft varmeveksleren, er hvis man samtidig ønsker at opgradere mængden af afdampet vand, derfor ikke en mulighed der kan stå alene. Der vil hvis man skal have en den fulde effekt være brug for yderligere tiltag som f.eks. forøgelse af diameter på kanaler eller kompensering for trykfaldet ved installation af en blæser før tilgangen til varmeveksleren. 4.5 Løsningsforslag til optimering af luftflow Ovenstående gennemgang medfører at løsningsforslaget for optimering af luftflowet kommer til at indeholde følgende punkter: Ny styring af luftflow til forzonen der inkluderer både spjæld og ventilatorer Ny luft/luft varmeveksler o Opgraderet til afdampning af [kg/h] o Minimum opvarmning af friskluft [kg/h] o Minimum passage af afkastluft på [m 3 /h] med et absolut fugtindhold på 0,43 [kg/kg] o Mere egnet udformning i forhold til det snavsede miljø Sænke modtryk i luftkanaler til afkastluft enten som: o Kanaler med større diameter, eller o Blæser installeret ved tilgang til varmeveksler Vurdering af løsningsforslag Dette løsningsforslag er temmelig omfattende, både økonomisk og for driften af ovnen. Set ud fra dette vil en fuldstændig gennemførelse af dette forslag kræve yderligere undersøgelser da styring af luftflow, fug- 38

44 tighed og tryk i forbindelse med ovnen er en kompleks sag som kræver mange overvejelser. Det er derfor svært at forudse den fulde virkning, og må derfor anbefales som en langsigtet løsning, evt. sammenholdt med en udvidelse af selve ovnen. Men der er ingen tvivl om, at der ved at reducere modtrykket for afkastluften i ovnen, er et meget stort potentiale for at forbedre driften og mange af de problemstillinger, der dagligt er omkring ovn driften. 39

45 5 Optimering varmeproducerende anlæg (Steen B. Bak) 5.1 Indledning Hovedformålet med dette afsnit er at analysere mulighederne for at optimerer på egenproduktion af varme, der sker ved hjælp af spildvarme fra tørreprocessen. Der genindvindes allerede en del af denne spildvarme fra processen, dels til forvarmning af primærluft og til varmeproduktion til centralvarmeanlægget på fabrikken. Varme genindvundet fra spildvarme fra en proces er afgifts belagt, hvis det bruges til rumopvarmning, dog med den undtagelse, at hvis rumopvarmningen er direkte nødvendig for at processen kan forløbe, er der fritagelse 44. Afgiften på genanvendt varme er i skrivende stund 2,27 45 [kr./nm 3 gas]. Afgiften afregnes ud fra det antal [kwh] der er genanvendt, de [kwh] der er blevet genanvendt omregnes til et gasforbrug i [Nm 3 gas]. Omregningen fra [kwh] sker med forhold 1:11 da der er [kwh/nm 3 gas]. Målingen af den genanvendte varme sker ved hjælp af validerede og plomberede energimålere, som skal aflæses og forbruget indberettes. Afgift perioden løber fra og med oktober måned til og med marts måned. 5.2 Analyse En optimering af varmeproduktionen der direkte kan reducere gasforbruget til suppleringsvarme, vil give en besparelse i omkostningerne svarende til gasprisen. I nedenstående vil der blive analyseret på, hvilke muligheder der kan være for optimering og hvilke besparelser det kan medføre, dog uden hensyntagen til etablerings- eller driftsomkostninger. Den nuværende udnyttelse af spildvarmen vil blive belyst og sammenholdt med hvad en optimering kunne resulterer i. Energi [kw] Friskluft Friskluft centralvarme 1100 I alt Tabel 5.1 Produktionstal varmeveksel v. 13 A byggeplade, tallene stammer fra Aktuel drift 2 Gas [Nm^3/h] Effekt [KW] Zone Zone Zone I alt Tabel 5.2 Indfyret effekt v. 13 A byggeplade Den effekt der genindvindes i forhold til indfyrede effekt fremgår af Tabel 5.1 og Tabel 5.2 tallene i de to tabeller er baseret på aktuel drift. Det giver en udnyttelses grad på 22 % Oplyst af Controller Mette Fogh

46 På baggrund af analysen af varmeveksleren og dens tilstand fremgår det, at luft/vand veksleren ikke yder, hvad der svarer til dimensionerende data. Den manglende ydelse er et resultat af ændringerne i koblingen af elementerne i luft/vand veksleren og det faktum, at der ikke bliver tilført den dimensionerende effekt fra afkastluften. Reduktionen af den tilførte effekt er et resultat af modtryk i luft/luft vekslerne og at der forsvinder en del effekt ud af ovnen gennem forzonen. Ifølge data på luft/vand veksleren kan den levere en ydelse på 2,3 [MW]. Under den nuværende drift er ydelsen af veksleren aflæst til ca. 1,1 [MW], derfor kan der være et potentiale i at optimere driften af varmeveksleren Reduktion af temperaturen i hovedskorsten For at anskueliggøre mulighederne i optimering af genvindingen, er det nødvendig at se på nogle af de parametre, der kan have en gunstig indvirkning på ydelsen. Yderligere afkøling af afkastluften med 10 [ C] inden den forlader luft/vand veksleren vil betyde, at det er muligt, at udnytte mere af den kondenseringsvarme der er i den. For at skelne denne situation i forhold til de andre typer af afkastluft der findes, vil afkastluften herefter blive betegnet som røggas. Tilstanden på røggassenen i dag er, at den forlader luft/vand veksleren med en temperatur på ca. 67,3 [ C] og en relativ fugtighed på ca. 92 %. For at finde energi mængden i røggassen er det nødvendig at kende entalpien ved 67,3 [ C]. Derfor er der foretaget en Wet/dry bulb måling i røggassen, disse temperaturer er indtastet i programmet Moist Air for at finde energiindholdet i røggassen, resultatet af dette kan ses i, Tabel 5.1. For at klarlægge den potentielle energimængde ved at sænke røggassens temperatur, skal entalpien ved 57,3 [ C] ligeledes findes. Dermed er det muligt at beregne den energimængde der er til rådighed ved at sænke røggastemperaturen fra første måling med 10 [ C] og samme relative fugtighed. En reduktion af røggastemperatur betyder, at det er muligt at udnytte mere af det energipotentiale, der er i røggassen. Dette medfører en besparelse i gasforbruget til suppleringsvarme, men også besparelse i indkøbet af procesvand. Besparelsen i indkøbt procesvand opstår da en sænkning af røggastemperaturen betyder, at der vil dannes mere kondensat i luft/vand veksleren, det betyder at andelen af kondensatvand der bruges i processen kan øges. 41

47 Energipotentiale Entalpi v. 67,3 C røg temperatur Vandindhold Entalpi v. 57,3 C røg temperatur Vandindhold Luftmængde skorsten Mulig energipotentiale Energi mængde pr. m^3 gas Energipotentiale omregnet Kondensat mængde 607 [kj/kg] 205 [g/kg] 359 [kj/kg] 115 [g/kg] [kg/h] [kw] 11 [kwh] 234 [Nm^3 gas/time] [kg/h] Besparelser Gaspris Afgift Fyringssæson Produktionstimer i fyringsperioden Besparelse Pris vandværksvand Besparelse i indkøb vandværksvand 2,30 [kr./nm^3] 2,27 [kr./nm^3] 130 dage [h] kr./fyringssæson 12,1 [Kr./Nm^3] kr./fyringssæson Bruttobesparelse kr./fyringssæson Tabel 5.3 Bruttobesparelse v. reduceret røggastemperatur 47 Bruttobesparelsen er beregnet ud fra, at hele energipotentialet i at sænke røggastemperaturen skal leveres som suppleringsvarme fra gaskedler og at kondensatet genanvendes i processen. Som omtalt i indledningen er den genbrugte varme afgiftsbelagt, derfor skal bruttobesparelsen fratrækkes gasprisen på 2,30 [Kr./Nm 3 gas] 48. Når prisen på gassen fratrækkes vil den mulige besparelse have en størrelse på: Årlig besparelse (2,3*3120*234) [Kr./år] 47 Tal og priser er oplyst af medarbejdere på Knauf Danogips A/S, Vedligeholdelseschef Henrik Gaardbo Nielsen og Controller Mette Fogh 48 Bilag 13: Energipriser 42

48 5.2.2 Reduktion af returvandstemperatur til luft/vand veksleren Ændring af temperaturen på returvandet til varmeveksleren vil også have en positiv effekt på ydelsen af veksleren. Det erindres her at de dimensionerede temperaturer for luft/vand veksleren er, en retur på 50 [ C] og et fremløb på 70 [ C] ved et flow på 100 [m 3 ]. Muligheden for at sænke returvandstemperaturen er opstået på baggrund af observationer under opstart af luft/vand veksleren, hvor returvandstemperaturen har været under 40 [ C]. Denne lave temperatur resulterede i en væsentlig højere ydelse af luft/vand veksleren. Observationer på centralvarmeanlægget viser at vandflowet gennem luft/vand veksleren er ca. 130 [m 3 /h] denne værdi bliver brugt i efterfølgende beregninger. Hvis returtemperaturen til veksleren kan reduceres med 10 [ C] hvor meget ekstra energi kan den eksisterende varmeveksler så optage? Gennem nedenstående beregning afdækkes hvor stor en varmemængde 130 [m 3 /h] vand kan indeholde ved en temperaturstigning på 10 [ C], dette må være et udtryk for den ekstra energimængde den nuværende varmeveksler kan optage. Udnyttelse af energipotentiale Flow gennem veksler Cp vand Temperatur stigning Mulig optagen effekt 130 [m^3/h] 4,19 [kj/kg*k] 10 [ C] 1513 [kw] Besparelse med eksisterende veksler Energiindhold i naturgas Gasbesparelse Gaspris Afgift Fyringssæson Produktionstimer i fyringssæsonen 11 [kwh/nm^3] 138 [Nm^3/h] 2,3 [Kr./Nm^3] 2,27 [Kr./Nm^3] 130 dage 3120 [h] Bruttobesparelse Kr./fyringssæson Tabel 5.4 Besparelse v. reduceret returtemperatur Eftervist i Tabel 5.4, er det muligt at optage [kw] i den eksisterende luft/vand veksler, af den i Tabel 5.3 udregnede effekt på [kw]. Der vil igen blive taget udgangspunkt i en relativ fugtighed på 92 % v. røggastemperaturen på 67,3 [ C]. Ud fra disse tal findes entalpi og vandindhold. Ved at sænke returtemperaturen med 10 [ C] vil dannelsen af kondensat ikke foregå i samme mængde som vist i Tabel 5.3, hvor der blev taget udgangspunkt i at sænke røggastemperaturen. For at kende kondensat mængden ved reduceret returtemperatur er det nødvendigt at udregne entalpien i røggassen efter veksleren. 43

49 Kondensat mængde Entalpi i røggassen v. 67,3 C Φ=92% 607 [kj/kg] Effekt [kw] Røggas mængde [kg/h] Ny entalpi 1.513=(37.381/3.600)*(607-x) 461 [kj/kg] Vandindhold v. 607 kj/kg,φ=92% 205 [g/kg luft] Vandindhold v. 461 kj/kg Φ=92% 152 [g/kg luft] Ny kondensat mængde 550 [g/sek] Kondensat pr time [kg/h] Pris vandværksvand 12,12 [Kr./m^3] Drifttimer [h] Besparelse vandværksvand [Kr./år] Tabel 5.5 Besparelse i vandværksvand v. retur på 40 [C] Den årlige besparelse ved at sænke returtemperaturen med 10 [ C] skal udregnes ved at trække besparelsen i gas fra og addere besparelsen i indkøb af vandværksvand. Årlig besparelse ( (138*2,3*3120)) [Kr./år] Ovenstående besparelse opnået ved at sænke returtemperaturen er beregnet for én fyringssæson. Ved at sænke temperaturen er det muligt at reducere behovet for suppleringsvarme fra gaskedlerne. Ved at øge produktionen af varme i luft/vand vekslerne vil udnyttelsen af energien i afkastluften fra tørreprocessen også stige til 35,6 %. Sammenlignet med en udnyttelsesgrad på 22 % vil en optimering medfører en væsentlig forbedring af udnyttelsesgraden Supplerende forbedringer Centralvarmestyring For yderligere at forbedre ovenstående eksempler kunne en ændring af centralvarmestyringen og installationen således, at det også er muligt at indføre dynamisk fremløbstemperatur være fordelagtigt, dermed kan det lade sig gøre at have differentieret fremløbstemperatur til de forskellige hovedaftager. Med en sådan løsning vil der ikke være et fast setpunkt på fremløbstemperaturen, men derimod et temperatursetpunkt der kan varierer i forhold til behovet i de enkelte ventilationsenheder. For at muliggøre denne løsning med dynamisk fremløbstemperatur skal centralvarmestyring have et signal via CTS anlægget, så det er 44

50 den enhed, i anlægget, der har mest brug for varme der definerer fremløbstemperaturen. Med dynamisk styring af fremløbstemperaturen vil effekten til at vedligeholde et fast temperatur setpunkt kunne reduceres. Da der er tale om dynamisk regulering, er det ikke umiddelbart muligt at fortage målinger eller beregninger på besparelsen. Gaskedler Da en opgradering/udskiftning af kedelanlægget er forestående, kan det med fordel overvejes, hvordan anlægget skal opbygges for at give den bedste drift og størst mulig fleksibilitet. Ved kontakt med kedelproducenten Viessmann angående opbygning, er det blevet forslået at installerer tre mindre kedler koblet op parallelt og med en kaskade regulering. Ved at vælge tre mindre kedler, mener leverandøren, at det vil give mulighed for den bedste driftsform og økonomi. Der blev foreslået at installere to kedler på 2 [MW] og bibeholde kedlen på 1,4 [MW]. To af kedlerne bør være med kondenseringsenhed (1,4 og 2 [MW]) og samme to kedler skal køre i varm-standby, medens den sidste kedel skal være uden kondenseringsenhed og af typen der kan køre kold-standby. Kedelen der skal være i kold-standby er konstrueret således, at røggassen ikke kondenserer i kedelen, det kan gøres ved at der er et luftlag mellem vandkanalerne og røggaskanalerne. Dette luftlag mellem kanalerne ændres og bliver mindre efterhånden som kedelen varmes op og dermed bliver varmovergangs tallet gradvist bedre i takt med opvarmningen, med denne konstruktion kan kedlen klare at starte op på fuld drift fra kold tilstand uden kondensdannelse Delkonklusion Ud fra beregninger i Tabel 5.4 er der afdækket mulighed for at udnytte en del mere af den energi, der er til rådighed i afkastluften fra tørreovnen. Den største optimeringsgevinst kan opnås ved at sænke røggastemperaturen med 10 [ C], hvilket giver et stort potentiale, men det vil kræve en ændring af varmevekslerne. Hvis returtemperaturen til varmeveksleren sænkes med 10 [ C] til ca. 40 [ C], er det muligt at genindvinde mere varme med den eksisterende varmeveksler end tidligere. Hvis de dimensionerende værdier for ventilationsanlægget bliver opfyldt, vil en sidegevinst ved optimeringen blive, at mængden af recirkuleret luft kan minimeres, da det bliver muligt at afsætte den tiltænkte effekt i de enkelte anlæg. En mindre del recirkuleret luft vil betyde at luftskiftet i produktionslokalerne ville kunne øges. De fundne årlige besparelser kan andrage en størrelse på enten eller kr./år alt efter hvilken løsning der vælges. Besparelserne er uden hensyntagen til omkostninger for at opnå besparelsen og andre udgifter er heller ikke taget med i betragtning. Ved samtidig at ændre centralvarmestyring til før omtalt dynamisk fremløbstemperatur vil det kunne hæve besparelsespotentialet. 49 Bilag 14: Vitoplex Kedel 45

51 5.4 Løsningsforslag, varmeproducerende anlæg På baggrund af analysen og delkonklusion kan der opstilles to mulige løsninger som vil give en forbedring af energiudnyttelsen fra røggassen og en besparelse i forbruget til gaskedlerne. De to løsningsforslag repræsenterer enten en reduktion af røggastemperaturen eller en reduktion af returvandstemperaturen. 1. Ændring af eller installation af en større luft/vand veksler således den kan sænke røggastemperaturen med 10 [ C] ved det aktuelle luft og vandflow. 2. Reduktion af returtemperaturen med 10 [ C] for dermed at gøre det muligt, at udnytte den effekt der er udregnet til Kr. Dette kan gøres ved at montere returtermostater på alle ventilationsanlæg der skal sikre en retur temperatur på maks. 40 [ C] Begge ovenstående løsningsforslag bør inkludere en bygning af centralvarmestyringen, for at kunne implementere dynamisk fremløbstemperatur. Ligeledes bør løsningsforslagene indeholde en udskiftning af gaskedlerne Analyse af løsningsforslag 1 Implementering af løsningsforslag 1 vil drage et større omfang. Det vil sandsynligvis betyde at hele luft/vand veksleren skal udskiftes eller ombygges og da den er bygget sammen med luft/luft veksleren vil det betyde at der også skal ændres på denne Analyse af løsningsforslag 2 Udnyttelse af energipotentialet i dette løsningsforslag vil primært dreje sig om at ændre på et af de parametre der har stor indflydelse på luft/vand vekslerens ydelse. For at sænke returtemperaturen vil det som ventilationsanlægget er konstrueret og drives i dag. Vil den bedste løsning af problemet med høj returvandstemperaturen være at montere termostater på returen. Ved hver enkelt af de decentrale ventilationsanlæg, derved kan sikres det at der ikke optræder returvand med en temperatur over 40 [ C]. Montering af returtermostater på ventilationsanlæggene vil også have en indvirkning på driften af disse anlæg. Hidtil har retur temperaturen være ca. 50 [ C] i stedet for 40 [ C] som varmefladerne er lagt ud til. På grund af en fremløbstemperatur på 60 [ C] i forhold til 70 [ C] betyder det at det har været nødvendigt at recirkulere en del af rumluften for at undgå anlæggene fryser i vinterperioder. Med kombination af returtermostater og dynamiskfremløbstemperatur kan det sikres, at en større effekt kan afsættes i varmefladerne uden de fryser. Det betyder at der kan anvendes en større del friskluft til indblæsning. Med ventiler på returen er det nødvendig at være opmærksom på om varmefladerne i anlæggene har en størrelse der kan levere tilstrækkelig effekt opvarmning af ude luften, da varmefladerne har et temperaturset på 70/40 [ C] så skulle betingelserne for at denne løsning vil kunne fungere er opfyldt. 46

52 6 Handlingsforslag (Steen B. Bak) 6.1 Formål For at få de bedste løsninger både på kort og lang sigt er det nødvendig at gøre nogle overvejelser inden løsninger bliver vedtaget. Overvejelser der skal gøres er: Hvor høj prioritet har den påtænkte investering, med hensyn til løsning af de problemer der er konstateret. Hvordan vil investeringen passe i fremtidsplanerne og ikke mindst hvad er tilbagebetalingstiden på investeringen. Gennem arbejdet med rapporten og de afdækkede problemstillinger og muligheder, kan løsningsforslagene deles i to. Del 1 vil dreje sig om handlinger der kan fortages på kort sigt uden det umiddelbar har store økonomiske eller produktionsmæssige konsekvenser. Del 2 indbefatter løsninger der på længere sigt skal implementeres under hensyntagen til fremtidsplanerne for fabrikken men som kan have større produktionsmæssige konsekvenser under installationsperioden. 6.2 Handlingsforslag 1 Et forlag til løsninger på kort sigt bliver en sammensætning af de løsningsforslag, der allerede er gennemarbejdet, her vil de blot blive samlet og forsøgt vurderet som en helhed. Forslaget bør indeholde følgende: Installation af returtermostater på alle decentrale ventilationsanlæg Udskiftning/opgradering af kedel anlæg Ny centralvarmestyring Forbedret rensning og overvågning af luft/luft veksler Montering af returtermostater på ventilationsanlæggene vil sammen med en ny centralvarmestyring give en forbedring af udnyttelsen af spildvarmen fra tørreprocessen. Returtermostater på ventilationsanlæggene alene vil give en væsentlig forbedring af ydelsen på luft/vand veksleren da det giver mulighed for at udnytte mere af kondenseringsvarme inden røggassen forlader varmeveksleren. Ved at udnytte mere af denne kondenseringsvarme produceres der også mere kondensat som kan genbruges i processen til at erstatte vandværksvand. Med en ændring af centralvarmestyringen bliver det muligt at regulerer fremløbstemperaturerne til de tre hovedaftagere uafhængigt af hinanden. Hvilket åbner mulighed for den føromtalte regulering med dynamisk fremløbstemperatur, ved en sådan løsning skal der ikke bruges energi på at opretholde et fast setpunkt men derimod kan temperaturen tilpasses det aktuelle behov. Med en ny styring vil det også være muligt, bedre at kunne prioritere hvilken enhed der skal levere varme. Som udgangspunkt skal den primære produktion af varme ske fra luft/vand veksleren i det omfang der er overskudsenergi til rådighed fra tørreprocessen. Hvis der produceres plader med en lille afdampning vil energien til rådighed være mindre og det kan blive nødvendig at supplerer med varme fra gaskedlerne. Ved at indfører en bedre og mere effektiv renseprocedure og overvågning af luft/luft veksleren kan energipotentialet til rådighed for luft/vand vekslerne hæves således at den kan levere centralvarmevand med en 47

53 temperatur på 70 [ C]. Dermed kan brugen af suppleringsvarme reduceres og det betyder en besparelse af gas. En sidegevinst ved at implementerer returtermostater og optimerer virkningen af luft/luft vekslerne bliver at ventilationsanlægget får nogle driftsforhold der stemmer overens med de oprindelige dimensionerende data, fremløbs temperatur på 70 [ C] og retur på 40 [ C]. Når disse betingelser er opfyldt vil det reducere behovet for at recirkulere luft og recirkulere centralvarme vand gennem varmefladerne. Dermed kan mængden af friskluft øges med en forbedring af luftkvaliteten til følge. Dette forslag vurderes umiddelbart til at kunne implementeres i virksomheden med en fornuftig investering og en god tilbagebetalingstid ud fra det klarlagte besparelses potentiale på kr./år. Investeringen i nyt kedelanlæg, er som nævnt en sag der skal gennemføres under alle omstændigheder og vil derfor ikke komme til at belaste budgettet yderligere. 6.3 Handlingsforslag 2 Forslagene i dette afsnit er tiltænkt til at være en del af en mere langsigtet planlægning og investeringsplan da det er omfattende ændringer af installationerne. Nedenstående punkter bygger på analyse af anlægget. I dette afsnit vil ordet varmeveksleren dække over både luft/luft og luft/vand delen. Opgradering af varmeveksleren og forzone evt. i forbindelse med kapacitets udvidelse af ovnen Afkast blæser eller øget rør dimensioner i afkastsystemet til afhjælpning af overtryks problemer i ovnen Installation af en ny og større varmeveksler og ændring af forzonen vil være et projekt der kommer til at omfatte en stor ombygning af hele installationen omkring varmevekslerne. Derfor ville det være oplagt at gennemføre en sådan ændring i forbindelse med en kapacitets udvidelse i produktionen. En større og bedre varmeveksler vil umiddelbart blive bedst udnyttet med hensyn til kapacitet hvis afdampning i tørreprocessen stiger og energipotentialet ved veksleren dermed også stiger. En større varmeveksler vil danne grundlag for en bedre forvarmning af primærluften og mulighed for en bedre afkøling af røggassen og dermed mulighed for at udnytte potentialet vist i afsnit på Kr./år. Hvis problemerne omkring modtrykket i ovnen og effekttabet gennem forzonen på grund af for stort modtryk i varmevekslerne skal løses er det værd at overveje en ny varmeveksler. Da effekttabet gennem forzone, vist i volumen [m^3/h] entalpi [KJ/kg] fugt [kg/kg] V [m^3/kg] m [kg/h] Effekt [kw] Tilgang veksler ,279 1, Skorsten ,1 0,205 1, Sideskorsten Forzone ,9 0,204 1, Tabel 4.11, andrager en størrelse på [kw] i Aktuel drift 2, hvilket udgjorde 45 % af produktionstiden i 2009, dermed kan der være mulighed for at unytte en del af denne effekt. For at hjælpe på overtryksproblemerne i ovne kan der med fordel monteres en afkastblæser, der kan sikre at den rette mængde afkastluft forlader ovnen uden det giver problemer med overtryk. En afkastblæser vil også sikre at luften passerer luft/luft veksleren uden at skabe for stort modtryk i afkastsystemet, en sådan 48

54 installation kunne på sigt med fordel kombineres med en fugtstyring af afkastspjældene i ovnen. Alternativt til afkastblæser er det muligt at øge rør dimensionen i afkastsystemet således at det modsvarer behovet. En umiddelbar vurdering af dette handlingsforslag er at der skal udarbejdes konkrete overslag på omkostningerne inden der arbejdes videre med det. Men på trods af den omfattende ombygning og heraf investering bør det alligevel overvejes at igangsætte dette handlingsforslag snarest muligt på grund af besparelsespotentialet. 7 Konklusion (Fælles) Gennem denne rapport har der været lagt fokus på kritisk analyse af tørreprocessen og tilknyttede anlæg for derved at kunne fremdrage mulige løsninger og komme med forslag til ændringer, der kan løse eller reducere de initierende problemer. Systemerne er blevet analyseret kritisk i alle deres facetter for at afdække mulighederne for at forbedre de eksisterende anlæg. Der er blevet taget udgangspunkt i tillærte teorier og empirisk dataopsamling. Konklusionen på disse indledende analyser har været en udvælgelsen af specifikke løsninger, der er blevet vurderet til at kunne forbedre problemerne der er blevet konstateret. Endelig blev disse løsninger samlet i to handlingsforslag, hvor det første indeholder nedenstående konkrete punkter: Installation af returtermostater på alle decentrale ventilationsanlæg Udskiftning/opgradering af kedel anlæg Ny centralvarmestyring Forbedret rensning og overvågning af luft/luft veksler Disse punkter vil ud fra både en økonomisk og teknisk vurdering være realistiske at indføre inden for kort tid, da der ud fra beregninger kan konkluderes at være en betydelig årlig besparelse. Det andet forslag indeholder punkter der kan indgå i en mere langsigtet planlægning, hvor det yderligere skal afklares hvilke ønsker og forventninger, der ellers kan være til drift og udvidelse af kapacitet. Dette forslag indeholder følgende punkter: Opgradering af varmeveksleren og forzonen, evt. i forbindelse med kapacitets udvidelse af ovnen Afkastblæser eller øget rør dimensioner i afkastsystemet til afhjælpning af overtryks problemer i ovnen Den samlede konklusionen på denne rapport er, at handleforslag 1 vil løse eller have en gunstig indvirkning på flere af de initierende problemer, specielt med hensyn til ventilationsanlæg og styringen af centralvarmeanlægget. Hvad angår tørreovnens ydelse vil den også blive forbedret igennem ændret renseprocedure af luft/luft veksleren og løbende overvågning som forslået i handleforslag 1. En optimal løsning for at forbedre tørreovnens driftsforhold vil være at gennemføre punkterne i handleforslag 2, der ikke blot giver en forbedret genindvinding af energi men også forbedret ydelse. Set ud fra de økonomiske og energimæssige betragtninger der er blevet lagt vægt på gennem rapporten, vil både handleforslag 1 og 2 have betydelige årlige besparelses muligheder, der bør være incitament nok til at iværksætte begge tiltag hurtigst muligt. 49

55 8 Perspektivering (Claus Andersen) 8.1 Praktisk gennemførelse af projektet For enhver større investeringen, der ikke er akut for produktionen, skal der efter Knauf koncernens forretningspolitik udarbejdes et investeringsforslag med bl.a. en budgetpris og en estimeret tilbagebetalingstid, som herefter kan sendes til godkendelse. Et forslag kan herefter, hvis det bliver godkendt, føres på den endelige handlingsplan. Denne fremgangsmåde er i første omgang den største hindring for en hurtig gennemførelse af forbedringerne, da man i princippet skal være et år foran i sin planlægning. Selvom der lokalt i Hobro er stor velvilje til implementeringen af forslagene, vil kravene om at følge denne procedure for godkendelse, kunne føre til, at der vil gå lang tid, før man har fået en endelig godkendelse til at gennemføre projektet. Derudover vil der fra dette tidspunkt gå yderligere noget tid inden alle detaljer er på plads og den rent praktiske udførelse er planlagt, her skal der tages hensyn til både produktionen og de ressourcer der skal være tilgængelige i form af materialer og mandskab. Af ting der kan fremskynde processen, kan der være andre argumenter, som f.eks. at arbejdsmiljøet ikke overholder lokale lovkrav, i sådanne tilfælde er det nødvendigt at handle og ikke kun tage hensyn til økonomien. For dette projekt er der stadig et åbent spørgsmål om de observationer, der er gjort af luftkvaliteten i fabrikslokalerne, og den manuelle renseprocedure der er forbundet med varmeveksleren. Disse forhold ønskes under alle omstændigheder forbedret, men der er på nuværende tidspunkt ikke konstateret nogen sundhedsskadelige virkninger, der kan have indflydelse på beslutningsprocessen. 8.2 Gipspladeproduktion generelt Ser man på mulighederne for gipsplade produktion i den nærmeste fremtid, og dermed relevansen af at optimere og fremtidssikre produktionen, er der mange faktorer der spiller ind, der vil dog her kun blive lavet en kort vurdering ud fra tilgængeligheden af gips som råvare, konkurrence fra komplementære produkter og andre gipspladefabrikker. Tilgængeligheden af gips anses inden for alle tre førnævnte kategorier for at være forholdsvis uproblematisk, det er dog både fordele of ulemper ved alle kategorier. Naturgips findes i store forekomster, men er dog dyr at transportere fra brudene i Sydeuropa. Produktionen af industrigips i Danmark er i forhold til behovet forholdsvis stor, men der kan være sæsonudsving på tilgængeligheden, der dermed kan variere, samtidig med at der også er andre aftagere der kan presse prisen. Det er dog stadig den mest anvendte råvare og derfor en vigtig kilde til at nedbringe produktionsomkostningerne. Generelt fokuseres der ganske vist på reduktion i anvendelsen af fossile brændstoffer og indførelsen af alternative energikilder, hvilket kunne være en trussel mod denne ressource, men nogen endelig afløser for fossile brændstoffer er stadig ikke tilgængelig i tilstrækkeligt omfang og specielt verdens kullagre 50 er stadig enorme. Anvendelsen af genbrugsgips er meget afhængig af prisen på alternative måder at behandle gipsaffaldet på, men set ud fra tilgængeligheden som ressource er det omfattende netværk af genbrugsstationer og den miljøkontrol der eksisterer i Danmark en vigtig del til at sikre tilgængeligheden. 50 Termodynamik kap

56 Det kan derfor være relevant at se på fordelingen af de forskellige typer i produktionen Fordeling af råvarer 2009 for på denne måde at give et billede af ken ressource der er vigtigst Som det ses på fordelingen Figur 8.1: Fordeling af råvarer 2009, udgøres den primære del af den anvendte råvare, på nuværende tidspunkt af Industrigips Naturgips industrigips, som er et meget rent produkt Genbrugsgips der tillige er billigt i transport, da det kun skal transporteres indenfor landegrænserne. Specielt transportprisen har afgørende betydning for hvilken råvare der anvendes, Figur 8.1: Fordeling af råvarer 2009 da gips generelt er en billig råvare. Transportprisen er derfor en væsentlig post som kan have afgørende betydning for produktionsprisen og dermed konkurrenceevnen. Fordelingen af den anvendte råvare giver derfor et godt billede af hvilken kilde der er billigst i anvendelse på nuværende tidspunkt. Sekundært er konkurrenceforhold fra både andre producenter af gipsplader og produkter af komplementære materialer f.eks. træ en betydende faktor for gipspladeproduktionens overlevelse. Ser man først på truslen fra alternative materialer, kan der som udgangspunkt nævnes at der pga. af de enkelte materialers specielle egenskaber kan være tekniske grunde til at produkterne ikke direkte kan erstatte hinanden, hvorfor der altid vil være et marked for eksempelvis både gips og træ. Men i de forhold hvor de direkte er konkurrenter til hinanden, kan der til gipspladens fordel siges at den prismæssigt står stærkt. Ud over dette kan der fremhæves andre gode egenskaber ved gipsplader som f.eks. at gips stort set er uforgængeligt, og at gips ikke kan brænde og tillige er direkte brandhæmmende, da det har vand i sin krystalstruktur (21 vægtprocent). Hvilket gør, at nogle pladetyper er godkendt af brandmyndighederne som brandhæmmende byggemateriale, en parameter der specielt i forhold til træ er en fordel. Af mindre gode egenskaber kan nævnes at en normal gipsplade er modtagelig for fugt hvilket gør den blød. Generelt er der dog i dansk byggestil en fordeling, hvor de enkelte materialer finder sin naturlige anvendelse i forskellige dele af et byggeri. Truslen fra andre gipspladeproducenter både internt i koncernen og eksternt, vurderes derfor umiddelbart, til at være den største mod produktionen i Hobro. Transportpriser begrænser godt nok denne, da gipsplader har en forholdsvis lav fremstillingspris og høj vægt, og derfor har en begrænsning i hvor langt det kan svare sig at transportere dem. Men der er på det Europæiske marked nok aktører til at det er en reel trussel. Dette faktum er nok også det største incitament for at effektivisere mest muligt, internt i koncernen bliver der konstant vurderet på fabrikkernes indbyrdes effektivitet, og her er energiforbruget en væsentlig del af kostprisen ved fremstilling af gipsplader. Ud fra ovenstående korte gennemgang, er der god grund til at tro, at en gipsplade produktion i Hobro også vil bestå i fremtiden, og dermed er det også vigtigt at fremtidssikre produktionen ved hjælp af udvidelser og effektiviseringer. Denne konklusion taget i betragtning bør der specielt ved investeringer i nye anlæg, vurderes på sandsynligheden for en eventuel udvidelses indvirkning på disse, og dermed behovet for ekstra kapacitet. 51

57 9 Litteraturliste Fagbøger: Miljø teknik (5. Udgave, 2007) Jørgen Nielsen ISBN: Termodynamik (1. Udgave, 2000) Aage Birkkjær Lauritsen, Søren Gundtoft, Aage Bredahl Eriksen ISBN: Praktisk regulering og instrumentering (5. Udgave, 2007) Thomas Heilmann ISBN: Danvak, varme og klimateknik, grundbog (3. Udgave, 2006) H.E. Hansen, P. Kjerulf Jensen, Ole B. Stampe ISBN: Danvak, varme og klimateknik, ventilationsteknik (1. Udgave, 2000) Ole B. Stampe ISBN: Videnskabsteori for begyndere (1. Udgave, 2007) Torsten Thurén ISBN: Andre udgivelser Gas (marts 1999) K.F. Larsen Vejledningsfaser i et bachelorprojekt, Lektor Poul Høgh Rapportskrivning (Maj 2006) Lektor Henrik Kerstens Molliers Diagram for fugtig luft Oprindelse ukendt, udleveret af Knauf Danogips A/S Programmer Moist Air Lektor Henrik Rønbjerg Nielsen Properties Calculator Lektor Henrik Rønbjerg Nielsen Thunder Scientific Web Humicalc ver

58 Internet (varmevekslere) (producent af tørreovn) (måleudstyr) Lovgivning Bekendtgørelse af lov om afgift af naturgas og bygas LBK nr. 298 af Bekendtgørelse af lov om kuldioxidafgift af visse energiprodukter LBK nr. 889 af Punktafgiftsvejledning (Gældende fra den 19. januar 2010) F.6.9 Afgift af overskudsvarme Samt diverse kopier og andet undervisningsmateriale udleveret gennem maskinmesteruddannelsen 53