VE til proces. Mogens Weel. TI den 27/11 & 3/12 2013. Email: mwh@weel-sandvig.dk

Relaterede dokumenter
Industrielle varmepumper for høje temperaturer

Elektrificering af dansk industri

VE til proces Fjernvarme

Køling. Lars Reinholdt Center for Køle- og varempumpeteknik Teknologisk Institut INDUSTRI OG ENERGI KØLE- OG VARMEPUMPETEKNIK 1

Euro Therm A/S ERFA-gruppe onsdag den 16. november 2011,

FREMTIDEN. Energieffektivitet i industrien. Niels Træholt Franck,

Soldrevet køling i Danmark og udlandet. Lars Reinholdt Center for Køle- og varmepumpeteknik Teknologisk Institut

Energi- og procesoptimering af tørreprocesser mm.

AC-Sun. Nyt koncept for klimaanlæg. Solar Thermal AC

Energieffektivitet produktion 2010 TJ

200 C med ny varmepumpeteknologi. Lars Reinholdt Teknologisk Institut

Energieffektivisering i industrien med højtemperaturvarmepumper. Lars Reinholdt Teknologisk Institut, Energi og Klima

Drejebog til store varmepumper

Seminar om fjernkøling i Fjernvarmens Hus i Kolding , 14:40. Koncepter, komponenter og økonomi. v/lars Toft Hansen

Opgave: Køl: Klima: Spørgsmål: Januar 2010 Køl: Klima

Varmepumper Teknik og muligheder. Bjarke Paaske, PlanEnergi

Internationalt overblik over industrielle varmepumper. Application of Industrial Heat Pumps IEA Heat Pump Program Annex 35

Højtemperaturvarmepumper Potentiale, implementering og status for udvikling. Lars Reinholdt Teknologisk Institut

Store Varmepumper Virkningsgrader, COP m.m.

Peter Dallerup. Ingeniør SustainHort

Cool Partners. Kompressions varmepumper. Thomas Lund M.Sc.

Bilag 1 Korrespondance med Søren Gundtoft

ELFORSK PSO-F&U 2007

AFFALDETS OG ANVENDELSEN AF NYE TEKNOLOGIER. Forbrænding og nye teknologier Udfordringer til bioprocesser. Tore Hulgaard - Rambøll Denmark

OPTIMERING AF GASMOTORANLÆG

85/15 DONG Energy. Knud Pedersen, VP DONG Energy Distribution

El-drevne varmepumper, Muligheder og begrænsninger

Store varmepumper i industrien. Lars Reinholdt 8. November 2018

Tekniske og økonomiske råd om store varmepumper

Hybridvarmepumpe. En fortælling om gammel kendt teknologi sammensat på en ny måde! Kurt Hytting Energirådgiver i Industri Montage

Dansk Fjernvarme Teori og praksis for små og store varmepumper i fjernvarmeproduktion

Varmepumper i kombination med biomassekedler. Bjarke Paaske Rejseholdet for store varmepumper Center for forsyning blp@ens.dk Tlf.

GASDREVNE ABSORPTIONSKØLE OG -VARMEPUMPER SEG A/S.

Henrik Lorentsen Bøgeskov Fjernkølingschef

Temadag for leverandører af overskudsvarme. Bjarke Paaske, PlanEnergi 5. sept. - Kolding

Hvad har vi lært? del 2:

Indholdsfortegnelse over bilag

Lavtemperatur fjernvarme i forhold til varmepumper. Bjarke Paaske Rejseholdet for store varmepumper Center for forsyning blp@ens.dk Tlf.

Luftvarmepumper Teknik og principper. Bjarke Paaske, PlanEnergi

Varmepumper til industri og fjernvarme

Anvendelse af grundvand til varmefremstilling

Baggrund og introduktion til fagområder

Fremtidens energi. Og batteriers mulige rolle i omstillingen. Rasmus Munch Sørensen Energianalyse

Økonomisk optimering i energypro af en gas- og eldrevet varmepumpe

4000 C magma. Fjernvarme fra geotermianlæg

Varmekilder Overfladevand Sø, å, fjord, hav

PROCES- OG ENERGIOPTIMERING I ENERGITUNGE VIRKSOMHEDER. V./ Peter Maagøe Petersen Viegand Maagøe 2. November 2012

VAND-VAND VARMEPUMPE

Energieffektivisering i industrien

ER FLEXGAS II-LØSNINGERNE ET REALISTISK BUD PÅ BEDRE UDNYTTELSE AF VE-STRØM?

FJERNVARMENS UDFORDRINGER OG MULIGHEDER I ET ELEKTRIFICERET ENERGISYSTEM ANALYSECHEF JESPER KOCH, GRØN ENERGI

Store varmepumper i fjernvarmen Hvorfor og hvordan?

DECENTRAL KRAFTVARME KONKURRENCEEVNE, LØSNINGER OG ØKONOMI. Af chefkonsulent John Tang

Anvendelse af træ- og halmpiller i større kraftvarmeanlæg Jørgen P. Jensen og Per Ottosen

Seminar om fjernkøling i Fjernvarmens Hus i Kolding , 14:40. Koncepter, komponenter og økonomi. v/lars Toft Hansen

AC-Sun. Nyt koncept for klimaanlæg. FFE&M»Energi og Miljø '09« Solar Thermal AC

Supermarkeder og Smart Grid muligheder for fleksibelt elforbrug

Fjernkøling med absorptionsmaskiner, teknik og produktprogram. v/lars Toft Hansen. Scandinavian Energy Group Aps. SEG

DE FØRSTE STORE VARMEPUMPER I SYNERGI MED FJERNKØLING DANSK FJERNVARME, ANDERS DYRELUND, MARKEDSCHEF

GASSENS OG KRAFTVARMENS ROLLE FRA 2020 OG FREM

OPTIMERING AF VARMEKILDEN

- Varmepumper & varmegenvinding - RØGGASKØLING & VARMEGENVINDING HTHP T N VARMEPUMPER & KØL VARMEPUMPER & KØL THERMO N VA VARMEPUMPER & KØL

Energispareordningens betydning for varmepumper og solfangere

Grundvandskøling. Fordele, udfordringer og økonomi. Pia Rasmussen Energiingeniør og projektleder. Ajour / CoolEnergy 27. november 2014 CVR

Grontmij Grundvandskøling

Energipolitisk konference. Mål og strategi for køb af et kraftværk v. Jan Strømvig, Fjernvarme Fyn.

Varmepumper i energispareordningen. Ordningens indflydelse på investeringer

Optimering af processer og uider i varmepumper

Bilag 5 - Økonomiberegninger for fjernvarmeforsyning Resultater

Gassens mulige rolle i fremtidens energisystem

PROJEKTFORSLAG. for. Etablering af røggaskøling på eksisterende gasmotoranlæg hos Bjerringbro Kraftvarmeværk

LAVE VARMEUDGIFTER MED WELLMORE LUFT/VAND VARMEPUMPER

Stoholm Fjernvarme a.m.b.a. Ekstraordinær generalforsamling den 29. januar 2014

Absoprtionsvarmepumpe se

BIO4 AMAGERVÆRKET. Ny biomassefyret kraftværksblok 6. dec HOFOR A/S Joseph W. Rasmussen Viceprojektchef BIO4

VE til proces set fra et. energiselskab

Store eldrevne varmepumper. ny teknologi, nye afgifter, nye tider. Morten Boje Blarke, Aalborg Universitet

Frederikshavn EnergiBy version 3

BILAG 1.1 FORUDSÆTNINGSNOTAT

ELFORSK PSO-F&U 2007

ANALYSE AF DECENTRALE KRAFTVARMEANLÆG FREM MOD John Tang

PROJEKTFORSLAG 4,5 MW SOLVARME OG M3 VARMELAGER

Industrielle varmepumper for høje temperaturer

Økonomi i varmepumpeprojekter

GENEREL INDDATA

ET MINI-KRAFTVARMEANLÆG

Siemens Turbomachinery Equipment A/S

Fjernkøling Nye perspektiver. Magnus Foged 23. april 2009 Københavns Energi

4000 C magma. Fjernvarme fra geotermianlæg

ICS Industrial Cooling (and heat pump) Systems A/S

Balancering af energisystemer, gassystemet i fremtiden: grønt, fleksibelt, effektivt

HVORDAN KAN MAN GENERERE ENERGIBESPARELSER? Møder hos Dansk Fjernvarme Januar 2017

Kompetanceudviklingsnetværk for Mikrobryggerier Kursus i El-forbrug og -besparelser

STREAM: Sustainable Technology Research and Energy Analysis Model. Christiansborg, 17. september 2007

JESPER KOCH, ANALYSECHEF I GRØN ENERGI KIG I KRYSTALKUGLEN DREJEBOG OG INSPIRATION FOR STORE VARMEPUMPER I FJERNVARMEN

Muligheder og udfordringer ved overskydende elproduktion. Seniorkonsulent Steen Vestervang, Energinet.dk

SVEDAN INDUSTRI KØLEANLÆG A-S:

R717 Høj Temperatur Varmepumper

Kim Falck Grony Energisynskonsulent / Teknisk Ekspert

Søren Rasmus Vous. Projektforslag. Nabovarme Vester Skerninge

Transkript:

VE til proces Mogens Weel Email: mwh@weel-sandvig.dk TI den 27/11 & 3/12 2013 1

Weel & Sandvig Energi og procesinnovation Mindre firma specialiceret inden for procesoptimering Lokalitet : Scion DTU Main product and services: Simulatore til WTE, biomasse & termiske kraftværker Performance Monitoring systemer til gas- & dampturbiner Preditive emissions monitorering til gasturbiner og kedelanlæg. Nye energikoncepter & Proces Integration HEX optimering Kunder PEMS & Performance Monitoring: Oil & Gas industri ( Oxy, Gasco, Bunduq, Saudi Aramco, Hess, Dong) Simulatore: Vattenfall, Vestforbrænding, Amagerforbr., TAS, Ege, BW-Volund, Sønderborg KVV etc Energy opti: Novozymes, statoil, Dong, Topsøe, Novo Nordisk, CPKelco, Junckers, Ardagh glas, DEA (Energinet.dk, etc) 2

3

VE til process: Biobrændsel varmepumper- energibesparelser? Hvad er resourcebehovet ved de forskellige teknologier: Typisk vil en varmepumpe kunne have en energieffektivitet på mellen 300 800 % Pris for CO2 reduktion v.h.a. varmepumper er ofte langt under 300 kr/ton CO2. Den Relative marginale CO2-reduktion fra anvendelse af primært brændsel ved anvendelse af el til Varmepumper ved forskellige teknologi scenarier er vist I tabel nedenfor når det antages at el produceret på kraftværk kan anvendes I en lokal varmepumpe med en COP-værdi på 5 (industri COP = 5 8, Bolig COP = 2,5-5). Kraftværk Kraftværk Kraftværk Kraftværk Decentralt kraftværk kul, Kraftværk kul & gas, gas, bio, bio, kraftværk bio, Simpel Energibes kondens Fjernvarme kondens Fjernvarme kondens Fjernvarme Fjernvarme kedel, bio Vind/Sol parelser Elvirkningsgrad 0.46 0.39 0.6 0.54 0.43 0.36 0.275 0 1 Varmevirkningsgrad 0 0.56 0 0.41 0 0.59 0.675 0.95 0 Q_brændsel GJ 0.46 0.43 0.35 0.35 0.49 0.46 0.54 1.32 0 EL GJ 0.21 0.17 0.21 0.19 0.21 0.16 0.15 0 0.21 Fjenvarme 90 C 0 0.24 0 0.14 0 0.27 0.37 1.25 0 0 Netto fjernvarme (20 % tab) 0 0.19 0 0.11 0 0.22 0.29 1.00 0 VP (COP=5) Total varmeenergi, 5 % tab i elnet 1.00 0.81 1.00 0.89 1.00 0.78 0.71 0 1 Total CO2_netto, varme kg nytte energi, GJ -11.5 1.00-13.7 1.00-35.7 1.00-36.0 1.00-55.0 1.00-55.0 1.00-55.0 1.00-55.0 1.00-55.0 1.00 1.00-55 CO2 besparelse i kg per GJ varme -11.5-13.7-35.7-36.0-55 -55-55 -55-55 -55 CO2 reduktion i % 20.9 24.9 64.9 65.4 100 100 100 100 100 100 CO2 reduktion per GJ brændsel -25.2-31.5-101.8-104.1-112.3-120.0-101.5-41.8 4

Dampflow ton(h Omstilling til biobrændsel: VE til Proces: Bio brændsel Biokedel (træflis) med lager m.m.: 5-6 mio. Kr/MWth Bio kraftvarme (træflis) m. Lager m.m: 7 10 mio. Kr/MWth Temperatur behov? Damp eller varmt vand (hedt vand) Dampstabilitet? Korttids forbrugsmønstre, hvor hurtig kan kedlen regulere. Drifttid gerne > 5000 eq. fuldlasttimer Biobrændsel er pladskrævende m.m. 5 21.8 22 21.6 21.4 21.2 20.8 21 20.6 20.4 20.2 19.8 20 19.6 19.4 19.2 18.8 19 18.6 18.4 18.2 17.8 18 17.6 17.4 17.2 17 Assens anlægsstabilitet 1 minutes middelværdier, Jan 2003 Design flow 21,2 kg/s (110 % MCR) 1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361 391 421 451 481 511 541 571 601 Tid minutter

VE til proces: Varmepumper Høj temperatur Undersøgelse viser at industien kan dække ca. 20 PJ procesvarme med varmepumper i temperatur intervallet fra 90 180 C med et temperaturløft mellem 20 og 70 C. Er der varmepumper som kan dække behovet for temperaturer over 100 C? Typisk vil man bruge vanddamp Højtryksblæsere: dt= 5 15 C Kapsel blæse: dt= 10 15 C Skruekompressorer: dt= 20 30 C Turbokompressorer: dt= 15 50 C 6

Kompressor typer Stempel (fortrængning) Arbejde = PdV Typisk 1500 RPM Stempel hast. 3-8 m/s Skrue (fortrængning) Arbejde = PdV Typisk 3000 10000 RPM Rotor tipspeed 25 80 m/s Turbo kompressor (Dynamisk) Arbejde = U*(Cϴ2 - Cϴ1 ) Typisk 20000 100000 RPM afhængig af slagvolumen Rotor Tipspeed 180 550 m/s 7

Typisk slagvolumen for forskellige kompressortyper til varmepumper og opnåelige kompressorvirkningsgrader Axial compressors: FAN:1700 m3/s, Pr=1,5 Core: 188 M3/s, Pr=42 Eta_pol= 0,90 Stempel kompressor Skruekompressor, tør Skruekompressor, våd Turbokompressor (radial) Isentrop 0,80 0,70 0,80 0,70-0,82 virkningsgrad Varmevirkningsgrad 0,95 0,97 0,8 0,99 Kompressorvirkning 0,76 0,8 0,64 0,69-0,81 sgrad Typisk tryk forhold 2,5-12 2,5-10 2,5-12 1,5-3 (vanddamp) ή kompressor = ή isentrop_målt* ή varmevirkningsgrad = W isentrop /W målt 8

. Kompressortyper til højtemperatur varmepumper Demand: Inlet pressure 0.2 2 bara (60 120 C) Pressure ratio 5 8 (Temperature lift 40 60 K for drying applications) Suction (Swept) Volume 1000 2000 m3/h (heat effect = V [m3/h]*pin* 0.5) Piston Compressor Screw Compressor, dry Screw Compressor, wet 9 Turbokompresso r (radial) Isentropic efficiency 0,80 0,70 0,80 0,70-0,82 Heat efficiency 0,95 0,97 0,8 0,99 Compressor efficiency Eta_is 0,76 0,68 0,64 0,69-0,81 *Eta_heat Typically pressure ratio one stage 2,5-12 2,5-10 2,5 12 1,5-3 (water vapor one stage) Weight, kg (Suction volume 10000 m3/h) 6000 6000 80 ( 12 x rotrex with friction gear Operating envelope Good Good Good medium (Modular concept good) Axial compressors: FAN:1700 m3/s, Pr=1,5 Core: 188 M3/s, Pr=42 Eta_pol= 0,90

Hvilken varmekilde kan vi bruge til varmepumpen og ved hvilken temperatur skal varmen leveres? COP-værdi Varmekilder: Luft: (-10 20 C) Jordvarme (5 C): Spildevand (12 C): EL Varmebehov: Procesvarme > 80-200 C Fjernvarme system (35 80 C), nogen op til 130 C Grundvand (8 C): Røggaskondensering (30 55 C): Overskudvarme køleanlæg (25 35) Fjernvarme (35 90 C, typisk): Overskudvarme fra industi (30 150 C): 12 11 10 9 8 7 COP-værdi som funktion af temperaturløft og fordampertemperatur fordamp temp 0 C fordamp temp 20 C fordamp temp 40 C fordamp temp 60 C fordamp temp 60 C 6 5 4 3 2 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 10 Temperaturløft K

Temp. C Typiske Varmekilder til varmepumper til process eller fjernvarme: Fugtig luft fra industielle tørre-processer og røggas Typisk 25 75 C: Varme fra køleprocesser (typisk 10 35 C) F.eks. Fra køling af Bioreaktorer. 110 100 90 80 70 60 50 varmeeffekt som funktion af Temperatur og dukpunkt for fugtig luft med et vanddampflow på 1 kg/s Røggas 0.068965517 x (kg H2O/kg tør luft) 0.253521127 x (kg H2O/kg tør luft) 0.620689655 x (kg H2O/kg tør luft) 1.448275862 x (kg H2O/kg tør luft) 11.79310345 x (kg H2O/kg tør luft) 620.0689655 x (kg H2O/kg tør luft) 40 Industrien bruger ca 87 PJ brændsel til Procesopvarmning Næsten alt (undtagen kemisk bunden er tilgængelig som Sensibel eller latent overskudvarme 30 20 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 Varme Effekt KW 11

procesvarme eksempler Vanddamp som arbejdsmedium Temperaturområde: 70 C til 180 C. En undersøgelse viser at 24 % (20 PJ) af Industien procesenergiforbrug vil kunne dækkes af varmepumper med en COP-værdi på 4,4 i temperaturområdet 90 180 C Eksempel : trætørring: Varmepumpe som opvarmer luften I tørrekammeret Trætørringskammer Brygerier og malterier. Fødevareindusti med kogeprocesser etc. Destillations anlæg. Inddampningsanlæg( fx.gylleinddampning). Tørre processer (). Autoklave, sterilisation. Slagterier, fisk & ben mel etc Example: Trætørring ved tørring I overhedet damp v.h.a en varmepumpe Trætørringskammer Hjælpebrænder (opstart) Overskudsdamp 1 bara Overhedet damp ved svagt overtryk ift. omgivelser Kondensator Fugtig afkast Tdug=68.9 C Massestrøm=10 kg/s T_evap=62 C Varme VP = 446 kw COP VP = 4.0 Varm tørreluft 109 C T_cond=116C Overrislet kondensator til overskudsdamp Recirkulering af damp til genoverhedning Sugetryk 0.9 bara Opstartsdamp 1 bara til fortrængning af luft (kun under opstart) Blæser Fordamper Højhastighedsdrev Kondensat El=110 kw 2.5 bara Turbokompressor: VP kreds: COP mellem 7 og 8 Kompressor PR=8.1 Damp HT Kondensat recirkulering Kondensat, 98 C Ekspansionsventil Kondensat, 2.4 bara Vand/damp Expansionsventil Vand HT 12

Eksempel på anvendelse af højtempetur varmepumpe for en Super heated steam dryer application Super heated steam belt dryer balance of plant PET food drying plant IN[kW] 61482.68 Closed cycle Heat Pump Drying effect = Out [kw] 61271.16 falsh air 1512.42 kw Error % 0.34403 m_air 0.036548 Heat Loss= Purge Feed 50 kw p 1 1 p 1 t 120 120 t 75 m_steam 22.1798 0.544444444 dm frac 2.45 h 2716.608 2716.60754 TS 0.7 x (kg h2o/kg air) 14.89655 14.89655172 h 487.948125 Dryer p 1 p 0.715844 t 155 p 6.181392 p 0.715844 t 90.52168 m_steam 21.63535965 t 160 t 90.52168 m h 2786.512722 m 0.515039 HEX h h condensate p 1 Pr= 8.63814 steam t 120 m 1.905556 KOm pres sor dm frac 0.9 327.8331 kw h 507.64 2-stage COP_VP= 4.613396 p 6.181392 M 61.39728 kw t p 1.010856 p 1 m 0.515039 t 121.4189 t 120 h m_steam 21.63536 Fan m_steam 21.63536 M Cirkulating fan t 95.52168187 13

Kredsprocesberegning for Varmepumpe til Overhedet damp tørring (to trin, samlet temperatur løft= 64 K) H2O_heat pump Steam drying plant IF97 DT_heatpump [K]= 64.09305 m= 0.664 p 6.5 t 240.6469 h 2936.058 t_ind t_ud s 7.105628 120 152 Pow hs= 2930.141 Q_heat [kw] M 139.82306 Eta_is= 0.79 p= 6.305 1498.71 Pr= 2.714565 t= 160.7801 Pow_M h 678.9668 148.7479 kw p= 2.394491 s 1.950571 t= 130.9985 t_sat= 125.9985429 x 0 h= 2725.481 s= 7.094081 Pr_total= mv_frac= 0.064874 V= 0.503985 M3/s 7.222222222 ml_frac= 0.071734 m= 0.090708 OPTIMIZE p 2.418677 ή_motor*ή_gear= 0.94 p= 2.539611 t 219.3052 t= 127.9324 h= 2907.882 h 678.9668 s= 7.49817 s 1.965283 Pow h_vapor 2717.224 M 136.1959 hs= 2857.992 x= 0.064874 Eta_is= 0.79 Pow_M Pr= 2.687419 dt= 64.09305 144.8892 kw Heat 1499 kw Power total 293.6 kw COP_heat= 5.158 m= 0.573292 COP_cool= 4.208 p 0.9 Eta_Carnot= 0.761891 p= 0.945 t 96.68704 t= 98.03217 h 2670.314 m massflow [kg/s] h 537.5628 s 7.394228 p Pressure [bara] s 1.626243 V= 1.074864 M3/s t temperature [C] x= 0.056049 EVAP h Enthalpy [kj/kg] s entropy [kj/kgc] Q_evap x steam quality 1222.69 V volume flow [M3/s] Scion-DTU, Diplomvej building 377 t_ind t= 2800 Lyngby, Denmark 101.787 101.687 Phone: +45 2671 0046 mwh@weel-sandvig.dk Air frac 0.05 www.weel-sandvig.dk 14

Turbokompressor til vanddamp kompression Slagvolumen 0,3 0,4 M3/s, Trykforhold 2 3 per trin (temperturløft 20 30 C) Ved en fordampertemperatur på 80 C, svarer det til en varmeeffekt på 270 kw. Parallel Configuration (1-stages, capacity) & seriel Configuration (Multi stages, Pressure ratio) Seriel Configuration (Multi stages Compression) with equal type Compressor. 1 generation: Remtræk & friktionsgear 2 generation: Højhastigheds motor & friktionsgear 15

Construction of the drive and connection Haldor Topsøe (Bjarne Sørensen) in Cooperation With Weel & Sandvig. 16

Images of Compresser operating at an industiel test installation at Haldor Topsoe A/S 17

Inddampningsanlæg Ombygning of 4- trins einddampningsanlæg med termokompression til MVR i 2 x 2 konfiguration Inddamper TRIN1 TRIN2 TRIN3 TRIN4 440.21 Driftsøkonomi ved ombygning af TVR inddamper til Rotrex-baseret MVR på H. Topsøe inddamper Forudsætninger: TVR MVR 2 x 2 Årlig driftstid 5000 timer Dampforbrug 0.55 0.05 kg/s Brændværdi af naturgas 11 kwh/nm3 Elforbrug 0.23 MW Koncentration Koncentration Frac 0.142 0.274 0.274 GÆT 0.274 Densitet Rho kg/m3 1050.45 1148.52 1148.52 1148.52 Energibalance Damp kw 3216.34 3041.71-141.40-16.70 Total Error^2 Virkningsgrad dampkedel 0.9 COP ift TVR 6.0 Koncentration 0.094 0.232 0.232 0.232 Varmebehov dampproduktion Koncentrations fejl Error 2.5Frac MJ/kg 4.84E-02 4.19E-02 4.19E-02 4.19E-02 Varmetab til omgivelser kw 12.62 11.34 0.49 0.49 Pris for naturgas Varmetabskoefficient 0.005 2.8 kr/nm3 Årlig energiforbrug Varmetabet beregnes som forskel mellem til omgivelsernes damp temperatur 7638.9 og slurrytemperatur multipliceret med varmetabskoefficient* 694.4 MWh UA design^0.5. Omgivelsers temp 35.00 C Der tages ikke hvert trin som følge af kogepunktforhøjelsen. Koefficient for kogepunktsøgning: Kogepunktsøgning beregnes som: Pris for el Tkog_koeff 32.0 C/100% 650 kr/mwh konc*tkog_koeff hensyn til en overhedning af det afdampede på Årlig elforbrug 1150 MWh e Koefficient er fra arket "Kogepunktsforh" Udgift til gas 1.944 0.177 Mio.kr./år Udgift til el 0.748 Mio.kr./år Vedligehold af kompressor 0.100 Mio.kr./år Samlet driftsudgift 1.944 1.024 Mio.kr./år Besparelse ved ombygn. til MVR 0.920 Mio.kr./år Anslået investering til kompressorer og ombygning af inddamper inkl. SRO: 1.3 1.0 Mio. kr. Tilbagebetalingstid (simpel) 1.5 1.1 År 18 TVR-Evaporator Dampflow 0.05 kg/s 0.55 Kompressor:beregning Ejektor skallering Ejektorberegninger Drivdamptryk 0.98 bar (p_t) IF97 Solver celle 0.33 Off-design massetryk eksponent Damptemperatur (mættet) 99.20 C h1= 7.48 Estimeret trykforholdsfaktor 2687.59 h2s= 2814.91 Solverens objektfunkt. 444.18 Massetryk forhold = Aktuelt / Akt. design Skaleringsfaktorer af sugeside og s= 7.45 9.71 Akt. design mt*p_t*p_s/ms Massetryk design drivdampdyse bør være nogenlunde Ejektor performance 0.00 Eta_comp= 0.75 Variabel input celle 4314.84 Aktuelt mt*p_t*p_s/ms Massetryk akt ens i størrelse! Designskalering kapacitet 1.05 sugeside h2= 2857.35 Skalerings input 1.74 Trykforhold design OBS Ejektorens evne til at virke ved et Shaft pow compressor Designskalering kapacitet 1.00 drivdampdyse Performance Ejektor aktuel designdata Modeldesign andet sugetryk bør justeres i arket: 259.29 kw M Ejektor massestrøm sugeside 0.00001 kg/s "Ejector performance" Husk at "solve" Reference sugeflow 0.53 0.50 kg/s 220.68 kw flow= 1.30 Reference sugetryk 1.00 1.00 bar Pow Compressor kw Fra anden inddamper modellen efter justering! Flow 0.01 kg/s Referenceflow 0.51 0.51 kg/s Hvis < 0 ingen ejector Koncentration 0.39 frac Referencetryk 10.00 10.00 bar Fødeflow 3.89 kg/s Modtryk ejektor 1.74 bar Temp. 80.00 C Reference modtryk 1.74 1.74 bar Temperatur 103.31 C Sugetryk ejektor 0.809 bar Off-design "trottling ejektor": p_t ca. 2 (for damp) Ok! / p_s < Tryk 4.00 Bar Tryk før ventil 0.880 bar 1 < p_d / p_s < 2.0 : 13.01 Maks trykforhold på 2 er 1863.64 Ejekt teori gældende! Entalpi 433.92 kj/kg Position 100.0% 7.5 < p_t / p_s < 27.0 1.11 Trykforhold uden for gyldighedsområde! : Koncentration 0.059 Energibalance ejektor Koncentration Entalpi drivdamp 2674 kj/kg Overhedningsvarme 0.00 kw 12.46-1.09-0.13-0.13 kw Entalpisugeside 2687 kj/kg Dampflow ind på trin 1.35 kg/s 1.37-0.06-0.01-0.01 kg/s Entalpi blanding 2878 kj/kg Damptryk (p_d) 1.74 Bar Damptemperatur 115.97 C Kølevand ud T_sat_water 115.97 C Temp 30.00 C Kondensator Dampudtag fødeforvarmning kg/s 0.08 0.21 0.00 0.00 Kølevand ind Flow 10.00 kg/s 1.01 kg/s Temp 25.00 C Produktflow til næste trin kg/s 2.44 kg/s 0.99 kg/s 1.00 kg/s 105.00 C UA design 50 kw/c ved 1 bar damp Temperatur af inddampet produkt C 112.87 C 105.00 C 105.00 C Design flow 10.00 kg/s 4.24 kg/s 106.64 C UA 48 kw/c Kondensat DT Chen 68.70 C Fødetemperatur DTin 71.23 C 60.00 C DTud 66.23 C Forvarme temperatur C 103.31 C 91.23 C 60.00 C 60.00 C forvarmning 5.00 C UA balance 3331 kw DTmin Energibalance -16 kw Error 3347.05 kw Specifik varmefylde for tørstof (Cp) 1.00 kj/kgc skal de Densitet af tørstof 1661 kg/m3 Aktuel U*A kw/k 1087.83 960.48 1.83 1.83 403.19 Ejektor: Design (100 C vand) UA design vand kw/k 1050.00 1050.00 2.00 2.00 421.61 Kapac. suges. gæt 1.49740 Inddamper trin Tryk Bar 1.35 0.88 0.88 0.88 421.70 Ejekt.bereg. sugetr. 0.809 bar (p_s) Slurry temp Temperatur C 112.87 105.00 fast temperatur 105.00 105.00 Sugetr. ventilbereg 0.880 bar T_sat water Temperatur C 108.31 96.23 96.23 96.23 fejl -0.07 Kondensattemp C 115.97 108.31 96.23 96.23 fejl^2 5.09E-03 UA balance Varmestrøm på trin kw 3372.36 3182.49-16.05-16.05 Modtryk 1.738 bar Fordampning Dampflow kg/s 1.45 1.45-0.01-0.01 10.39 ton/h 10.39 Beregnet modtryk 1.760 bar Sum afdampning Kontrol fejl -0.02 Koge-punkt-øgning Temperatur C 4.56 8.77 8.77 8.77 fejl^2 5.22E-04 Fejl energi Error kw 156.03 140.79 125.35 0.65 7.3E+04 Skaleret ift. energibal. (kw) Tyk_KNO3 oplø til krystallisat Heat of crystaliza KNO3: 193 kj

Frihedsgrader Løgdiagrammet: Energioptimering: Aldtid energioptimering først Udford: Reaktioner og behov: hvad er behovene Kan man ændre på separationsbetingeleserne eller metode HEX: optimal varmeveksling for at genvinde energi Smart energiforsyning og køling Adfærd Proceskontrol. Energiforsyning og køling etc. Energirigtig projektering Projekt godekendelse Udbud Akkumulerede udgifter HEX "Varmevekslernetværk" Seperationer Reaktioner & behov Projekt identifikation Tid Fase: Konc eptuel Design Forprojektering Projektering Installation Idrfitsæ ttelse 19

Eksempel simpel proces Minimum varme og Kølebehov? To kolde strømme og en varm strøm: Pinch analyse: Kolde og varme stømme Sammensættes til komposit kurver Energimål ved dt= 10 C Q=500 kw 20

Varmeveksler netværksoptimering Optimering: (Minimer kapital og energiomkostninger over periode på f.eks. 6 år) Løsning med to varmevekslere kan opfylde energimål på 500 kw VP COP= 10 21

Temperature [ C] Varmepumpe integration Kræver 6 vekslere inklusive VP Fordamper og kondensator opfylder Energimål på 269 kw (221 kw opnået) 140 120 Process Composite Curve Hot Cold 100 80 60 40 20 0 500 1,000 1,500 2,000 Energy [kw] DTmin : 5 C QHmin : 269.624 kw QCmin : 47.928 kw Area : 365.247 m² 22

Tower Eksempel Biomasse til Methanol Process flow conceptual Q8 Biomass feed 200 MWth 60.14 ton/h incl. 30 % water Oxygen 98.5 % 950 kj/kg S1_biomass_air S1_biomass_Oxygen Q8 Energy Biomass CH1.44O0.397 S2_O2 M2 ERx2 S35 S35_oxygen SP4 CP3 2.396E+3 KW Q6 Energy EX1 SP3 Q6 1.377E+4 KW S32 S26 S28 EX2 S34 S13 S24 Q7 Energy XL1 S4 S18 Q7 E1 1.506E+4 KW S14 S33 C2 Q9 S25 S10 S19 Q9 Energy FS1 S11 Q2 Energy 4.689E+4 KW S12 S2_O2C S21 S17 5.583E-2 KW S23 Sep2 SP1 Sep1 CO_shifft M4 S27 S20 S2 ~M1 S5 T1_CO2_absorp S3 S15 Q2 Compr_recycle1 M S1 Q1 Energy MSepLV1 S38 S27 MassFlow 9588.58 kg/h In.MassFlow.METHANOL 7.5526E+3 kg /h 3.742E+3 KW Q1 CP1 S31 V1 S16 ~M5 Methano _reactor Q12 Energy Q12 5.078E+3 KW S22 S8 Sep3 S29 S6 CP2 Methanol LHV = 19.915 MJ/kg HHV= 22.7 MJ/kg Q3 Energy C1 S30 M3 ERx1 S36 2.657 E+2 KW Q3 S7 EX3 T1 Q10 SP2 CN1 Q4 Energy P1 Q4 EX4 S9 Q5 Energy Q11 Q11 Energy S37 MassFlow Q10 Energy S37 S39 3.218E+0 KW Q5 3.660E+4 KW 7757.77 kg/h 4.900E+3 KW 4.812E+3 KW 23

Temperature [ C] Metanol proces heat exchanger net-work 10 20 % forbedring er opnået i forhold til eksisterende ved bedre energiintegration 900 800 700 Process Composite Curve Hot Cold 600 500 400 300 200 100 50,000 100,000 Energy [kw] 150,000 200,000 Area : 20336.69 m² QCmin : 55927.6 kw QHmin : 0 kw DTmin : 4.2 C 24