Stoom en rechtstreekse aardgastoepassingen
Natuurlijk kies je voor aardgas.
INHOUD
VOORWOORD Enkele algemene begrippen over de verbranding
EERSTE DEEL: GECENTRALISEERDE WARMTEPRODUCTIE
Bladzijde
1 2
4
1. Principe
4
2. De warmtevoerende fluïda
5
3. De stoomketel
8
4. Het stoomdistributienet
10
5. De rendementen
11
6. Recuperatie van de warmte van de rookgassen
18
TWEEDE DEEL: GEDECENTRALISEERDE WARMTEPRODUCTIE
22
7. Principe
22
8. Gedecentraliseerde stoomproductie
25
9. Het drogen
25
10. Verwarming van vloeistoffen in baden
28
11. Rechtstreekse verwarming van grote ruimten
32
BESLUIT
41
GEHEUGENSTEUNTJE
42
STOOM EN RECHTSTREEKSE AARDGASTOEPASSINGEN
VOORWOORD Alle industriële sectoren verbruiken warmte op lage temperatuur (< 200 °C). De warmte is bestemd voor de verwarming van gebouwen of voor processtoepassingen zoals het drogen, de verwarming van vloeistoffen, enz.. Deze behoeften aan warmte zijn verspreid over het gehele bedrijf, maar de warmteproductie is traditioneel geconcentreerd in een stookcentrale. Vanuit deze centrale doorkruist een met warmte geladen fluïdum een distributienet dat soms veel vertakkingen heeft. Een centrale productie voor verspreide toepassingen leidt tot meerdere warmteverliezen, zoals:
• verliezen op het distributienet, thermische verliezen, lekverliezen. • verliezen bij de productie, die te wijten zijn aan het feit dat de centrale productie moet bemeten zijn om de maximale vraag te kunnen dekken. Deze maximale vraag doet zich niet vaak voor en de centrale werkt dus dikwijls onder haar capaciteit. Daardoor ontstaat een groot verschil tussen het verbrandingsrendement van de ketels en het totale rendement van de stoomproductie. Het gebruik van extra-zware fuel als basisbrandstof, vóór de opkomst van het aardgas, gaf aanleiding tot het concept van gecentraliseerde warmteproductie, de problemen van opslag, toevoer en voorverwarming van de brandstof waren anders niet oplosbaar. Aardgas is een gemakkelijk te verdelen brandstof en de centrale warmteproductie kan dus vervangen worden door decentrale productie op de plaats van de toepassing. Bij decentrale productie verdwijnen de distributieverliezen en een warmtevoerend fluïdum wordt overbodig. Deze brochure geeft de verschillen tussen deze twee concepten aan. Alle centrale systemen kunnen niet vervangen worden door decentrale warmteproductie. Elk geval vraagt een studie. Dit is de taak die de dienst industrie van de KVBG op zich heeft genomen. Zij kan dergelijke studies verrichten op basis van metingen in situ, teneinde de industriëlen te adviseren over de mogelijkheden om energie te besparen door toepassing van specifieke gastechnieken. De idee van Rationeel Energie Gebruik (REG) wordt hierbij in de praktijk omgezet.
1
ENKELE ALGEMENE BEGRIPPEN OVER DE VERBRANDING Calorisch vermogen Dit is de hoeveelheid warmte die vrijkomt bij de volledige verbranding van een volume-eenheid brandstof. Bij de verbranding wordt waterdamp gevormd en deze bevat een belangrijke hoeveelheid warmte, die vrijkomt bij condensatie. Het calorisch vermogen wordt onderwaarde genoemd (Hi) wanneer deze waterdamp in dampvorm blijft en met de rookgassen afgevoerd wordt. Het calorisch vermogen wordt bovenwaarde genoemd (Hs) wanneer de waterdamp condenseert tot water en de condenswarmte niet afgevoerd wordt. Voor de aardgassen heeft men gemiddeld: H i = 0,903 Hs .
Theoretische verbrandingslucht Is de hoeveelheid lucht die nodig is voor de volledige verbranding (zonder luchtovermaat) van een eenheid brandstof.
Theoretisch volume rookgassen Is het volume rookgassen dat bij volledige verbranding in aanwezigheid van de theoretische verbrandingslucht uit een eenheid brandstof gevormd wordt. De theoretische verbranding vereist ± 0,95 m3 lucht en produceert ± 1,05 m3 rookgassen per 1 kWh (H i), ongeacht de aard van de brandstof.
Luchtovermaat – Luchtfactor n Omdat de menging van brandstof en lucht nooit perfect is, moet er om onverbrande brandstofdeeltjes in de rookgassen te vermijden, meer lucht aangeboden worden dan de theoretische verbrandingslucht. Deze extra lucht noemt men de luchtovermaat. Om de luchtovermaat cijfermatig uit te drukken gebruiken we de verhouding : gebruikte lucht theoretisch nodige lucht
= n = luchtfactor
de luchtovermaat = n-1
Dauwpunt Temperatuur waarop de waterdamp in de rookgassen begint te condenseren.
Zuur dauwpunt Temperatuur waarop de zuren in de rookgassen beginnen te condenseren.
2
KARAKTERISTIEKEN VAN DE BRANDSTOFFEN L GAS
Dichtheid t.o.v. lucht
(m3)
H GAS 's Gravenvoeren (m3)
H GAS Zeebrugge (m3)
0,644
0,631
0,621
Soortelijk gewicht (kg/dm3)
Gasolie (liter)
Zwarestookolie (1% S) (kg)
0,83
0,97
8,4 (kWh/l)
11,1 (kWh/kg)
Calorische onderwaarde (kWh/…)
9,372
10,380
10,707
Calorische bovenwaarde (kWh/…)
10,368
11,482
11,847
Theoretisch nodige lucht (m3/…)
9,07
10,04
10,35
9,5
10,5
Gevormde rookgassen (m3/…)
10,04
11,02
11,34
10,1
11,2
CO2 gehalte in droog rookgas (%)
11,9
12,0
12,0
15,3
16,4
H2O in rookgas (kg/…)
1,57
1,77
1,77
1,02
0,88
n = 1,0
59,0
59,0
59,0
n = 1,1
57,2
57,3
57,4 65
76
Stoechiometrische verbranding
Dauwpunt (°C)
Zuur dauwpunt (°C)
N.B. : gemiddelde waarden van aardgassen verdeeld in België in 1999. m3 genomen in de normale omstandigheden (0 °C en 1013 mbar). Theoretisch nodige lucht met 50 % relatieve vochtigheid en op 20°C.
3
EERSTE DEEL
GECENTRALISEERDE WARMTEPRODUCTIE " IN HET KETELHUIS " 1. PRINCIPE De algemene principes van een gecentraliseerde warmteproductie bestaan uit: • Verwarming van een thermisch fluïdum (stoom, oververhit water, thermische olie) op de gewenste temperatuur in het ketelhuis. • Transport van het warmtevoerend fluïdum via een distributienet naar de toepassingen. • Door warmtewisseling, de warmte overdragen aan de toepassing. • Het gedeeltelijk of volledig terugvoeren van het fluïdum naar de stookplaats.
Fig. 1: Gecentraliseerde warmteproductie
Qg : Brandstofwarmte Q : Nuttige warmte
4
2. DE WARMTEVOERENDE FLUÏDA 2.1. Water en thermische olie Water is geschikt voor lage temperatuur (< 100 °C), dus vooral voor centrale verwarming, maar door het op een overdruk van 10 bar te brengen, kan men temperaturen tot 180 °C bereiken en het toepassen in industriële processen. Thermische olie laat hogere temperaturen toe (300 – 350 °C), op een lage distributiedruk (2 bar).
2.2. Stoom 2.2.1. Verzadigde of oververhitte stoom ? De warmteuitwisselingscoëfficiënt van verzadigde condenserende stoom is zeer groot (10 à 100 kW/m2 °C). Bij droge oververhitte stoom is deze aanzienlijk lager en voor water en olie nog veel lager. De beste warmteoverdracht gebeurt dus door verzadigde stoom. Bovendien gebeurt de warmteuitwisseling van verzadigde condenserende stoom bij een constante temperatuur, wat interessant is voor de beheersing van industriële processen. Deze twee eigenschappen rechtvaardigen het gebruik van verzadigde stoom als warmtevector voor de opwarming van industriële processen. De oververhitte stoom is goed geschikt voor stoomturbines.
2.2.2. Thermodynamische eigenschappen van verzadigde stoom Druk en temperatuur van verzadigde stoom zijn aan elkaar gebonden. De temperatuur kan dus geregeld worden door eenvoudige inwerking op de druk. De energie of enthalpie die deze stoom bevat, bestaat uit twee delen: • de voelbare warmte om water op kooktemperatuur te brengen (1,163 kWh/t °C x verzadigingstemperatuur); • de verdampingswarmte om, bij constante temperatuur, van de vloeistoffase naar verzadigde stoomfase over te gaan.
5
THERMODYNAMISCHE EIGENSCHAPPEN VAN VERZADIGDE STOOM Absolute druk (bar)
Verzadigingstemperatuur (°C)
Voelbare warmte (vloeistoffase) (kWh/t)
Verdampingswarmte (kWh/t)
Totale warmte verzadigde stoom (kWh/t)
1,013
100
116
627
743
1,22
105
122
624
746
2,0
120,2
140
612
752
5,0
151,8
178
586
764
10,0
179,9
212
559
771
15,0
198,3
235
540
775
20,0
212,4
252
525
777
25,0
223,9
267
511
778
30,0
233,8
280
498
778
Men stelt vast dat: • de temperatuur van de verzadigde stoom toeneemt naarmate de druk stijgt; • de totale warmte van de stoom weinig verandert in functie van zijn temperatuur (en dus van de druk); • de verdampingswarmte daalt naarmate de voelbare warmte stijgt. Daar enkel de verdampingswarmte aan de toepassing wordt afgestaan wanneer de stoom condenseert, moet men dus op de laagst mogelijke temperatuur bruikbaar voor de toepassing werken, want dan zijn de verliezen kleiner (naverdamping en distributieverliezen - zie verder).
2.2.3. Stoomontspanning Door ontspanning van de stoom doorheen een drukregelaar wordt zijn temperatuur lager. De regeling van de temperatuur door ontspanning kost energetisch niets en na ontspanning is de stoom lichtjes oververhit.
6
2.2.4. Naverdampingsstoom Door ontspanning van condensaat, doorheen een condenspot na de toepassing, ontstaat er een afkoeling van de vloeibare fase en tegelijkertijd naverdampingsstoom. Nemen we een eenvoudig voorbeeld: • de voelbare warmte van het condensaat bij 10 bar abs. en 180 °C, bedraagt 212 kWh/t; • in de condenspot wordt de druk van het condensaat verlaagd tot 1,22 bar absoluut. De vloeibare fase koelt af tot 105 °C en tegelijkertijd komt er naverdampingsstoom vrij op 105 °C; • de voelbare warmte van het condensaat na de condenspot bedraagt 122 kWh/t (1,163 kWh/t °C x 105 °C); • het verschil in voelbare warmte voor en na condenspot, dat 90 kWh/t bedraagt, wordt omgezet in naverdampingsstoom; in dit voorbeeld zal 90/624 = 14,4 % van het condensaat terug stoom worden. Figuur 2 geeft schematisch de vorming weer van naverdampingsstoom bij ontspanning van een condensaat op 10 bar abs. en een op 5 bar abs.
Fig. 2: Condensaat
naverdampingsstoom
7
3. DE STOOMKETEL De voornaamste karakteristieke grootheden van stoomketels zijn: • het vermogen: uitgedrukt in ton stoom per uur (t/h) of in verwarmingsoppervlak (m2). Om 1 t/h stoom te produceren, is ongeveer 30 m2 verwarmingsoppervlak vereist en een nuttig ketelvermogen van 0,65 MW. Het specifieke aardgasverbruik hiervoor bedraagt bij benadering 0,84 MWh/h(Hs) of 3 GJ/h (Hs). • de toelaatbare druk: hoogst toelaatbare bedrijfsdruk van de stoom. De stoomketels worden ingedeeld in twee categorieën: • Vlampijpketels waarbij de rookgassen circuleren in pijpen (buizen), ondergedompeld in water. Hun vermogen kan 1,5 t tot 25 t stoom per uur bereiken.
Fig. 3: Stoomketel : vlampijpketel
8
• Waterpijpketels waarbij de rookgassen de pijpen waarin het water circuleert, omringen. Zij bestaan zowel in grote vermogens (20 t tot 150 t stoom/h) als in kleine vermogens (0,1 t tot 10 t stoom/h). In dit laatste geval worden zij stoomgeneratoren genoemd. Vlampijpketels hebben een grote waterinhoud wat ze omvangrijk maakt met als gevolg een grotere reactietijd, maar zijn goed geschikt om hoge stoompieken te leveren. Stoomgeneratoren hebben een kleine waterinhoud en zijn daarom veel compacter, zij kunnen dus vlugger op een verandering van de vraag reageren. De warmteuitwisseling gebeurt hier volgens het tegenstroomprincipe wat het rendement ten goede komt. Opgelet : het gebruik in parallel van stoomketels en stoomgeneratoren in eenzelfde stoomdistributienet wordt sterk afgeraden.
Fig. 4: Stoomgenerator
9
4. HET STOOMDISTRIBUTIENET Een typisch schema van een stoomnet ziet er als volgt uit: • stoomtoepassingen: met of zonder condensaatterugvoer. • een waterbehandelingsinstallatie op het suppletiewater, bestemd om de minerale zouten die ketelsteen veroorzaken, te verwijderen; het suppletiewater dient om de water- en stoomverliezen te compenseren. (zowel lekken, stoompluim, niet teruggevoerde condensaten, ketelspui). • een waterverzameltank die alle gerecupereerde condensaten en het suppletiewater opvangt. Zijn temperatuur is best lager dan 90 °C om vervolgens een goede ontgassing toe te laten. • een ontgasser die de opgeloste gassen CO2 en O2, uit het voedingswater moet verwijderen om corrosie te voorkomen. Deze ontgassing gebeurt gewoonlijk op 105 °C d.m.v. stoominjectie bij een iets hogere druk dan de atmosferische druk.
Fig. 5: Typeschema van een stoomnet
KETELHUIS
STOOMPLUIM (o.a. NAVERDAMPINGSSTOOM) CO2 + O2
ONTGASSER
VOEDINGSWATER
CONDENSATEN + NAVERDAMPINGSSTOOM VOEDINGSTANK TOEPASSINGEN SUPPLETIEWATER
AANVULLENDE WATERBEHANDELING
10
MET TERUGV. CONDENSATEN
TOEPASSINGEN ZONDER TERUGV. CONDENSATEN
5. DE RENDEMENTEN Een gecentraliseerd systeem bestaat uit drie onderscheiden gedeelten: stoomproductie in het ketelhuis, de stoomdistributie en de toepassingen. Zij hebben elk hun eigen rendement.
Fig. 6: het totaal rendement bij centrale stoomproductie
Het totale rendement bij centrale stoomproductie bedraagt:
η
=
warmte opgenomen door de toepassing brandstofwarmte
=
Q Qg
11
5.1. Rendement van de stoomproductie in het ketelhuis ηk
netto warmte uitgang ketelhuis
=
=
Q1
brandstofwarmte
Qg
5.1.1. Samenstelling en werking van een ketelhuis In een ketelhuis staan meestal meerdere ketels. Een of soms twee worden als basis gebruikt, de andere in stand-by (warm en onder druk), klaar om bij te springen bij grote belastingen of bij uitvallen van een basisketel. De stand-by ketels verbruiken brandstof om hun stilstandverliezen te compenseren. Eventueel kunnen in een ketelhuis ook reserveketels staan die niet warm gehouden worden en dus ook geen gas verbruiken. Om het rendement van de stoomproductie in het ketelhuis te bepalen, zijn meerdere metingen noodzakelijk zoals: brandstoftoevoer, debiet en temperatuur inkomende vloeistofstromen, debiet en temperatuur uitgaande stoom, stoomverbruik ontgasser … Deze metingen moeten over een voldoende lange periode plaatsvinden om de invloed te kennen van defecten, nacht en week-end, alsook van wisselende dagelijkse belasting. De dienst Industrie van de KVBG is uitgerust om dergelijke metingen uit te voeren en het rendement van de stoomproductie over een lange periode te bepalen. Verschillen van meer dan 10% tussen verbrandingsrendement van een ketel en het totaal rendement van de stoomproductie komen veelvuldig voor.
5.1.2. Het verbrandingsrendement
η f van de ketel
Bij volledige verbranding is het voornaamste energieverlies de warmteinhoud van de rookgassen en dit bedraagt ongeveer 10 %. De rookgasverliezen Qf zijn afhankelijk van het type brandstof, van het temperatuurverschil tussen de rookgas Tf en verbrandingslucht Ta en van de luchtovermaat (droge restzuurstof). De rookgasverliezen in verhouding tot de brandstofwarmte bedragen bij benadering:
68 21 - % O2 droog
Het verbrandingsrendement bedraagt:
12
+ 0,87
ηf
(
(
(
Tf - Ta 100
= 100 -
(
Qf = Qg
Qf Qg
Om dit verbrandingsrendement zo hoog mogelijk te houden moet men bij aardgasstook: • Een volledige verbranding realiseren Onvoldoende verbrandingslucht, alsook een onvoldoende vermenging van gas en lucht veroorzaken onvolledige verbranding, met onverbrande gassen onder vorm van CO en H2, die hun verbrandingswarmte ongebruikt meenemen naar de schoorsteen. • De luchtovermaat verminderen Men dient ervoor te zorgen dat de restzuurstof zo klein mogelijk blijft waarbij onverbrande gassen vermeden worden. In de praktijk vereist de volledige verbranding steeds een kleine luchtovermaat omdat de menging lucht - brandstof nooit perfect is. De grootte van deze luchtovermaat hangt af van de kwaliteit van de brander. Een te grote luchtovermaat geeft volledige verbranding, maar ook een te groot volume rookgassen die nutteloos warmte meevoeren naar de schoorsteen. De controle op luchtovermaat kan continu geschieden door meting van het O2 gehalte in de rookgassen met automatische correctie van de verhouding lucht/gas (bv. zuurstofsonde). Verlaging van het O2 gehalte met 1 %, geeft een rendementswinst van een half punt. Goed afgestelde aardgasbranders halen verbrandingsrendementen van 92 % en meer. • De rookgastemperatuur verlagen (zie hoofdstuk 6: Recuperatie van warmte uit de rookgassen).
Fig. 7: Verbrandingsrendement
13
5.1.3. Overige verliezen in het ketelhuis • Convectie- en stralingsverliezen van de ketelwanden, afhankelijk van de temperatuur en van het buitenoppervlak van de ketel. Deze verliezen zijn constant, ongeacht de belasting van de ketel. Zij liggen gewoonlijk tussen 0,5 en 2 % van het nominaal ketelvermogen. Alle recipiënten die in het ketelhuis opgesteld staan verliezen een deel van hun warmte. • Inwendige verliezen te wijten aan de natuurlijke aanzuiging van koude lucht doorheen de ketel wanneer de brander niet werkt. Deze verliezen zijn groter bij een aan-uit-brander dan bij een modulerende brander. De fabrikanten brengen nu systematisch inrichtingen aan (luchtventilatorkleppen) om deze verliezen te beperken bij branderstilstand. • Verliezen door spuien van de ketel, om de zoutconcentratie in de ketel te doen dalen. Dit verlies is een constant % van het nominaal vermogen van de ketel (gemiddeld 0,2 %). De dienst industrie van de KVBG heeft op stand-by ketels stilstandverliezen opgemeten, begrepen tussen 1,5 en 3% van het nominaal ketelvermogen. Dit is belangrijk, vooral bij overdimensionering. Onderstaande grafieken geven het rendement van een ketel in functie van de belasting bij modulerende branders en bij aan-uit-branders.
Fig. 8.1: Rendement van een ketel met brander “alles of niets”
14
Fig. 8.2: Rendement van een ketel met modulerende brander (20 - 100 %)
15
5.2. Het distributierendement
ηd
=
netto beschikbare warmte voor de toepassing netto warmte uitgang ketelhuis
=
Q2 Q1
5.2.1. Thermische verliezen in het distributienet Deze verliezen zijn functie van de stoomtemperatuur, de lengte van het net en van zijn isolatie.
Wandverliezen van de leiding in W/strekkende m (omgevingstemperatuur = 20°C) Niet geïsoleerde buis Diameter leiding 100°C
200°C
Buis bekleed met 20 mm isolatie ( λ = 0,045 W/m°C) 100°C
200°C
Buis bekleed met 60 mm isolatie ( λ = 0,045 W/m°C) 100°C
200°C
2"
249
769
35
95
18
49
3"
349
1 084
47
128
23
62
4"
432
1 347
58
157
27
74
6"
605
1 896
81
219
36
98
Bij de berekening van de thermische verliezen moet ook rekening gehouden worden met de talrijke hulpstukken zoals: kranen, ontluchters, flenzen, ophangpunten, enz. die moeilijk te isoleren zijn. Een niet geïsoleerde kraan bijvoorbeeld heeft evenveel verliezen als een geïsoleerde buis van 10 m. Bij deze verliezen komen ook nog de verliezen door stoom- en condenslekken. Een goed distributienet verliest toch 0,2 à 0,4% van het nominaal ketelvermogen per 100 m leiding.
5.2.2. Verlies door naverdampingsstoom Onder punt 2.2.4. hebben we reeds de vorming van naverdampingsstoom besproken. Deze treedt op, zowel onmiddellijk na de condenspot als door verdere afkoeling in de retourleiding. Slechts in uitzonderlijke gevallen wordt hij gerecupereerd (flashtank), maar normaal gaat hij ofwel ontsnappen als stoompluim aan de ontgasser ofwel zijn warmte verliezen in de slecht geïsoleerde condensaat retourleiding. Zo in de verzameltank koud suppletiewater toegevoegd wordt, ter compensatie van stoom- of condensaatverliezen en van spuiverliezen, zal de stoompluim kleiner zijn, daar er een deel gebruikt wordt voor de opwarming van het suppletiewater.
16
5.3. Het toepassingsrendement warmte opgenomen door de toepassing
ηt
=
Q =
netto beschikbare warmte voor de toepassing
Q2
Dit rendement is veranderlijk volgens het type toepassing en de regeling. De warmte moet niet alleen afgegeven worden aan de toepassing, maar ook op het moment dat zij nuttig is. Volgende elementen beïnvloeden nadelig het toepassingsrendement: • de thermische inertie van de warmtewisselaars; • het slecht sluiten van stoomkranen; • de slechte werking van condenspotten (stoom in het condensaatnet); • warmtewisselaar met te groot stoomvolume bij batch processen; • het gebrek aan precisie van de regelorganen.
5.4. Het totale rendement η
=
ηk
•
ηd
•
ηt
Er is dus een trapsgewijze opbouw van de rendementen. Het totaal rendement van de stoomproductie is dus meer dan alleen maar het verbrandingsrendement van de ketel. In een gunstig geval, waarin bijvoorbeeld ηk = 0,92 ; ηd = 0,91 et η t = 0,95, heeft men een totaal rendement van 0,80, wat uitzonderlijk goed is. Niet zelden heeft men totale rendementen van slechts 0,5 - 0,6, vooral wanneer het warmtefluïdum gebruikt wordt voor verwarming van grote ruimten.
17
6. RECUPERATIE VAN DE WARMTE VAN DE ROOKGASSEN Het grootste warmteverlies in een ketel is de warmteinhoud van de rookgassen. Hieruit moet men trachten energie terug te winnen.
Fig. 9: Verbrandingsrendement en rookgastemperatuur (10% luchtovermaat, verbrandingslucht 20°C)
f
• Men stelt vast dat ηf lineair stijgt naarmate de rookgastemperatuur (Tf) daalt en dit tot ± 57,5 °C. In feite wordt enkel de voelbare warmte van de rookgassen gerecupereerd. • Wanneer Tf lager wordt dan 57,5 °C (dauwpunt), stijgt dit rendement veel vlugger. Omdat nu ook de latente warmte (condensatiewarmte) van de waterdamp in de rookgassen, wordt gerecupereerd. • De recuperatie van de warmte uit de condenserende rookgassen leidt tot rendementen Tf groter dan 1. Deze komt door het feit dat men conventioneel de (Hi) (calorische onderwaarde) en niet de (Hs). (calorische bovenwaarde) van de brandstof in aanmerking neemt voor de bepaling van warmtetoevoer in de ketel Qg. Het verschil Hs – Hi is niets anders dan de totale condensatiewarmte van de waterdamp in de rookgassen.
18
6.1. Middelen om de warmte uit de rookgassen te recupereren. • Rookgascondensors: dit zijn toestellen uit roestvrij staal met voldoende grote warmtewisselingsoppervlakte en een inlaattemperatuur van het te verwarmen fluïdum lager dan 50°C, zodat condensatie van de rookgassen kan optreden. • Economisers en luchtvoorverwarmers: toestellen met kleinere warmtewisselingsoppervlakte en een inlaattemperatuur van het te verwarmen fluïdum hoger dan 60 °C, zodat geen condensatie van de rookgassen kan optreden.
6.2. Gebruik van de gerecupereerde warmte. De gerecupereerde warmte wordt optimaal aangewend wanneer ze opnieuw in het proces terechtkomt, zodat productie en aanwending simultaan verlopen. In de praktijk, worden de mogelijkheden beperkt tot: • verwarmen van het voedingswater van de ketel; • voorverwarmen van het suppletiewater; • voorverwarmen van de verbrandingslucht. Warmwaterbereiding (sanitair) is een bijkomende mogelijkheid.
Fig. 10: Ketelhuis met economiser en condensor
Terugvoer condensaten 90 °C
Rookgassen 54 á 50°C
GAS
19
6.3. De voorverwarming van het voedingswater en het suppletiewater Het voedingswater van de ketel, ontgast op 105 °C in de ontgasser, kan in een economiser nog ± 25 °C opgewarmd worden door de rookgassen. De mogelijke energiebesparing bedraagt in dit voorbeeld 4,3 %. Dit is de meest gebruikte recuperator, daar hij onafhankelijk is van de hoeveelheid condensterugvoer.
Fig. 11: Warmterecuperatie op de rookgassen (economiser en condensor)
Het suppletiewater kan voorverwarmd worden, in een warmtewisselaar/condensor, geplaatst in de rookgassen, waardoor er stoom in de ontgasser bespaard wordt en dus brandstof in de ketel. De mogelijke energiebesparing bedraagt in dit voorbeeld tussen 5,5 en 7,6 %. Deze recuperator (uit roestvrij staal) kan alleen maar gebruikt worden bij voldoende aanvoer van suppletiewater en de besparing op de recuperator geplaatst op de basisketel kan zelfs meer dan 10 % bedragen. De investering kan dan zeer vlug terugverdiend worden.
20
6.4. De voorverwarming van de verbrandingslucht: de LuVo Deze recuperatoren zijn meestal van het " droge " type en laten toe de verbrandingslucht van 20 °C tot 170 °C op te warmen. Op bepaalde delen kunnen de rookgassen afkoelen tot er condensatie optreedt. Het materiaal moet dus bestand zijn tegen oxidatie en de branders ontworpen voor gebruik van voorverwarmde verbrandingslucht. De mogelijke energiebesparing kan meer dan 6% bedragen. Deze recuperator is geschikt bij 100 % condensaatterugvoer en hoge rookgastemperatuur.
B E S L U I T De mogelijkheden om de verliezen bij centrale stoomproductie te beperken door recuperatie zijn dus begrensd. Rationeel Energie Gebruik impliceert een ander concept. Dit concept wordt beschreven in het tweede deel van deze brochure.
21
TWEEDE DEEL
GEDECENTRALISEERDE WARMTEPRODUCTIE "IN OF BIJ HET PROCES" 7. PRINCIPE In het eerste deel hebben we gezien dat de gecentraliseerde warmteproductie voor verspreide toepassingen onvermijdelijke verliezen inhoudt die het totaal rendement beperken. Er kunnen weliswaar recuperatietechnieken toegepast worden om te trachten deze verliezen te verminderen, maar een dergelijk productieconcept leidt niet tot uitzonderlijke prestaties. Onderstaand diagram van de warmtetoevoer, gegeven bij wijze van voorbeeld, toont aan dat de verliezen zich op alle niveaus voordoen: productie, distributie en aanwending van de warmte.
Fig. 12: Centrale stoomproductie
22
De efficiëntie in belangrijke mate beteren, impliceert het verlaten van het concept van gecentraliseerde productie en het zoeken naar oplossingen die een decentralisatie van de warmteproductie mogelijk maken. In deze optiek wordt de stoomproductie gedecentraliseerd door de aanwending van kleine generatoren vlakbij de toepassing, die goed gedimensioneerd zijn en bijgevolg kleinere verliezen vertonen. De verliezen van het distributienet worden beperkt t.o.v. het klassieke systeem.
Fig. 13: “High Quality” stoomproductie met aardgas
23
Als de stoom niet strikt noodzakelijk is, kan men de warmte aan de toepassing leveren zonder tussenkomst van een warmtefluïdum, maar eenvoudig door warmteuitwisseling met de rookgassen. De distributieverliezen zijn in dit geval volledig uitgeschakeld.
Fig. 14: Directe gasverwarming (met warmtewisselaar)
Als de technologie het toelaat, kan men de warmte produceren direct in de toepassing, door de rookgassen rechtstreeks in contact te brengen met de te verwarmen materie. De distributieverliezen evenals de verliezen die verband houden met de warmteproductie verdwijnen. Al de warmte van de brandstof is dus beschikbaar voor de toepassing.
Fig. 15: Directe gasverwarming (zonder warmtewisselaar)
Het verloop van deze verschillende energetische schema's toont aan dat het concept van gedecentraliseerde warmteproductie vrij belangrijke mogelijkheden inhoudt. Aardgas blijkt bijzonder geschikt om gebruikt te worden in de technieken die aan dit concept beantwoorden.
24
8. GEDECENTRALISEERDE STOOMPRODUCTIE Er bestaan kleine generatoren voor ogenblikkelijke stoomproductie, werkend op gas, met een kleine waterinhoud en met vermogens tussen 75 kg stoom/h en 7.500 kg stoom/h en drukken tot 50 bar. De decentralisatie van de stoomproductie heeft volgende voordelen: • minder distributieverliezen; • minder convectie-, stralings- en inwendige verliezen bij de warmteproductie. Immers de stoomgenerator kan juist bemeten worden en werkt slechts als er stoomvraag is; • een grote werksoepelheid (verkorte starttijden, enz.); • de mogelijkheid om bijkomende stoomgeneratoren te plaatsen bij uitbreidingen; • de mogelijkheid om de generatoren van plaats te veranderen zonder al te grote kosten.
9. HET DROGEN 9.1. Algemeenheden Drogen is het onttrekken van vocht uit een vaste stof door verdamping, dit in volgende fasen: • warmteoverdracht van de drooglucht naar de materie om het vocht dat zij bevat op te warmen en naar de oppervlakte te laten migreren, • verdampen van vocht uit de te drogen materie naar de lucht, • afvoeren van de vochtige drooglucht en van de gedroogde materie uit de droger. De temperatuur en het debiet van de drooglucht moeten dus voldoende hoog zijn opdat er gelijktijdig opwarming van de materie, verdamping van de vloeistoffase door warmteoverdracht en verwijdering van de damp door de afgezogen lucht zou zijn. Het toepassingsrendement van een droger wordt als volgt bepaald:
ηt
hoeveelheid verdampt water x verdampingswarmte =
luchtdebiet x enthalpie van de lucht aan de ingang van de droger
De verliezen in het droogproces zijn: • de voelbare warmte van de lucht aan de uitgang van de droger, • de voelbare warmte van de droge materie, • de stralings- en convectieverliezen van de droger. Toepassingsrendementen van 50 % en droogluchttemperaturen van 150 °C zijn gebruikelijk.
25
9.2. Indirecte droging (vooral stoomgebruik) Indirecte droging wordt alleen nog toegepast indien de te drogen materies niet rechtstreeks in contact met de rookgassen mogen komen. Stoom heeft als nadeel de beperkte temperatuurkeuze en de verliezen van de stoomproductie. Thermische olie is zeer gevaarlijk bij eventuele lekken (zowel brandgevaar als verontreiniging van het product) en wordt bijna niet meer toegepast. Een gasgestookte warmeluchtgenerator, is rendabeler. De distributieverliezen en de verliezen wegens een eventuele overdimensionering van de stoomketel worden uitgeschakeld.
Fig. 16: De indirecte droging
STOOM
26
WARMELUCHTGENERATOR
9.3. Rechtstreekse droging (de uitverkoren techniek voor aardgas) De drooglucht wordt verwarmd door vermenging met de rookgassen van het aardgas. De rechtstreekse droging biedt de volgende voordelen: • de verliezen van de stoomproductie en -distributie zijn weggewerkt, • aanzienlijke rendementswinst; want alle verbrandingswarmte is opgenomen door de drooglucht. In vergelijking met de indirecte techniek met stoom is er een verhoging van het totaal rendement met meer dan 40 % mogelijk, • productiviteitstoename; omdat men op een hogere temperatuur kan werken dan bij stoom. Een andere veel toegepaste directe droging met aardgas is de infrarooddroging. Hier brengen aardgasgestookte stralers hun energie naar de oppervlakte van de te drogen materie en dringen er tot op een zekere diepte in door. Deze techniek is vooral geschikt voor het drogen van dunne lagen zoals papier, verf, lak, rugdeklagen van tapijt en meubelstoffen …. Door de vele ontwikkelingen die de branderconstructeurs verwezenlijkt hebben is rechtstreekse droging met aardgas een begrip geworden in: • de voeding- en de agro-industrie: graan, soja, mout, veevoeder, aardappelproducten, • de textielnijverheid: spanramen, trommeldrogers, linnendrogers, infrarooddrogers, • de bouwmaterialen-, baksteen-, en keramische industrie: zand-, kalk en talkdrogers, rotatieve drogers, droogtunnels, droogkamers, • de chemische industrie: drogen pigmenten, fosfaten, sproeidrogers, rotatieve drogers, Fig. 16 bis: De directe droging • de metaal-, en automobielindustrie: oppervlaktebehandeling, verfstraten, MAKE-UP AIR • de papierindustrie: infrarooddrogers, • … en veel andere gebieden.
27
10. VERWARMING VAN VLOEISTOFFEN IN BADEN 10.1. Indirecte verwarming van baden Indirect vloeistoffen verwarmen met stoom kent dezelfde energieverliezen die reeds bij het indirect drogen met stoom werden aangehaald. Stoominjectie heeft een goed toepassingsrendement, maar er blijven de verliezen van de stoomproductie en de distributie. Deze techniek wordt nog veel toegepast, vooral waar weinig plaats is om warmtewisselaars te plaatsen en waar de opwarming zeer snel moet gaan.
Fig. 17: Stoomverwarming van vloeistoffen
MET SPIRAALBUIS: stoom
TERUGVOER CONDENSATEN + NAVERDAMPINGSSTOOM
SPUI
DIRECTE STOOMINJECTIE: stoom
28
10.2. Aardgasverwarming 10.2.1. De ondergedompelde verbranding Met aardgas wordt de ondergedompelde verbranding gebruikt waarin de rookgassen in de vorm van bellen doorheen het bad gaan. Het uitwisselingsoppervlak tussen de twee fluïda is groot, zelfs voor een vrij korte doorborrelingshoogte (500 à 600 mm). Een kubieke meter rookgas, verspreid in de vorm van bellen van 6 mm diameter, stemt overeen met een uitwisselingsoppervlak van 1.000 m2. Na de doorborreling ontsnappen de vochtverzadigde rookgassen op de temperatuur van het bad
Fig. 18: Ondergedompelde verbranding
Boven de dauwpunttemperatuur is er verdamping van water en verzadiging van de rookgassen, dus een uitdampen van de vloeistof. Dit verschijnsel is verwaarloosbaar tussen 60 en 70 °C; boven deze temperatuur krijgt het meer belang. In een toepassing waarbij het vloeistofbad niet opgewarmd, maar constant op een hoge temperatuur gehouden wordt, is de rechtstreekse verwarming dus niet aangewezen. Zo de toepassing er in bestaat om het bad zo efficiënt mogelijk uit te dampen (concentreren) is dit daarentegen een uitstekende oplossing. Indien de temperatuur van de rookgassen daalt onder 57,5 °C (dauwpunt) zal de waterdamp van de rookgassen gedeeltelijk condenseren, het bad wordt dus verdund. Het verbrandingsrendement is dan groter dan 1 vermits een gedeelte van de latente warmte van de waterdamp door het bad gerecupereerd wordt.
29
10.2.2. De compacte dompelbuizen Met deze brander kunnen baden verwarmd worden op temperaturen hoger dan 70 °C, zonder uitdamping. De vloeistof wordt verwarmd door warmtewisseling met een ondergedompelde spiraal waardoor de rookgassen circuleren. Het thermisch vermogen kan 50 tot 80 kW per m2 spiraaloppervlakte bereiken, indien hoge snelheidsbranders worden ingezet. Dan kunnen rendementen tot 90 % gehaald worden. Maximumtemperatuur van het bad : 95 °C.
Fig. 19: Compacte dompelbuis
30
10.2.3. De warmwaterketel De vloeistof wordt buiten het bad verwarmd. Zij speelt enigszins de rol van warmtedrager. Ze doorloopt dus een lus en gaat doorheen een "vloeistofverwarmer". De ketelverliezen blijven bestaan, maar zij zijn beperkt omdat de warmwaterketel goed aan de behoeften aangepast is. De distributieverliezen zijn beperkt. Industriële warmwaterbaden bevatten vrijwel allen opgeloste zuurstof en koolstofdioxide. Zij zijn dus licht corrosief. De ketels voor industriële warmwaterbaden zullen dus robuuster zijn dan de ketels voor centrale verwarming.
Fig. 20: Vloeistofverwarmer
TE VERWARMEN BAD
31
11. DE RECHTSTREEKSE VERWARMING VAN GROTE RUIMTEN 11.1. Algemeenheden Het energieverbruik voor de verwarming van de grote ruimten is belangrijk en het is uur- en seizoengebonden. In de bedrijven worden de productieruimten, de sociale lokalen en zelfs de burelen dikwijls verwarmd door lagedrukstoom afkomstig van de centrale stookplaats. De stookplaats produceert prioritair stoom voor de procestoepassingen. Gemakshalve wordt daar dikwijls de verwarming van de werkruimten en andere lokalen bijgevoegd daar er toch stoom voorhanden is. Maar: • hoe de ruimten vorstvrij houden wanneer er geen productie is? • dimensioneren van de stoomketel: de maandagochtendpiek bij – 7 °C aankunnen en daarom praktisch het ganse jaar door rendementsverlies lijden door een overgedimensioneerde ketel, • tussen starten van ketel en een comfortabele temperatuur in de werkplaats verloopt 4 à 5 uur, • de lengte van het stoomdistributienet wordt dikwijls tot drie maal langer, wanneer alle verwarmingstoestellen aangesloten worden. Directe aardgasverwarming kan 50% energie besparen, zonder comfortvermindering.
Fig. 21: verwarming van grote ruimten (gecentraliseerd ↔ direct)
GLOBAAL RENDEMENT
KETELHUIS
gas 150
TE VERWARMEN RUIMTE
DISTRIBUTIECIRCUIT
verwarmingslichaam
Stoom /warm water 110
warme lucht 100
11 Rookgas 5 Inwendige verliezen
GLOBAAL RENDEMENT
32
gas 150
Luchtverhitter
warme lucht 100
11.1.1. Voorafgaande studie De verwarming van grote ruimten moet het voorwerp uitmaken van een bijzondere studie, rekening houdend met talrijke factoren zoals: ligging, bouw, isolatie en de luchtverversing; maar ook gebruiksduur, aard van de activiteit en personeelsbezetting hebben hun invloed. Luchtverversing is een zeer belangrijke factor en omvat 30 à 50 % van de warmteverliezen.
11.1.2. Convectie en straling Er bestaan twee soorten verwarming : convectie en straling. Bij convectieverwarming wordt de totaliteit van de lucht in het lokaal verwarmd en is de verwarming globaal. Alles wordt immers op de temperatuur van de omgevingslucht gebracht. In hoge lokalen echter, stijgt de warme lucht tot onder het dak. De warmteverliezen doorheen het dak kunnen groot zijn, vooral als het dak slecht geïsoleerd is, wat in de industriële hallen meer regel dan uitzondering is. Het energieverbruik is dus zeer groot. De stralingsverwarming daarentegen is gelokaliseerd. Zij laat toe welbepaalde zones van het lokaal, waar er personeel aan het werk is, te verwarmen. Dit verwarmingstype is dus geschikt voor hoge, slecht geïsoleerde of ondichte gebouwen. De straling geeft haar warmte af doorheen de lucht zonder de temperatuur ervan te verhogen. De warmtestroom wordt gericht op de personen en de voorwerpen en is dus minder gevoelig aan warmteverlies door luchtverversing. De straling verschaft de personen eenzelfde comfort als de convectieverwarming terwijl ze de omgevingslucht, de wanden en het dak op een lagere temperatuur houdt, waardoor het verbruik dus lager ligt en de comfortsituatie sneller bereikt wordt. Deze twee verwarmingstechnieken staan dus haaks op elkaar; convectieverwarming is globaal, stralingsverwarming sterk gericht. Lange tijd hebben zij met elkaar gewedijverd. Vandaag evenwel zoeken de fabrikanten naar bijkomende oplossingen om de nadelen van zowel het ene als het andere systeem, uit de weg te ruimen.
11.2. De convectieverwarmingstoestellen op aardgas Het aardgas wordt in het toestel verbrand en de warmte van de rookgassen wordt via een warmtewisselaar afgestaan aan de omgevingslucht; een ingebouwde ventilator verdeelt deze lucht in de ruimte. De rookgassen worden naar buiten afgevoerd. Er bestaan twee typen toestellen: de gasgestookte luchtverhitters en de warmeluchtgeneratoren. • De gasgestookte luchtverhitters zijn toestellen van 20 tot meer dan 100 kW, die in het lokaal opgehangen worden en oordeelkundig verdeeld zodat een optimaal comfort gewaarborgd is. Het verbrandingsrendement van het toestel bedraagt gewoonlijk 0,86.
33
Meer recent is er een evolutie om af te stappen van het "open toestel" en dit te vervangen door het energiezuinigere “gesloten toestel”, waar er geen leklucht meer is en dat dus een hoger totaal rendement heeft. Nog voordeliger zijn de "gesloten condenserende toestellen", die totaalrendementen halen groter dan 1.
Fig. 22: Luchtverhitter van 50 kW met atmosferische brander
“OPEN” MODEL TYPE B
6000 m3/h 40 tot 45 °C
GAS = 6 m3/h
NIET IN WERKING
“GESLOTEN” MODEL TYPE C
EXTRACTOR
MET CONDENSATIE
6000 m3/h 40 tot 45 °C GAS = 6 m3/h
34
GAS = 5 m3/h
6000 m3/h 40 tot 45 °C
• De warmeluchtgeneratoren kunnen grotere vermogens bereiken. Zij zijn uitgerust met ventilatorbranders (voorzien van een luchtklep) en worden meestal op de grond geplaatst. Hun verbrandingsrendement ligt tussen 0,89 en 0,92. Voor comfort en rationeel energiegebruik is het vermogen per toestel beperkt tot ± 250 kW.
Fig. 23: Warmeluchtgenerator
ROOKGASSEN
GEBLAZEN WARME LUCHT
BRANDER
OMGEVINGSLUCHT VENTILATOR
Bij deze aardgastoestellen is er, in tegenstelling tot de verwarming met stoom, thermische olie of warmwater, praktisch geen verschil tussen het verbrandingsrendement en het totaal rendement omdat de vaste restverliezen miniem zijn.
35
11.3. De stralingsverwarmingstoestellen op aardgas 11.3.1. Gasgestookte donkere stralingsbuizen Deze éénbloksystemen zijn onafhankelijke stralingsbuizen die elk voorzien zijn van een brander, stralingselement en extractieventilator. Het stralingselement is een buis in U-vorm van 3" of 4", waarboven een reflecterende plaat is aangebracht. De rookgassen verwarmen inwendig de stalen buizen tot een gemiddelde wandtemperatuur van 350 °C, ze blijven dus donker. Over de ganse lengte is er een warmteafgifte door straling. De buizen zijn aangesloten op een rookgasafvoerkanaal en zijn geschikt voor de verwarming van ruimten van 4 tot 7 m hoog.
Fig. 24: Donkere stralingsbuis INFRAROODSTRALING ROOKGASSEN
EXTRACTOR
GAS
VERBRANDINGSLUCHT
ISOLATIE REFLECTOR
INFRAROODSTRALING
Er bestaan ook enkele varianten, waar er een doorlopend circuit is van stralingsbuizen met meerdere branders of met een centrale warmeluchtgenerator.
11.3.2. Heldere stralingspanelen De stralingspanelen worden door oppervlakteverbranding roodgloeiend gemaakt (800 à 950 °C). Het lucht-gasmengsel brandt aan de oppervlakte van een brander uit licht vuurvast materiaal, doorboord met fijne gekalibreerde kanalen. De door de straling uitgezonden warmte heeft een grotere vermogensdichtheid dan de donkere stralingsbuizen door de hogere stralingstemperatuur en kan dus op grotere afstand doordringen.
36
De heldere stralingspanelen worden gebruikt voor hoge, sterk verluchte lokalen, ophanghoogte 4 à 9 m. Zij zijn zeer geschikt voor zoneverwarming in grote werkplaatsen en voor de verwarming van werkposten in weinig geïsoleerde of half open lokalen (los- en laadkade…).
Fig. 25: Helder stralingspaneel
STANDAARD UITVOERING
η R = 50 % DEFLECTOR ROOKGASSEN LUCHT GAS LUCHT
GEISOLEERDE UITVOERING + DONKERE STRALING
η R = 65 %
DEFLECTOR LUCHT GAS
ROOKGASSEN
LUCHT
IDEM + LUCHT/GAS VOORVERWARMING
η R = 75 %
DEFLECTOR
LUCHT
ROOKGASSEN
GAS LUCHT
Bij het grote publiek zijn ze algemeen gekend als "terrasjes" verwarming.
37
11.4. Rechtstreekse convectieverwarming : de ventilatieluchtverwarming Dit procédé vervult tegelijkertijd twee functies: luchtverversing en op temperatuur brengen van deze verse lucht. Het is dus geen verwarming van werkplaatsen, maar wordt gebruikt waar omwille van de luchtvervuiling een gedwongen ventilatieluchtverversing verplicht is, bv. lasateliers. Het aardgas wordt rechtstreeks in de ventilatielucht verbrand. Dit heeft als gevolg dat de rookgassen sterk verdund worden door de verse lucht en dat de verse lucht wordt verwarmd door bijmenging met de warme rookgassen. Er zijn dus noch productie-, noch distributieverliezen.
Fig. 26: Ventilatieluchtverwarming in een atelier
BUITEN
AFSLUITKLEP
BINNEN
MAKE-UP AIR BRANDER
VERSE LUCHT
BESCHERMEND RASTER
FILTER FILTER GAS
11.5. Voordelen van de systemen van rechtstreekse verwarming met aardgas • kleine thermische inertie en dus grote soepelheid, met snelle overgang van een regime op een ander, zonder warmteverlies, • temperatuurregeling mogelijk per zone, • mogelijke afvoer naar buiten van de rookgassen, • progressieve en modulaire opbouw met elementen, • geen gevaar voor bevriezing, • geen of weinig plaats op grond.
38
11.6. Samenvatting van de verwarmingssystemen met aardgas Onderstaande tabel geeft een overzicht van de verwarmingssystemen aangepast aan de verschillende typen industriële lokalen.
CONVECTIE
STRALING
VERWARMINGSMETHODE
Luchtverhitters Luchtverhitters Stoom
op gas
Make-up air
Stoom of
Donkere
Heldere
gas
oververhit
straling
straling
water
gas
gas
Roookgassen in lokaal
neen
neen
ja
neen
neen
ja
-
-
-
50 à 60 %
50 à 70 %
50 à 70 %
rendement
70 %
90 %
100 %
70 %
88 %
100 %
Hoogte lokaal (m) max.
5m
5m
5m
3 à 4,5 m
4 à 11 m
7 m (+)
Stralingsrendement
Productie en distributie
Installatiehoogte (m)
Te installeren vermogen Per eenheid -
-
-
250 W/m2
200 W/m2
125 W/m2
40 W/m3
30 W/m3
40 W/m3
-
-
-
van werkpost
neen
neen
neen
neen
ja
aanbevolen
Regeling
slecht
goed
goed
slecht
goed
goed
Grondoppervlakte
Te installeren vermogen Per eenheid Volume
Plaatselijke verwarming
39
STRALING OF WARME LUCHT? Kies voor STRALING
Type constructie
oud
modern
Dakisolatie
slecht
goed
Dakdichtheid
slecht
goed
> 5,5 m
<7m
hoog
laag
verspreid
uniform verdeeld
Industriële activiteit
zwaar
licht
Ingenomen ruimte in de hoogte van de hal
weinig
belangrijk
Sterk variërend
constant
hoge hal Ventilatievoud Werkposten
Verwarmingsregime
Fig. 27: Energie-eenheden
1 kWh = 3600 kJ = 860 kcal
1 GJ = 278 kWh = 0,238 Gcal
1 kcal = 4,187 kJ = 0,00116 kWh
40
Kies voor WARME LUCHT
BESLUIT In talrijke industriële processen is het gebruik van warmte, op lage, hoge en zeer hoge temperatuur, veralgemeend. Bij de ontwikkeling van nieuwe producten gaat de aandacht voornamelijk naar de juiste invulling van de verwachtingen van de klant, maar steeds meer worden ook de energetische en milieuaspecten van de productieprocessen onder ogen genomen. Nieuwe concepten, zoals flexibiliteit van het productieapparaat, lean manufacturing, Just in time leveringen, Quality Assurance, maar ook milieumanagement, Life Cycle Analysis en Rationeel Energie Gebruik, leiden tot een vernieuwde aandacht vanwege de procesingenieur, en tot nieuwe verwachtingen vanwege de bedrijfsleider naar zijn bedrijfsprocessen toe. Decentrale warmteproductie met aardgas, zo dicht mogelijk bij of zelfs in het proces zelf, biedt dikwijls een concreet antwoord op vele van deze vragen. Talrijke constructeurs van branders en brandersystemen hebben de laatste jaren vele innovatieve verbeteringen ingevoerd, welke allen berusten op de intrinsieke kwaliteiten van het aardgas. Deze brochure overloopt de verschillende beschikbare technieken om aardgas met het hoogst mogelijk rendement in te zetten, door toepassing van gedecentraliseerde warmteproductie. Sommige processen zullen blijven beroep doen op stoom omwille van hun specifieke eisen. Hoewel het gebruik van een intermediaire energiedrager altijd aanleiding geeft tot verliezen, is aardgasstook ook het beste middel om aan de stoomvraag te voldoen. Doorgedreven warmterecuperatie, eventueel met rookgascondensatie, decentrale stoomproductie, branders met groot regelbereik en juiste dimensionering, laten toe ook in deze gevallen de energiehuishouding optimaler te laten verlopen. Even belangrijk zijn de operationele aspecten: opwarmduur verminderen, bewaking- en onderhoudskosten beheersen en productiecapaciteit verhogen. Deze brochure behandelt niet al deze aspecten, ze beperkt zich tot enkele thermische inzichten die hun steentje bijdragen in het verder realiseren van bovenvermelde concepten.
In dezelfde reeks zijn verschenen: • De verwarming van industriële ruimten: straling of convectie. • Aardgas: 10 technieken voor 1001 toepassingen.
41
GEHEUGENSTEUNTJE
Met aardgas beschikt men over,
▲
een brandstof die vriendelijk is voor milieu en gebruiker
▲
een hoog energetisch totaal rendement
• stabiele hygiënische verbranding • branders met groot regelbereik • perfecte luchtregeling, kleine luchtovermaat • uitstekende warmteuitwisseling • potentieel aan recuperatiewarmte en zelfs directe toepassingen • minder elektrische hulpenergie
▲
geen problemen met:
• opslag van brandstof en allerlei milieuproblemen • afvoer van verbrandingsresten • reinigen en onderhoud • voorverwarmen van brandstof en startproblemen
▲ 42
een betrouwbare bevoorrading en technische steun bij het gebruik.
K.V.B.G. Industrie Rodestraat 125 1630 Linkebeek Tel. : 02/383 02 00 Fax : 02/380 87 04 E-mail :
[email protected] http : //www.gasinfo.be
Verantwoordelijke uitgever: Ferdinand de Lichtervelde, KVBG, Rodestraat 125, 1630 Linkebeek.
Er bestaat ook een uitgebreider technisch dossier over hetzelfde thema, op eenvoudige aanvraag verkrijgbaar bij:
43
Verantwoordelijke uitgever: Ferdinand de Lichtervelde, KVBG, Rodestraat 125, 1630 Linkebeek.
K . V. B. G . I n d u s t r i e Rodestraat 125, 1630 Linkebeek Tel. 02 383 02 00 Fax 02 380 87 04 E-mail
[email protected] http://www.gasinfo.be
