Presentatie TNAV Workshop, 20 april Leuven
“Kostenefficiënt watermanagement” Energie –Chemicaliën –Reststoffen
R.T.G. Hoeijmakers Adviseur Industriële Watervoorziening Haskoning, Mechelen
Inhoud presentatie
• Haskoning • Integrale benadering industriële waterketen • Gevalstudie 1: hergebruik condensaat • Gevalstudie 2: slimme koeltechnieken • Conclusies en aanbevelingen • Vragen?
Haskoning
• Onafhankelijk ingenieursbureau, opgericht in 1881 • 3.000 professionals wereldwijd • Thuisbasis in West-Europa • Kantoren in Mechelen en Namen, Maastricht en Goes, Lille • Ruime ervaring binnen de industrie • Industriële kennisvelden: water, milieu, energie, veiligheid, bouw, (her)inrichting bedrijventerreinen
Drijfveren voor optimalisatie industriële waterketen
1. Economisch: besparing op kosten 2. Voldoen aan wettelijke verplichting
Uitgangspunt waterketen binnen de industrie: “Innovatie als middel, niet als doel”
Integrale benadering industriële waterketen
• Concrete vraagstelling vanuit bedrijf • Stap 1: Water & Energie monitoring – Gebruiksprofiel
• Stap 2: Analyse profiel – Suboptimaal: optimaliseren op (deel)proces niveau – Optimaal: Basisdocument voor contractonderhandeling of interne vervolgstappen
Suboptimaal: • Stap 3: Monitoring en doelstellingen – Specifiek watergebruik, waterkwaliteit
• Stap 4: Optimalisatie bedrijfsvoering • (Stap 5: Benchmarking => procesaanpassing)
Gevalstudie 1: Condensaat voor o.a. stoomproductie
• Voedingsmiddelenindustrie: zuivel, weiverwerking • Verdamping van wei: productie ‘ weipoeder’ • Probleem: Begrenzing eigen grondwateronttrekking • Studie alternatieven: – Inkoop drinkwater – Inname en zuivering nabij gelegen oppervlaktewater – Hergebruik condensaat => grijswater => afvalwater (end of pipe)
• 1 Mm3 condensaat per jaar, ca. 120 m3/uur • Europese Hygiëne verordening: HACCP
Gevalstudie 1: Studiefase
• Aandachtspunten hergebruik condensaat: – Toepassingen: ketelvoeding, CIP, suppletie koelcircuit – Ammonium, nitriet, organische stof, microbiologie!
• Opwerking met RO – Investering €1.000.000 – Exploitatiekosten €0,60/m3 = goedkoopste oplossing! – Voorselectie verschillende membranen en leveranciers – Productonafhankelijk
• Alternatieven: – Eigen grondwater: 0,30 + ontharding 0,20 + opwarming 0,40 = €0,90/m3 – Drinkwater: 0,80 + ontharding: 0,20 + opwarming: 0,40 = €1,40/m3 – Oppervlaktewater (UF - RO), €0,90/m3 + opwarming = €1,30/m3 – Oorzaken: lage hardheid en hoge temperatuur condensaat – Andere optie: ongezuiverd hergebruik: monitoring - HACCP!
Gevalstudie 1: Studiefase
• Besparing op energie: – 50% van totale condensaatstroom voor stoomproductie – Hergebruik restwarmte condensaat: waarde ca. €0,01/ºC/m3 – T verschil bedraagt ca. 40 ºC – Warmte deels al hergebruikt door voorverwarming wei – Hoge recovery, lage druk RO door lage geleidbaarheid condensaat: waarde ca. €0,02/m3 – €170.000 op jaarbasis totale energiebesparing
• Chemicaliën – Besparing doordat geen grondwater onthard hoeft te worden met IX – Besparing door verminderd gebruik chloorbleekloog voor desinfectie van condensaat (CIP stromen)
Gevalstudie 1: Implementatiefase
• Pilootonderzoek – Membraanselectie – Vergelijkend onderzoek met drie installaties – Waterkwaliteit: T, pH, SDI, EGV, NTU, Ca, Na, NH4, CO3, HCO3, SO4, Cl, SiO2, F. – Rapportage: membraankeuze, ontwerpcriteria, exploitatiekosten – Productonafhankelijk
• Realisatie – Opstellen vraagspecificatie – Technische beoordeling aanbiedingen – Realisatie
• Status: onbehandeld hergebruik + pilootonderzoek
Gevalstudie 2: Slimme koeltechnieken
• Doelstelling: energie- en waterbesparing • Idee: WKO systeem • Probleem: – Bodemopbouw ongeschikt voor WKO systeem
• Studie alternatieven: – IJsbuffer – Koude opslag in een diep bassin
• Maximale koudevraag: 11 MW
Gevalstudie 2: Studiefase
• Verdeling koellast
Voorbeeld verdeling koelbelasting over etmaal (%)
120
% belasting
100
80
60
40
20
0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
uren
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
Gevalstudie 2: Studiefase
• Voordelen koudebuffer: – Opname koude gespreid over de dag – Kleinere capaciteit koelmachines (50-60%) – Opvang koellast door vrije koeling gedurende de nacht – Besparing op energie mede door ‘ piekscheren’ . – Besparing op chemicaliën in vergelijking met alternatief koeltorens: koelwaterbehandeling – Besparing op reststoffen in vergelijking met alternatief koeltorens: spui + reststromen koelwaterbehandeling
• En: – Combinatie inzet koudebuffer als sprinklertank!
Gevalstudie 2: Studiefase
• Kosten aspecten: – Aanleg buffer + waterbehandeling ca. €100/m3 – Verlaging elektriciteitsrekening: €250.000 per jaar – Terugverdientijd: 0,5 –2,5 jaar – Ideale oplossing als er ruimte beschikbaar is op het terrein, en een combinatie als sprinkler bassin zinvol is.
Gevalstudie 2: Principeschema
bypass
primair
se cundair
koude v raag lade n
ontlade n
buite ninvloe d
18°C
18°C
18°C
21°C
21°C
w arm Vrije koeling 10°C
K oelmachine
koud
10°C
lade n
10°C
ontlade n
10°C productie
bypass
koe le r
prim se c WO S
gre nsla a g
bypass
15°C
15°C bypass
25°C
Gevalstudie 2: Bouwtechnische aspecten
30m
12m 5m
18m
1m
G rondm echanica buffer
G ronddruk w ordt opgevangen door: - gording en/of stem pel - ronding van de dam w and - verankering in grond
Gevalstudie 2: Vergelijking met WKO
Nadelen
Voordelen
Geen gelijktijdige opslag van warmte
Kortere terugverdientijd Eenvoudige structuur
Ruimtebeslag Geen omgevingseffecten, geen vergunningen Hoger elektriciteitsverbruik Waterbehandeling noodzakelijk
Onafhankelijk van aanwezigheid aquifer Volledig voorspelbaar gedrag Flexibel, reeds aanwezige koelmachines in te passen Opslagtemperatuur vrij te kiezen (min. 4° C) Tevens als sprinkler-basin te gebruiken Geen aanlooptijd (bij aquifer systemen 2 jaar)
Conclusies en Aanbevelingen
• Voordelen integrale en productonafhankelijke benadering van vraagstukken: – Maximaal haalbare kostenbesparing – Leidt tot kennis van, en inzicht in (de kosten van) de eigen waterketen •Inzet tijdens contractonderhandelingen! – Brongerichte maatregelen waar mogelijk – Biedt keuzemogelijkheden tijdens realisatie – Verbindt innovatieve kennis via de bedrijfseigen normen aan realiseerbare oplossingen
• Vragen?
• Meer informatie: • www.haskoning.be •
[email protected] • Infostand
