Lämmön talteenoton mahdollisuudet teollisuudessa

Yyteri 11.10.2016

Teollisuuden lämmön talteenotto

- Olemassa olevien energiavirtojen hyödyntäminen

Potentiaalisia energianlähteitä ovat esimerkiksi: >> prosessin jäähdytysvesi tai prosessiliuos >> jätevesi >> poistoilma tai –kaasu >> vesistö, maaperä tai ulkoilma >> savukaasut >> kylmäkoneiden lauhdelämpö

Jopa 40% teollisuuden primäärienergiasta jää hyödyntämättä

Käyttämättä jäävä energia on kaikkein edullisinta

Teollisuuden lämmön talteenotto

Huomioitavat asiat:

1. Lämmönsiirtoratkaisut

2. Energian varastointi / synkronointi

3. Eri lämpötilatasojen hyödyntäminen

4. Älykäs ohjaus: automaation hyödyntäminen

- Uudenmaan Sairaalapesula Oy, Kerava

- Pyykkimäärä n. 7.000.000 kg vuodessa

- Pesuun käytettävä vesimäärä n. 70.000 m3 vuodessa

- 270 m3 päivässä

- 17 m3 tunnissa (2-vuorotyö, keskeytyvä)

- 4,7 l/s (hetkellinen maksimivirtaus n.14 l/s)

Esimerkki: pesulan jäteveden lämmön talteenotto

Alkutilanne Tammikuussa 2013, vanha järjestelmä:

Kunnossapito-ongelmat !

Raakavesi verkosta

LTO-säiliö 5 m3

5-8°C 15-25°C

jätevesi pesukoneilta 55-45°C

pesukoneille

viemäriin

45-35°C

pehmennys

Lisälämmitys höyryllä

paineenkorotus

LTO-säiliö toimi ylivuoto-periaatteella

-> viemäriin menevän ja pesukoneille

lähtevän veden lämpötilat vaihtelivat

suuresti

Passiivisen LTO-putkiryhmän talteenoton

hyötysuhde vaatimaton

Tuleva jätevesi sisältää paljon nukkaa ja tekstiilien

kappaleita

Alkutilanne Tammikuussa 2013: ongelmat

Vanha LTO-patteri

- Nopea

likaantuminen

- Huono hyötysuhde

- Työläs

kunnossapito

Vanha esisuodatin

- Nopea

likaantuminen

- Työläs

kunnossapito

Alkutilanne Tammikuussa 2013: ongelmat

Järjestelmän suunnittelun ja mitoituksen pääperiaatteet:

1. Huoltovapaat laitteet, ”järkevä” mitoitus

2. Toimintavarmuus, erityisesti raakavesipuoli

3. Lämmön talteenoton hyötysuhteen maksimointi

Oleelliset ratkaisut: 1. Lämmönsiirrin: huoltovapaa MonoTube-lämmönsiirrin, 60mm vapaa

kanava

2. Jätevesipumppu: partikkelien läpäisy 65mm, taajuusmuuttajaohjaus

3. Puskurisäiliö: vanha LTO-säiliö tyhjennettiin ja otettiin puskurikäyttöön

4. Älykäs ohjaus: jätevesipumppua ohjataan raakaveden virtausmittauksen

mukaan. Lisäksi loppulämpötilan säätö.

Uusi järjestelmä, käyttöönotto Toukokuu 2013:

- Vanha LTO-säiliö hyödynnettiin puskurivarastona

- Ei tarvita jäteveden suodatusta

- Jätevettä pumpataan raakavettä vastaava määrä -> ei lämpöhukkaa

viemäriin

- Saavutetaan tavoitelämpötila ilman lisälämmitystä

Raakavesi verkosta

puskurisäiliö 5 m3

jätevesi pesukoneilta

55-45°C viemäriin

40°C

pehmennys

raakavesisäiliö 5 m3

takaisinimusuojaus (ilmaväli 50mm)

pesukoneille

5-8°C

jätevesipumppu

varaus

15-20°C

täyttöventtiili

Uusi LTO-järjestelmä

Raakavesisäiliö

Paineenkorotus Lämmönsiirrin

Ohjauskeskus

Syöttöventtiili

Uusi LTO-järjestelmä

Raakaveden välisäiliö

(varaus

lisälämmitykselle)

Jätevesilämmönsiirrin

(avattavat päädyt)

Virtausmittaus

+ Lämmön talteenoton hyötysuhteen ja tehon merkittävä parannus

* hyötysuhde: alle 30% -> yli 70%

* teho: n. 290kW -> 690 kW (keskimääräinen teho)

+ Esisuodatus voitiin jättää pois -> huoltovapaa järjestelmä

* käyttöönottovaiheen jälkeen (5/2013) ei huoltotoimenpiteitä

+ Prosessiveden lämmitys tavoitelämpötilaan kokonaan talteen otetulla

energialla

* vähentää ostoenergian (höyry) kulutusta

* vähentää energian ominaiskulutusta (kWh/kg pyykkiä)

Mitä saavutettiin

- Lindström Oy, Seinäjoki

Esimerkki: pesulan jäteveden lämmön talteenotto

Esimerkki :

Jätevedenpuhdistamo, Pori Luotsinmäki

Jätevesilämpöpumppu 200kW

- Lämmön talteenotto jätevedestä 12-4 C

- Lämmön laitoksen lämmitykseen 65 C

- Korvaa vanhan öljylämmityksen

Sisältäen:

- Erikoislämmönsiirtimet jätevedelle

- Korkealämpötila lämpöpumppu

- Lämpövaraajaa

- Täysautomaattinen pesujärjestelmä (CIP)

- Täydellinen ohjausjärjestelmä

Lämpöpumppu 200kW

Jätevedenpuhdistamo, Pori Luotsinmäki

Jätevesilämmönsiirrin

- Jaettu kahteen osaan, 50% toiminnassa

myös pesun aikana

- Myös mekaaninen puhdistus mahdollista

ilman liuospiirin tyhjennystä

Jätevedenpuhdistamo, Pori Luotsinmäki

Automaattinen puhdistusjärjestelmä (CIP)

Jätevedenpuhdistamo, Pori Luotsinmäki

Ohjausjärjestelmä (Fidelix)

Jätevedenpuhdistamo, Pori Luotsinmäki

Lämpövaraaja

Jätevedenpuhdistamo, Pori Luotsinmäki

Esimerkki: teollisuuslämpöpumppu

Lämpöpumppumoduulit 2 x 500kW (Saint-Gobain Securit, Hyvinkää)

Jäähdytys ja lämmitys yhdistetty:

- Prosessin jäähdytys 12 / 20°C

- Kiinteistön lämmitys 60°C

Esimerkki: teollisuuslämpöpumppu 2

Monitoimilämpöpumppu 200kW (Lindström Oy, Hämeenlinna)

Jäähdytys + ilmalämpöpumppu ->lämmitys:

- Tehdassalin IV-jäähdytys 12 / 7°C

- Ilmalämpöpumppu

- Tehtaan IV-lämmitys 35-55°C

12°C

prosessin

jäähdytys

7°C

+ puhallinsähkö n.10kW

Tc=30°C

150 kW

40 kW

200 kW

Kiinteistön

lämmitys

Kaukolämpö 1500 kW

35°C

70°C

prosessin

lämmitys

40°C

5-8°C

raakavesi

pesuun

höyry

Hönkähöyry ulos

1100 kW

200 kW

jätevesi viemäriin

Lindström Oy, Hämeenlinna

ALKUTILANNE (1/2014)

- Jäähdytyksen kaikki lämpö

”harakoille”

- Hönkähöyry suurimmaksi osaksi

”harakoille”

- hävitään myös syöttövettä

- Kuuma jätevesi viemäriin

Esimerkki: useita talteenottoja

kompressorit 50 kW

12°C

prosessin

jäähdytys

7°C

puhallinsähkö 10kW

Tc=30°C Te= -10 - +30

150 kW

200 kW Kiinteistön

lämmitys

Kaukolämpö

35°C

70°C

prosessin

lämmitys

40°C

30-40°C

raakavesi

pesuun

höyry

Hönkähöyry

250 kW

jätevesi

35 - 70°C

lauhde talteen

5-8°C 30-38°C

40°C

35 - 55°C

- jäähdytyksen täysi LTO - ilmalämpöpumppu

Lindström Oy, Hämeenlinna

TILANNE NYT (1/2015)

käyttövesi

IV-lämmitys

Prosessiveden

priimaus

+ Jäähdytyksen lämpö suurimmaksi osaksi talteen

+ Hönkähöyryn energia suurimmaksi osaksi talteen

- vähentää sekä kaukolämmön että höyryn kulutusta

+ Hönkähöyryn lauhde palautuu, tarvitaan vähemmän uutta syöttövettä

+ Pesuvesi lämpenee kokonaan talteenotoilla

- höyryn kulutus vähentynyt merkittävästi

+ Öisin ja viikonloppuisin jäähdytyskone toimii ilmalämpöpumppuna

- vähentää kaukolämmön kulutusta

+ Kahdella energiavaraajalla saadaan siirrettyä talteenottojen tuottoa

lämmön kulutuksen aikaan

Mitä saavutettiin

Alykäs energiainvestointi

Suunnittelu

Järjestelmätoimitus • Laitteet ja asennus • Käyttöönotto ja koulutus

Huolto ja kunnossapito

Rahoitus

Säästöjen todentaminen ja raportointi

ESCO-toimija ASIAKAS

Maksut saavutettujen

säästöjen perusteella

(ESCO = Energy Service Company)

ESCO-mallin periaate

ESCO-mallin periaate

Kiitos ajastanne !

Kysymyksiä ?