Opbrengst van een warmtestudie

Tijdens Industrial Heat en Power hebben we de focus gelegd op de mogelijkheden om de warmtevoorziening van een industrieel proces te optimaliseren. Industriële warmtepompen bieden daar uitgebreide mogelijkheden voor, maar het implementeren van warmtepompen dient altijd vooraf gegaan te worden door een warmtestudie. Tijdens een warmtestudie worden alle warmtestromen in kaart gebracht om deze zo optimaal mogelijk te gebruiken.

Schillenmodel

Om de opzet van een warmtestudie te begrijpen is het raadzaam om het schillenmodel te analyseren.
EC_schillenmodel_warmtestudie.png

  • Proces: De allereerste vraag is: hoeveel warmte heb ik nodig in mijn proces? Heb ik echt 70°C nodig, of is 65°C ook voldoende? Is het noodzakelijk om het proces met stoom te verwarmen of kan dit gezien het temperatuurniveau ook op een andere manier? Kunnen er wellicht processtappen vermeden worden?
  • Restwarmte: wissel zoveel als mogelijk restwarmte uit binnen het proces, bijvoorbeeld warmte-uitwisseling tussen in- en uitgaande productstromen.
  • Utiliteiten: ontwerp utiliteiten zo efficiënt mogelijk op basis van het geoptimaliseerde proces. Belangrijk is om ook te kijken naar de vraag vanuit het proces. Bijvoorbeeld: retourcondensaat van een stoominstallatie kan vaak nog worden gebruikt als flashstoom, waarmee lagere temperatuurvragers van warmte kunnen worden voorzien.
  • Duurzame energie / warmtepomp: Hoewel een warmtepomp op meerdere plekken in het schillenmodel kan worden ingezet, is het vaak een laatste stap in de optimalisatie cyclus. Restwarmte die niet direct in het proces kan worden ingezet, wordt opgewaardeerd met een warmtepomp. Een warmtepomp kan vaak worden ingezet om het gasverbruik te beperken of om volledig van het gas af te gaan. Ook duurzame energie staat hier als laatste stap. Utiliteiten moeten zoveel als mogelijk worden geoptimaliseerd, zodat het energieverbruik zo laag mogelijk is. De energievraag die overblijft, dient duurzaam te worden opgewekt. Hierbij geldt natuurlijk: de meest duurzame energie is de energie die je niet gebruikt.

Opzet warmtestudie

Doel van de warmtestudie is:

  • reductie van het warmtegebruik door efficiëntieverbetering en hergebruik van restwarmte.

Het is belangrijk bij het uitvoeren van een warmtestudie dat wij uw proces begrijpen. Een warmtestudie begint dan ook met een rondgang door uw bedrijf samen met u, waarna wij een uitgebreidere ronde eventueel zelfstandig kunnen doen. We praten met operators en voeren metingen aan uw installaties uit voor het opstellen van energie- en massabalansen.

Op basis van de ingekochte energiehoeveelheden, productiecijfers, metingen en, waar aanwezig, gegevens van tussenmeters, installatielijsten en –schema’s stellen we een warmte- en massabalans op. Deze geven inzicht in waar de warmtestromen naar toe gaan.

Deze zaken worden gepresenteerd in een brainstormsessie waarbij mensen uit diverse disciplines uit uw bedrijf aanwezig zijn. Dit is wat ons betreft het belangrijkste onderdeel van de warmtestudie! Vaak blijkt dat er bij de medewerkers zelf al heel veel ideeën voor optimalisatie leven, ook leveren discussies tussen disciplines onderling vaak interessante oplossingen op. Zulke gesprekken helpen ons ook om uw organisatie en proces beter te leren kennen. Daarnaast kunnen we op deze manier onze eigen ideeën toetsen aan de inzichten van uw medewerkers. Zo kunnen we gezamenlijk tot mooie besparingen komen die helpen om de warmtevraag zoveel mogelijk te reduceren.

De uitkomsten van de brainstorm worden door ons verder uitgewerkt, waarbij de meeste potentiële optimalisatiemogelijkheden worden aangevuld met een beschrijving van de technische en financiële haalbaarheid. Het opstellen van flowdiagrammen om aanpassingen aan installaties en processen te onderbouwen zijn onderdeel van dit proces.

De resultaten worden omschreven in een plan van aanpak, waarin vermeld staat in welke volgorde en op welke termijn wij adviseren om de maatregelen uit te voeren.

Eenvoudige pinch-analyse

Voor het inzichtelijk maken van energiestromen voor zowel koude als warmte maken we gebruik van een eenvoudige pinch-analyse. Een pinch-analyse is een theoretische benadering waarin temperaturen en vermogens van warmte- en koudestromen grafisch worden weergegeven. De Kleijn kiest voor een eenvoudige pinch-analyse omdat een volledige analyse vaak niet strookt met de praktijk. Zo liggen bijvoorbeeld processen die in theorie warmte met elkaar kunnen uitwisselen vaak niet bij elkaar in de buurt in de fabriek.

In bovenstaand voorbeeld is een pinch-analyse uitgewerkt. Hierbij is ook direct te zien wat de voordelen van een warmtepomp kunnen zijn. In gebieden waarin geen directe warmteuitwisseling mogelijk is, biedt de warmtepomp tocht de mogelijkheid om restwarmte nuttig in te zetten. Voor meer informatie over pinch-analyses, zie Industrial Heat Pumps / Pinch analyse

Voorbeelden

Tijdens de presentaties op de energiebeurs hebben we twee cases behandeld uit de praktijk die voor een aanzienlijke reductie van het energieverbruik zorgen. Een case waarbij er sprake was van directe warmte-uitwisseling en een waarbij een warmtepomp werd ingezet.

Case 1:

  • Terugwinnen van energie uit warme vochtige lucht met een condensor. Hiermee wordt een watercircuit verwarmd naar 80°C. Hiermee kunnen ondersteunende processen, zoals waterzuivering, schoonmaakwatersystemen, gebouwverwarming etc. worden verwarmd. Maar deze temperatuur is vaak ook in het productieproces in te zetten, bijvoorbeeld in drogers en bij blancheerprocessen.
  • Warmteterugwinning uit een naverbrandingsinstallatie. De installatie dient om geuremissie te reduceren, maar kan tevens gebruikt worden om stoom mee op te wekken.
  • Warme rookgassen uit de naverbrander kunnen steeds verder worden afgekoeld bijvoorbeeld voor het verwarmen van suppletiewater en vervuilde verbrandingslucht.
  • Terugverdientijd van de meeste projecten is tussen de 2 en de 3 jaar.

Case 2:

  • Een wasinstallatie met uitgaande vochtige lucht van 45°C. Verwarming vindt plaats met een CV-ketel die een watercircuit opwarmt naar 70°C.
  • Met behulp van een warmtepomp wordt de uitgaande vochtige lucht gekoeld naar 35°C en het watercircuit wordt opgewarmd naar 65-70°C.
  • De CV-ketel blijft in het circuit staan voor piekvraag, bij opstart en bij storingen. Hierdoor is de bedrijfszekerheid van de installatie gegarandeerd.
  • Terugverdientijd ongeveer 4 jaar.

Industrialheatpumps.nl

Informatie over de mogelijkheden van warmtepompen vindt u op onze website www.industrialheatpumps.nl. Hier kunt u bijvoorbeeld de warmtepompwijzer invullen, die loodst u door uw eigen proces waarbij u door het invullen van de gevraagde parameters binnen enkele minuten weet of een warmtepomp bij u kans van slagen heeft.

Wilt u meer informatie over het uitvoeren van een warmtestudie? Neemt u dan contact met ons op.