• No results found

4.   Nulägesbeskrivning 14

6.2   Energieffektivisering 26

Energieffektiviseringen  är  baserad  på  energikartläggningen  och  mass-­‐  och  energibalanser.  Först  ges   de   energieffektiva   åtgärder   som   kan   implementeras   utan   värmeväxling.   Därefter   ges   framräknade   mass-­‐  och  energibalanser  tillsammans  med  data  för  pinchanalysen.  Sedan  visas  de  pinchtekniska  fall   som   har   beräknats   fram   och   de   besparingar   de   genererar.     De   åtgärder   som   undersökts   men   inte   kunnat  implementeras  hos  LaRay  redovisas  därefter  och  den  totala  energianvändningen  illustreras.   Till  sist  dras  paralleller  gentemot  QPC  och  den  svenska  pulverlackeringsindustrin.  

6.2.1  Energieffektiva  åtgärder  

I  nuläget  används  årligen  65  MWh  i  tomgångskörning  under  nätter  och  helger.  Den  största  delen  står   stödprocesserna  för.  En  enkel  åtgärd  är  att  leta  upp  vilka  applikationer  som  står  på  tomgång  under   helger   och   nätter,   exempelvis   ventilation,   för   att   stänga   av   dem   samt   täta   eventuella   läckage   hos   kompressorslangar.  Belysningens  energianvändning  kan  minska  med  22  MWh  per  år  genom  att  byta   till  lågenergilampor  samt  se  över  dess  drifttid  och  placering.  God  belysning  krävs  endast  i  zoner  med   kvalitetskontroll  och  inte  över  maskinparken.  Varje  dag  startar  processerna  två  gånger,  på  grund  av   tvåskiftets  rast  eller  att  man  byter  mellan  våt-­‐  och  pulverlack,  se  diagram  6.1.  Genom  att  ändra  till  ett   längre  skift  samt  endast  låta  en  typ  av  lackering  köras  per  dag  kan  energianvändningen  minska  med   drygt  100  MWh  per  år.  

Två   åtgärder   som   borde   undersökas   mer   är   att   värmeväxla   ugnarnas   luftslussar   genom   en   plattvärmeväxlare  för  att  agera  lokalkomfort  på  kontoret  istället  för  dagens  eldrivna  radiatorer  samt   sänka  torkugnens  temperatur.  Befintligt  FTX-­‐system  existerar  hos  LaRay,  dock  ur  drift,  och  de  har  en   varierad  produktion  där  ugnarnas  luftslussar  inte  alltid  kommer  upp  i  den  temperatur  som  krävs  för   att  nå  kontorens  komforttemperatur.  Om  däremot  pulverlackeringen  ökar  och  då  indirekt  ugnarnas   temperaturer   kan   lokalkomfortens   energianvändning   på   detta   sätt   elimineras   (motsvarande   70   MWh)   om   det   investeras   i   en   ny   plattvärmeväxlare   (60   000   kr),   se   bilaga   4   [23].   Torkugnens   temperatur   (150  oC)   är   i   dag   en   avvägning   för   att   hålla   en   låg   kassaktionsgrad,   även   om   QPC   och   allmänna   rekommendationer   säger   att   det   räcker   att   hålla   en   temperatur   vid   120  oC.   Genom   att   sänka  denna  kan  LaRay  minska  sin  energianvändning  med  8  MWh  per  år.    

  RESULTAT   27  

De  energieffektiva  åtgärderna  ger  en  potentiell  energiminskning  på  drygt  265  MWh  per  år,  vilket  är   26   %   av   den   totala   energi-­‐användningen   (1   000   MWh).   Kostnadsminskningen   är   baserad   på   de   energipriser  som  LaRay  har  i  dagsläget  med  735  kr  per  MWh  för  el  och  952,5  kr  per  MWh  för  gasol.   Detta  blir  totalt  en  årlig  minskning  på  196  000  kr,  vilket  är  20  %  av  dagens  energikostnader  (975  000   kr).  Omräknat  i  minskningen  av  antal  ton  koldioxidutsläpp  per  år  motsvarar  detta  200  ton,  vilket  är   31  %  av  dagens  användning  (638  ton).  Utsläppen  har  beräknats  för  el  på  marginalen  med  770  kg  CO2   per  MWh  och  gasol  234  kg  CO2  per  MWh  och  visas  i  tabell  6.2  [23,  30].  

Tabell  6.2:  Energieffektiva  åtgärder  

Åtgärdsområde   Minskning   Genomförande  

  Energi   [MWh/år]   Kostnad   [Kr/år]   CO2-­‐utsläpp   [Ton/år]    

Reducerad  tomgång   65   49  000   50   Ingen  tomgång  under  

nätter  och  helger  

Belysning   22   17  000   17   Byta  lampor,  placering  

och  minska  drifttid  

Produktionsplanering   100   74  000   77   Endast  en  uppstart  per  

produktionsdag  

Lokalkomfort   70   50  000   54   Införa  FTX-­‐system  mot  

ugnarnas  luftslussar  

Torkugn   8   6  000   2   Sänka  temperaturen  

från  150  oC  till  120  oC  

TOTALT:   265  (26  %)   196  000  (20  %)   200  (31  %)    

6.2.2  Mass-­‐  &  energibalanser  

Mass-­‐   och   energibalanser   har   beräknats   för   de   produktionsprocesser   som   har   ett   uttalat   värmebehov.   Förbehandlingens   värmebehov   [kW]delas   in   i   den   värme   som   vattenbadet   kräver   för   att   nå   önskad   temperatur,   den   värme   godsen   får   från   vattnet   samt   de   förluster   som   sker   genom   badets  lock.  För  ugnarna  innefattar  detta  främst  den  inkommande  luft  som  måste  värmas  upp  inuti,   godsens  värme  som  förs  ut  ur  ugnen  samt  de  förluster  som  väggar  och  tak  ger,  se  tabell  6.3.  

Tabell  6.3:  Mass-­‐  och  energibalanser  över  produktionsprocesser  med  värmebehov  

Produktionsprocess   Q  netto   Q  gods   Q  förlust   Q  värme  

  [kW]   [kW]   [kW]   [kW]   Förbehandling   109,1   1,30   0,087   110,0   Torkugn   29,10   20,0   4,3   53,40   Härdugn  (200  oC)   54,50   72,0   3,9   132,3   Härdugn  (140  oC)   39,60   28,5   3,9   72,00   Härdugn  (70  oC)   26,90   1,20   1,6   29,70  

För   att   utföra   pinchanalysen   har   processens   tillförda   värmebehov   beräknats   genom   att   ta   fram   medelvärdet  på  Cp  [J/kgK],  temperaturskillnaden  mellan  in-­‐  och  utgående  luft  [oC]  och  flödet  ut  ur   processen  [m3/s].  Ett  delta  T  har  valts  till  10  oC  för  luft  och  5  oC  för  vatten,  vilket  ger  en  värmeväxlare   med  relativt  hög  verkningsgrad.  Dessa  visas  i  tabell  6.4  och  i  bilaga  7  intill  varje  produktionsprocess.    

   

Tabell  6.4:  Data  för  att  utföra  pinchteknisk  analys  

Produktionsprocess   Tstart-­‐Ttarget   F   Qpinch  T  

  [oC]   [m3/s]   [kW]   [oC]   Förbehandling   58  -­‐  65   3,730   110   5   Torkugn   20  -­‐  150   786,5   29,1   10   Härdugn   20  -­‐  200   1  114   54,5   10   Härdugn   20  -­‐  140   1  151   39,6   10   Härdugn   20  -­‐  70   1  733   26,9   10   6.2.3  Pinchteknisk  analys  

Den   pinchtekniska   analysen   har   genererat   tre   fall   av   värmeväxlarsystem   som   har   diskuterats   med   anläggningstillverkaren   Anders   Jansson   [26].   För   att   styrka   värmeväxlingsmöjligheterna   för   härdugnen  har  flertalet  aktörer  inom  pulverlackteknisk  industri  kontaktats,  se  bilaga  4.  Enligt  Scanfil:s   produktionsansvarige   Pinola   Asko   sker   en   värmeväxling   mellan   deras   torkugn   och   härdugns   luftslussar   gentemot   lokalkomforten   via   en   plattvärmeväxlare.   Mellan   luftslussarna   och   värmeväxlaren  sitter  filter  som  byts  en  gång  i  halvåret  och  som  fungerat  under  10  års  tid.  Hos  LaRay   existerar  utrymme  för  en  plattvärmeväxlare  samt  rör  via  ventilationssystemet  för  värmeväxling  mot   lokalkomforten.  Den  pinchtekniska  analysen  har  dock  fokuserats  till  endast  produktionsprocesserna.   Innan  data  från  värmeväxlartillverkare  kunde  ges,  valdes  dess  ∆T  under  analysen  till  10  oC  för  luft-­‐luft   värmeväxlare  och  7,5  oC  för  vatten-­‐luft  värmeväxlare  [23].  De  tre  fallen  av  värmeväxlarsystemen  är   beräknade  efter  den  pulverlacktekniska  produktionen.  De  redovisas  i  form  av  ritningar  för  att  visa  hur   de  olika  lösningarna  påverkar  industrilokalen  samt  vilka  processtemperaturer  de  genererar.  

Fall  1  visar  maximalt  utnyttjande  av  existerande  strömmar  utan  hänsyn  till  tekniska  eller  produktions-­‐ relaterade   svårigheter.   Pinchreglerna   har   varit   avgörande,   medan   investerings-­‐   samt   avbetalnings-­‐ förmåga  har  förbisetts.  Om  torkugnens  utgående  ström,  dess  luftslussar  samt  härdugnens  luftslussar   värmeväxlas   gentemot   förbehandlingsbadet   med   tre   batterivärmeväxlare   kan   dess   värmebehov   minska  med  52  %,  se  figur  6.1.  Torkugnens  utgående  ström  kan  värmeväxlas  mot  sin  ingående  ström.   Härdugnens  utgående  ström  och  luftslussar  kan  värmeväxlas  mot  ingående  ström  (rörvärmeväxlare).  

 

  RESULTAT   29  

Fall  2  och  3  tar  även  hänsyn  till  våtlack  (70  oC)  som  körs  20  %  av  drifttiden.  De  två  fallen  bryter  i  högre   grad  mot  pinchreglerna  men  tar  hänsyn  till  nuvarande  produktionsplanering,  investeringsmöjligheter   samt   arbetsmiljö.   Fall   2   kräver   minsta   möjliga   investering,   men   detta   gör   att   värmeväxling   genom   pinchen  uppstår.  För  att  undvika  beroende  av  att  de  olika  processerna  körs  vid  olika  tillfällen  hålls   värmeväxlingen  enskilt  för  varje  process,  se  figur  6.2.  

 

Figur  6.2:  Fall  2,  minsta  möjliga  investering  till  högsta  möjliga  ugnstemperatur.  

För  fall  3  har  en  teoretisk  kylzon  dimensionerats  efter  härdugnen  genom  erhållna  produktionsflöden   för   att   föra   tillbaka   värmen   från   godsen   tillbaka   in   i   härdugnen   och   förbehandlingen,   se   figur   6.3.   Kylzonen  har  även  en  arbetsmiljömässig  fördel,  då  den  kan  hålla  nere  lokalens  inomhustemperatur   där  personal  arbetar  för  att  föra  värmen  tillbaka  in  i  härdugnen  och  till  viss  del  till  förbehandlingen.   Värmeåtervinningen  hos  torkugn  och  härdugn  sker  på  liknande  sätt  som  i  fall  2.  

 

För   att   ge   en   samlad   bild   och   jämföra   de   tre   fallen   ges   deras   energi-­‐,   kostnads-­‐   och   koldioxidminskningar  i  tabell  6.5.  Denna  innehåller  även  antalet  värmeväxlare  som  varje  fall  kräver,   vilka  medier  de  kan  hantera  samt  om  en  kylzon  är  inkluderad  i  beräkningen.  

Tabell  6.5:  De  tre  fall  som  genererats  av  pinchanalysen  

Fall   EL/GASOL   Minskad  kostnad   CO2-­‐utsläpp   Antal  VVX   Kylzon  

  [MWh/år]     [ton/år]  

  [Luft-­‐Vatten]  [Luft-­‐Luft]   [Antal]   1   TOTAL   84  198  114   170  000     91     3  L  -­‐  V  3  L  -­‐  L   0     2   TOTAL   88  121  33   95  000     76     2  L  -­‐  L  -­‐   0     3   TOTAL   80  128  48   100  000     73     1  L  –  V  2  L  -­‐  L   1     6.2.4  Utesluten  energieffektivisering  

Flertalet  åtgärder  har  undersökts  men  uteslutits  i  den  här  studien,  de  mest  väsentliga  listas  nedan.   Värmeåterföring  från  luftslussar  direkt  in  i  härdugn  kan  orsaka  oväntade  tryckskillnader  inuti  ugnen   som  anses  svåra  att  beräkna  och  kontrollera.  Installation  av  en  pulverbox  med  en  större  styrning  av   ventilationen   anses   generera   mindre   elenergianvändning.   LaRay   har   en   förhållandevis   god   elenergianvändning  hos  sin  pulverbox  och  behöver  därför  inte  effektivisera  denna  i  dagsläget.  Större   boxar  med  stora  öppningar  på  sidorna  kan  däremot  behöva  god  styrning  [26].  

Genom  att  värmeväxla  förbehandlingens  bad  mot  kylvattnet  från  en  vattenkyld  kompressor  kan  man   nå  önskad  temperatur  på  badet.  Man  kan  då  antingen  koppla  en  extern  kylare  till  befintlig  oljekyld   kompressor,  alternativt  nyinvestera  i  en  större  vattenkyldkompressor.  I  det  här  fallet  ger  alternativ   ett  inte  ett  ekonomiskt  gynnsamt  utfall.  Alternativ  två  kräver  en  större  investering  (1  Mkr)  men  ger   då  ett  tillräckligt  flöde  och  temperatur  (90  oC)  på  kylvattnet.  Ett  framtida  alternativ  vid  planering  av   nya   anläggningar   är   att   samordna   industriområden   till   en   större   kompressorcentral   för   att   låta   pulverlacktekniska  industrier  använda  kompressorns  kylvatten  till  sin  förbehandling,  se  bilaga  4.  

6.2.5  Total  energiminskning  

Energieffektiva   åtgärder   i   form   av   minskad   tomgång,   belysning,   uppstart,   lokalkomfort   samt   temperatur  i  torkugnen  kan  ge  en  energiminskning  på  ungefär  265  MWh  per  år.  En  installation  av  ett   värmeväxlarsystem   för   produktionsprocesserna   kan   minska   energianvändningen   med   121   -­‐   198   MWh  per  år,  vilket  avrundas  till  120  MWh  per  år.  Den  totala  potentiella  energiminskningen  blir  drygt   385  MWh  per  år,  vilket  är  38  %  av  dagens  energianvändning.  Kostnaderna  skulle  då  minska  med  287   000  kr  per  år  (29  %)  samt  koldioxidutsläppet  skulle  minska  med  275  ton  per  år  (43  %),  se  tabell  6.6.  

Tabell  6.6:  Total  potentiell  energibesparing  hos  LaRay  AB  

  Minskning  

Åtgärd   Energi  

[MWh/år]   Kostnader  [KR]   CO2-­‐utsläpp  [Ton/år]  

Energieffektiva   265   197  000   200  

Pinch  analys   120   90  000   75  

  RESULTAT   31  

Ett   fiskbensdiagram   har   fastställts   som   illustrerar   LaRay:s   totala   energianvändning   samt   dess   fördelning   mellan   produktions-­‐   och   stödprocesser.   Detta   har   arbetats   fram   i   det   Excel-­‐baserade   verktyget   EnSAM   och   tar   hänsyn   till   enhetsprocessernas   potentiella   minskning   i   drifttid   samt   dess   effektminskning.  Även  en  generell  energiminskning  för  produktions-­‐  och  stödprocesserna  sett  från  de   energieffektiva   åtgärderna   samt   genom   att   ta   hänsyn   till   de   tre   pinchtekniska   fallen   redovisas,   se   diagram  6.8.  

   

 

 

Diagram  6.8:  Sammanställning  av  enhetsprocesserna.  

Related documents