Warmteproductie en -verdeling 17/03/2011
Inhoud Inleiding: ketels en toepassingen Stoom en alternatieve warmte-dragers
Stoom-opwekking: verliezen en rendementen “Checklist”
Stoom-netten Diverse themas
Cases Diverse themas
2
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Ketels en toepassingen
INLEIDING
3
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Stoomketels: verschillende types Vlampijp Waterpijp Stoomgenerator Thermische olieketels Warmwaterketels …WHB(waste heat boilers)
4
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Stoomketels
5
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Stoomgenerator Saturated “wet” steam …up to 20…25T/h…
6
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Warm waterketels
7
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Turbulators
8
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Boiler capacity distribution
9
Capacity
Number
Main Type
< 3T/h
<1000
Generator
3-20T/h
>1000
Flame-pipe
20-<<50T/h 50-100
Mix
>50T/h
Water-pipe
21/03/2011
250
Warmteproductie en -verdeling
9
Eigenschappen, basisbegrippen thermodynamica
STOOM EN ANDERE WARMTEDRAGERS 10
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Water / steam / thermal oil Water: … eerder lagere temperaturen (<< 180°C)
Thermische olie: … voor hoge temperaturen (>> 200°C)
Stoom: aspecten… 11
temperaturen (>150 – 250°C) … Waterbehandeling en condensaatretour nodig Hoge warmteoverdracht van condenserende stoom Gemakkelijke regeling Grote warmte-inhoud Veiligheid : PED , … 21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Water / steam / thermal oil (2)
12
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Properties of steam at 10bar(g)…Mollier…CritP Density
5,64 kg/m3
Volume
0,177 m3/kg
Internal Energy
2586 kJ/kg
Enthalpy
2781 kJ/kg
Entropy
6,552 J/g*K
Cv
1,955 J/g*K
Cp
2,765 J/g*K
Sound Spd.
501,8 m/s
Joule-Thomson
2,837 K/bar
Viscosity
1,52E-05 Pa*s
Therm. Cond.
13
Tsat(°C) = 100 x (Pbar)exp(1/ 4de) + 2°C
21/03/2011
0,0372 W/m*K
Warmteproductie en -verdeling
Properties of steam at 10bar(g) ….turbulence…. Density
5,64 kg/m3
Volume
0,177 m3/kg
Internal Energy
2586 kJ/kg
Enthalpy
2781 kJ/kg
Entropy
6,552 J/g*K
Cv
1,955 J/g*K
Cp
2,765 J/g*K
Sound Spd.
501,8 m/s
Joule-Thomson
2,837 K/bar
Viscosity
1,52E-05 Pa*s
Therm. Cond.
0,0372 W/m*K
bvb.: Re >> turbulent flow Stoom op 10 bar(g) V = 30 m/s L = ø = 10 mm Re = 5,64 * 30 * 0,010 / 1,52E-5 = 1,11E+5
14
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
15
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
16
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
http://www.ohio.edu/mechanical/thermo/applied/ chapt.7_11/SteamPlant/ph_water.gif
17
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
P/h-diagram
18
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Verliezen en rendementen
OPWEKKING VAN STOOM
19
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Ketelhuis: verliezen bij stoomproductie Rookgasverliezen (10 à 20% CBW) Onverbrande in rookgas …C/CO… Wandverliezen : (0,5 à 2% van het nominaal ketelvermogen) Inwendige verliezen … stilstandverliezen/lek… Spuiverliezen/lekken ( ~ 1% ; ifv make-up water) 20
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Ketelhuis- versus verbrandings-rendement Afhankelijk van Luchtovermaat Rookgastemperatuur Omgevingstemperatuur
Rigoureuze berekening met warmtecapaciteiten: DGS-rekentool of benadering met Siegert-formules
21
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
DGS-rekentool verbranding
22
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Rookgasverliezen: Siegertformules “Siegert” voor verscheidene brandstoffen Tr = rookgastemperatuur To = verbrandingsluchttemperatuur %CO2 = CO2-gehalte rookgassen
“Siegert” indien aardgas
k = brandstofparameter Aardgas: 0,467 Gasolie: 0,528 Zware olie: 0,607 Steenkool: 0,700
L-gas
H-gas
⎛ 38,5 ⎞ ⎛ Tf − Ta ⎞ [% Hi] + 0,87 ⎟ ⎜ Qf = ⎜ ⎟ ⎝ CO 2 ⎠ ⎝ 100 ⎠
⎛ 39 ⎞⎛ Tf − Ta ⎞ [% Hi] + 0,86 ⎟⎜ Qf = ⎜ ⎟ ⎝ CO 2 ⎠⎝ 100 ⎠
Beiden − 68 ⎛ + 0,87 ⎞⎟⎛⎜Tf Ta ⎞⎟ [% Hi] Qf = ⎜ ⎝ 21 −O 2drg ⎠⎝ 100 ⎠
23
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Rookgasverliezen: Siegertformules - voorbeeld “Siegert” voor aardgas
k = 0,467 Tr= 200°C T°= 20°C CO² ~ +/-9%... Qf= ……… in NCV
“Siegert” voor aardgas
[% Hi] Tr = rookgastemperatuur To = verbrandingsluchttemperatuur %CO2 = CO2-gehalte rookgassen k = brandstofparameter “multi-point” Aardgas: 0,467 avg Gasolie: 0,528 avg Zware fuelolie: 0,607 avg Steenkool: 0,700 avg
− 68 ⎛ + 0,87 ⎞⎟⎛⎜Tf Ta ⎞⎟ Qf = ⎜ ⎝ 21 −O 2drg ⎠⎝ 100 ⎠
… O² ~ 2% (dr rg) Qf= ……….. in NCV
24
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Lay-out en verliezen
STOOMNETTEN
25
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
DGS Stoommodel (…. enkel illustratief!)
26
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Estimation of Losses Radiation Losses ~ 5 à 10W/m²/K X Emissivity-factor …..typical 0,5-1% of nominal power
Example radiation loss… 5MW X 0,5% = 25kWh/h … X 8760h/y = 250MWh/y
27
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Estimation of Losses Convective Losses Alfa ~ 10 à 15W/m²/K …..typical 0,5% of nominal power
Example convective loss… 5MW X 0,5% = 25kWh/h … X 8760h/y = 250MWh/y Example for area of 10m² DT 100-200°C 10-15 W/m²/K Results in +/- 25 kWh/h permanent losses 28
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema - Flame-emissivity (εf) : gas versus liquid
29
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema - Flame-emissivity (εf) : gas versus liquid
30
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema - Flame-emissivity (εf) : gas versus liquid
31
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema – heat-recup-capacity … in flue gases
32
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema – heat-recup-capacity … sensible heat
33
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema – formula … ventilator/fan…
34
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema – formula…compression…
35
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema – formula …pump….
36
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
37
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
38
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Lay-out en verliezen
STOOMNETTEN
39
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Steamgrid: …Cascade of losses…”multiplier”
40
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Steamgrid : parts of a grid …. Hardware…
System-boundary & “tearing” is very important... 41
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
41
Example : levels of study/equipment…softwares 93°C 391 kJ/kg 19,6 t/h 100°C 418 kJ/kg
16,2 t/h Ketel 1 Vermogen 11370 kW Efficientie 92,0%
5,6 t/h
16,0 t/h
8,0 t/h ontluchter 14,0 t/h 15°C 66 kJ/kg
Spui 1% 0,2 t/h
28,3 t/h Ketel 2 Vermogen 19898 kW Efficientie 93,5%
99,5 t/h (preces + let down) Spui 1% 0,3 t/h
28,0 t/h HPS 1 oververhit 35,0 bara 290°C 2949 kJ/kg
1,1 t/h Verliezen 0,7 t/h 497 kW
0,1 t/h desuperheater Proces 1 95,0 t/h -63537 kW
34,2 t/h Turbine η=65,0% P=4000 kW ON/OFF
1,2 t/h
26,2 t/h 130,0 t/h 90°C 380 kJ/kg
Processen 70,0 t/h 46817 kW
HPS 2 verzadigd 20,0 bara 212°C 2799 kJ/kg
0,4 t/h desuperheater
214°C 2832 kJ/kg 34,2 t/h 15,0 bara
utilities 4,0 t/h -2629 kW
0,1 t/h 26,6 t/h
34,2 t/h
4,8 t/h Processen 60,0 t/h 39428 kW
42
21/03/2011
η=97,5% P=3900 kW ON
HPS 3 verzadigd 6,0 bara 159°C 2757 kJ/kg
Warmteproductie en -verdeling
42
Revaporisation-steam (“flash” , “revap”) : ….
43
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Revaporisation-steam : principle Mass- and Heat-balance “in - stock = out + stock” Mcond = Mvap + Mwat Mc.Hc = Mvap.Hvap + Mwat.Hwat %Mvap/Mcond = (Hcond-Hwat/Hvap-Hwat)
44
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Revaporisation-steam : example calculation
45
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Grid-aspects Header-pressure Pressure levels P higher… V lower , Dp lower , T higher , Losses higher,…
P lower… V higher, Dp higher , Tlower , Losses lower , Tfg …
“Volume” of header-vessel… Steam content of header-buffer with floating pressure… Buffer : “dry” buffer (versus “wet” buffer) Line-pack… Envelope…
46
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Grid-aspects Topology of grid…
Header+Antenna shape Loop/ring-shape Star-shape …
Plot-plan/location
HP/HT parts LP/LT parts Buidings …
Neighbours…Clustering/integration/…peakshaving… 47
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Dimensioneren van leidingen Drukverliezen Bepalen dimensionering van de leiding : L en D Kan indirect via bvb stroomsnelheden
“Overtollige” leidingen Periodiek evalueren waar niet-gebruikte leidingen liggen Loskoppelen van het net (opgelet : valven lekken ….)
Warmteverliezen Directe schatting Indirecte schatting Focus van wat volgt….
48
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema: Velocities in piping…by experience… Steam 10 – 15 m/s
< 10 bar
15 – 20 m/s
< 40 bar
20 – 40 m/s
< 125 bar
30 – 60 m/s
Condensate
1 – 2 m/s
Boiler feedwater
0.5 – 1 m/s
Hotwater system
2 – 3 m/s
Fuel oil
49
< 2 bar
Suction
0.1 – 0.3 m/s
Other
0.2 – 0.5 m/s
Propane/butane
< 40 m/s
Flue gases
< 15 m/s
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema: Drukval in stoomleidingen D’Arcy equation
50
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema: drukval in stoomleidingen (2) Rekenvoorbeeld Stoom op 10 bar(g) L = 100 m u = 30 m/s g = 9.81 m/s² D = 0.100 m f = ? (Moody chart) ks = 0.000045 m (voor ‘commercial steel pipe’) ks/D = 0.00045 Re = 5,64 * 30 * 0,100 / 1,52E-5 = 1,11E+6 f ≈ 0.0043 hf = 789 m ∆p = 0,44bar
51
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema: drukval in stoomleidingen (3) Alternatieve D’Arcy vergelijking (ten Hagen & Stam)
∆p = drukval [Pa] λ = wrijvingsfactor [-] L = leidinglengte [m] u = stroomsnelheid [m/s] D = inwendige diameter [m] ρ = dichtheid [kg/m³]
Met toeslag voor afsluiters en bochten
52
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema: drukval in stoomleidingen (4) Rekenvoorbeeld Stoom op 16 bar(g) L = 50 m u = 28 m/s (~1200kg/u) D = 0,050 m ρ = 6,3 kg/m³
k
2 bochten, 1 klep, 1 terugslagklep k=? k(leiding) = 20 (λ = 0,02 - Eberle) k(bocht) = 0,28 k(klep) = 4,5 k(terugslagklep) = 3,3 k = 28 ∆p = 28 * 28²/2 * 6,3 = 70 000 Pa = 0,7 bar
53
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema: drukval in appendages
54
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema: drukval in header (5)…richtwaardes… Richtwaarde grote/HP-MP-LP netten <0.1bar / 100m in een header Voldoende oververhitting DT… Regelingen per drukniveau… Let-down en “ont-oververhitting”
Richtwaarde MP/LP netten 0.5-1bar Dp-max in net tussen “vooraan/achteraan” …regelingen ketelhuis in een band 0.5bar …
Ketelregelingen Base-load in flowcontrol FC Variable load in pressurecontrol PC 55
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema: sizing of steam-valves (Cv…Kv) Critical expansion : Po= Pi/2 Subcritical Po>Pi/2 Supercritical Po
Pi
G= kv x sqrt ( 1000 x Dp / V) G (kg/h) Dp = Pi-Po (bar) V (kg/m³)
Kv100… Kv100 = 2 x Kvcalc Kv100 = 1,3 x Kvmax “100” is full travelling
56
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
P°
Thema: “wet”-buffer (1) …in batch process…sudden peaks in demand…
57
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema: wet buffer (3) …both LP and HP peaks…
58
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema: wet buffer (3) …control for varying LP load…
59
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Theme Heat Loss : How to calculate heat loss
Depends on insulation material Depends on environmental conditions, difficult to model ÆAverages based on experience
60
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Theme Heat Loss : Example
2 bar(a), 120°C Ø 150 mm (6”) 60 mm insulation (λ = 0,045 W/mK) Î Q = 48 W/m (cf. 620 W/m without insulation) 61
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Theme Heat Loss : flanges & valves Moeilijk te kwantificeren (oppervlakte bvb.)
Via equivalente leiding-lengte “Le”
Eenvoudige benadering: 1 m equivalente buis voor 1 kraan 0,5 m equivalente buis voor 1 flenzenpaar
62
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Theme Heat Loss : Optimal isolation
63
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Distrigas Gas Services-tabel
64
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Spirax Sarco-tabels
65
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
VDI-graphs
66
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Theme Heat Loss : …. via regressie-analyse+…
67
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Theme Heat Loss : …. via regressie-analyse+…
68
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
CHECKLIST, CASES & THEMA’S 69
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Overview of energy-saving techniques (partly) Production Opex
Reduce excess air
Distribution
Avoid excessive steam consumption
Check for steam plumes
Combustion air below ceiling
Application
Restore insulation after repair
Combustion air from compressors Send purge flash Controlled steam to feed tank condensate injection
Manex
Correct boiler sizing
Steam trap control program
Boiler maintenance Water treatment vs. purge Reduce steam pressure Economiser
Insulation maintenance Shut down unnecessary parts
Use purge heat
Capex
Measure steam consumption
Decentralised production
Condensor
Combustion air preheater Modulating burner Oxygen probe
Insulate piping
Condensate recuperation High-pressure condensate Use flash steam recuperation
Insulate flanges & valves
Mechanical vapour recompression
Boiler insulation
Innex
70
21/03/2011
Cogen
CO probe
Direct gas applications
Use residual process heat
Warmteproductie en -verdeling
Energiebesparing in netwerken (partly) Technische fiches: (bron VITO-emis) Economiser voor voorverwarming van voedingswater Luchtvoorverwarmer Regelmatige verwijdering van aanslag op de waterzijdige kant van de productieketels Minimaliseren van de ketelspui Warmterecuperatie uit de spuiverliezen Verliezen door intermitterend gebruik van de ketel minimaliseren Hoge druk stoomketels en tegendrukstoomturbines voor productie van elektriciteit of voor roterende installaties Een controle- en reparatieprogramma voor condenspotten Isolatie van stoomleidingen en condensaatretourleidingen Verwijderbare isolerende schalen op kranen en kleppen Opvang van condensaat en hergebruik in het ketelhuis Hergebruik van flash stoom Gebruik van flash stoom op de site zelf of door condensaatrecuperatie op onderdruk …
71
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Checklist … “idea brainstorming” (partly) … see 3 pages hand-out
“OPEX” : operational excellence ….”good housekeeping”
“MANEX” : management exposure…procedureel
“CAPEX” : capital/capacity expense
“INNEX” : innovative experiences 72
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Checklist … “idea brainstorming” (partly) SS/DS…supply-side & demand-side Back-up? Standby : hot? Semi-warm? Cold?
Profile info in “crossed grid”
Seasonal? Summer-winter? Hourly max-peak? Min/Max Week/weekend
Segregation of influences Process versus non-process Are all processes “lumped” together? °Days-dependant versus non-°Days-dependant 73
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Case: Eliminating a branch of a steamgrid Administratieve gebouwen Æ decentralisatie
74
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Case: monotone cumulatif curve (1)
75
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Case: monotone cumulatif curve (2) Heat Demand (MWh/h)
8760 Number of hours/year
76
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Case: renovatie stookplaats
Standby
Standby
Gemiddelde ketelbelasting van ~31% Specifiek verbruik 850 kWh / ton stoom
77
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Case: renovatie stookplaats
economiser
luvo
condensor
10 à 15% lager gasverbruik Specifiek verbruik < 750 kWh / ton stoom 78
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema: warmterecuperatie
Uit: Elsevier, Energiezakboek
79
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema: Data mining (1)
80
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema: Data mining (2) “Stoom/Dtsl/coating” Real and calculated consumption ‐ 88% Base 140°C ‐ 12% Base 16,5°C 7000
Real
Monthly consumption [MWh]
6000 5000 4000
Least square error: HT + LT
3000 2000 1000 0
81
Dec/09
Jan/10
Feb/10
Mar/10
Apr/10
May/10
Jun/10
Jul/10
Aug/10
Sep/10
Oct/10
Nov/10
Dec/09
Jan/10
Feb/10
Mar/10
Apr/10
May/10
Jun/10
Jul/10
Aug/10
Sep/10
Oct/10
Nov/10
Real monthly consumption [MWh]
5685
6063
5640
5971
5018
4885
4358
4316
4157
4515
4961
5730
Calculated total consumption [MWh]
5974
6448
5447
5566
4951
4876
4298
4204
4388
4620
5208
5317
Calc. consumption @ 140°C [MWh]
4866
5026
4412
4726
4418
4491
4144
4153
4291
4310
4609
4552
Calc. consumption @ 16,5°C [MWh]
1108
1422
1035
841
533
385
155
51
97
310
599
765
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema: Data mining (3)
82
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema: Data mining (4) oxygen in fluegases
Grote vlam
Brander uit (on-off regeling)
Kleine vlam
Kleine vlam Grote vlam
83
21/03/2011
Brander uit (on-off regeling)
Warmteproductie en -verdeling
Thema: Data mining (5)
Histogram ‐ hourly gas consumption 16,0% 14,0%
Frequency
12,0% 10,0% 8,0% 6,0% 4,0% 2,0%
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10 10,5 11 11,5 12 12,5 13 13,5 14 14,5 More
0,0%
Energy [MWh]
84
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema: waterbehandeling vs. spui
85
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema: Condenspotcontrole (1) Na 3 tot 5 jaar: 30% van de condenspotten defect Jaarlijkse controle kan dit verminderen tot < 5% Bij hoge stoomdruk: automatische controle
Hoeveel stoom gaat verloren?
86
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema: condenspotcontrole (2)
Bron: “Energiebesparing in stoomnetwerken”, VITO - 2008
87
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema: condenspotcontrole (3) Technologie:…”cardiologie”… …ultrasound… …memory-space…
88
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema: condenspotcontrole (4)
89
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema: condenspotcontrole (5)
90
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema: pitot/anubar…how to measure…
91
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema: pitot/anubar…how to measure…
92
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema: pitot/anubar…how to measure…
93
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema: practicalities…
Uit: Spirax Sarco
94
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Theme: drying and flash-steam and MVR…
Uit: Elsevier, Energiezakboek
95
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Theme: heat-exchangers…. .
Capacity of HEX/WW
.
Voelbare warmte : Q = m cp (TH – TL) Bij verdamping/condensatie: Q = m ∆Hlg (@ Tlg )
Design of HEX/WW Q= U.A.DT… …
Minimal/typical ∆T: pinch…. Faseovergang
∆Tmin ≈ 5°C
Vloeistof – vloeistof
∆Tmin ≈ 10°C
Vloeistof – gas
96
21/03/2011
∆Tmin ≈ 15°C
Gas – gas
∆Tmin ≈ 25°C
Rookgassen
∆Tmin ≈ 50°C
Warmteproductie en -verdeling
Thema: kost van een ton stoom (1) Brandstof (ca. 80-90%) Afschrijving van het ketelhuis , ketel , netten , … Water en waterbehandeling+chemicaliën Elektriciteit (ventilatie , compressie) Onderhoud (inspectie , bemanning , …) …
97
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema: kost van een ton stoom (2) Vaste kosten (~20%)
Brandstof : wandverliezen en distributieverliezen Water-verliezen Afschrijving van het ketelhuis/netten/… Onderhoud/toezicht/inspectie/…
Variabele kosten ( ~80%) Brandstof voor (nuttige?) stoom Water en waterbehandeling Elektriciteit (BFW , luchtfan & ventilatie)
…Marginale kost (…dus van extra 1T stoom): …neem het verbrandingsrendement, niet het ketelrendement , niet het ketelhuis-rendement 98
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema: practicalities…leaks in a grid…
Uit: Spirax Sarco
99
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema: data collection - Natural Gas Natural Gas • Flow-metering: • Temperature: • Pressure:
Gasflowmeter 100
21/03/2011
gasflowmeters, average pitot-tube thermocouple – pt100 probe
Average pitot-tube Warmteproductie en -verdeling
Thema: data collection - Fluegas Flue-gases •
analyzers: CO2, CO, O2, NOx, SOx,…
… Evolution =>
101
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema: data collection - Loss visualization Loss visualization • • •
102
IR Camera Temperature: thermocouple – pt100 Via metering campaign: regime vs transients
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Thema: data collection - Product output Production output • • • • •
Flow-metering: Temperature: Pressure: Humidity: Factory input:
gasflowmeters, average pitot-tube thermocouple – pt100 annubar probe (Pitot-type) probe (RH,T) excel sheet with production data (m2, kg,…)
• • •
103
Flow-metering
21/03/2011
• •
Client:output product (m²,kg,°C,…)
Client:output product (m²,kg,°C,…)
Warmteproductie en -verdeling
Thema: data collection - Logging Logging • • • •
Pulse, signals, thermocouples (Wireless) Radiocommunication between stations Accessible by mobile phone, blue tooth (hand-held) Software for trending & analysis
Client
GSM
GSM
Linkebeek 104
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Remember “Hotspot”- generation first! Flame/fuel first …. Low exergy comes after that ….pinching
Valorisation of steam in grid first! …is not cost of steam …several optimisations
Heat/pressure/water : zero “leaks” in grid! Integration/location/clustering “Loss control” : Think : radiation/convection/conduction
See checklists/brainstorms/sources 105
…and externals.. 21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Conclusie Stoom = het bloed van uw process/fabriek
Schouw = de adem van uw fabriek
Meten is weten = Eerste-lijns-zorg voor uw process = Hulp van “derden” …Distrigas kan misschien helpen… …”vreemde ogen dwingen”…
106
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Sources & bibliography Perry’s chemical engineers’ handbook Ten Hagen & Stam – “Stoom” VITO-emis Spirax Sarco Elsevier Energie zakboek Eni-Distrigas … 107
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Distrigas
BEDRIJFSINFO
108
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Distrigas Activiteiten: Aardgasverkoop: 183 TWh in 2009 Verkoop en transport van LNG
Meer dan 75 jaar actief Uitvalsbasis: België Onderdeel van Eni sinds 2009
109
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Distrigas Gas Services Ondersteuning bij optimaal gebruik van aardgas Vier formules
Thermal scan
Process metering
Process advice
REG
Training
110
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Distrigas Gas Services
Onze troeven 25 jaar ervaring
In de sector van aardgastechnologie en –verbruiksprocessen
Honderden meetcampagnes voor energie en milieu bij industriële klanten
Meer dan 1000 adviesopdrachten
rond Rationeel Energiegebuik (REG) en veiligheid
111
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Distrigas Gas Services – Tools & focus Environment & emissions Cogeneration simulation
Steam model
Dryer model
Furnace analysis
Combustion model
Metering & Data treatment
112
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Distrigas Gas Services – Metering Capabilities Fluid
P
T Q max bar max °C max “
Environmental
Humidity & Other VOC
Dust
Soots
Steam
<56
420
<12”
-
-
-
-
-
Condensate
<56
<400
-
-
-
-
-
-
Water (boiler feed & other)
<56
<400
Y
-
-
-
-
-
Hot Thermal Oils
Y
<160
1”
30”
Cooling Water
Y
Y
Y(**)
-
-
-
-
-
Gaseous Fluids (N2, NG, others)
20
<200
Y
-
-
-
-
-
Flue-gasses
Y
<1200
Y
[Nox,CO,CO2,VOC,Dust]
Y
Y
Y
Y
LFO
Y
Y
Y
-
-
-
-
-
HFO
Y
Y
Y
-
-
-
-
-
Various other hydrocarbons
Y
Y
Some (*)
-
-
-
-
-
Hydrocarbons
Special methods: A.Temperature B.Flow
Infrared Thermography Pyrometry * Volume displacement counters (Q pumps) ** Ultrasonic (non invasive) metering
C.Annubars
D<4” --> ½” nipple Annubar + NPT thread D>=4” --> 1” nipple Annuar + NPT thread minimum signal dP > 20mm H2O – column Signal dP: range 0-600 mmH2O-column range 0-6000 mmH2O-column
113
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Vragen?
Pieter Jan Jordens --Guy Verkest/Steven Bettens Distrigas nv/sa Distrigas Gas Services Guimardstraat 1A B-1040 Brussel [email protected] Tel.: +32 (0)2 557 32 47 GSM : +32 (0)4 98 74 51 37
114
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Distrigas in a nutshell September 2010
1
116
Who are we
2
Natural Gas Sales
3
Gas Services
4
Natural Gas Supply
5
LNG Trade & Shipping
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Gas Sales 17.3 billion m³/y *
LNG trade & shipping
23% 33%
14% 10%
Resellers Power generation Industry Outside Belgium Arbitrage
20%
Keep 5% in growing European market
Diversify and optimise our portfolio
* Natural gas sales 2009
117
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Shareholder structure Eni
Eni Gas & Power Belgium sa
100 %
- 1 share
Belgian State 1 golden share
118
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Eni in a nutshell Eni is one of the most important integrated energy companies in the world operating in oil and gas, electricity generation and sale, petrochemical, oilfield services construction and engineering industries. In these businesses it has a strong edge and leading international market position. -> Eni is the 7th oil company of the world -> Eni is the first gas company in Europe
Eni is active in 77 countries with a staff of more than 78,400 employees.
119
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
1
120
Who are we
2
Natural Gas Sales
3
Gas Services
4
Natural Gas Supply
5
LNG Trade & Shipping
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
A true European gas merchant Gas Sales: 17.3 billion m³ (183.1 TWh)*
23% 36% 33%
14% 10%
Resellers Power generation Industry Outside Belgium Arbitrage
20%
* Natural gas sales 2009
121
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Business Overview: Consolidation of our sales positions
Strong position on the European market: Belgium the Netherlands Luxembourg
NBP ZB
+ in cooperation with Eni France Germany Spain, UK
122
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
1
123
Who are we
2
Natural Gas Sales
3
Gas Services
4
Natural Gas Supply
5
LNG Trade & Shipping
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Distrigas Gas Services Four customized services:
124
Thermal scan Process metering Process advice Training
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
1
125
Who are we
2
Natural Gas Sales
3
Gas Services
4
Natural Gas Supply
5
LNG Trade & Shipping
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Experience in securing the long-term supply Long-term supply diversification Geographic diversification “Pipeline gas” and LNG
Portfolio optimization Major player on Zeebrugge hub and NBP Optimization of sourcing cost Optimal use of contract flexibility
126
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Business Overview Continued diversification of our sourcing Norway 12%
Norway
17%
39%
Netherlands Qatar Short Term
Netherlands 32%
2009
Qatar 127
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
1
128
Who are we
2
Natural Gas Sales
3
Gas Services
4
Natural Gas Supply
5
LNG Trade & Shipping
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
LNG = Liquefied Natural Gas LNG is the same natural gas used for heating and power generation, only in a different form When chilled to -161 degrees Celsius, natural gas liquefies and reduces to 1/600th of its original volume Liquefaction allows large quantities of natural gas to be transported and stored efficiently and economically
129
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
The LNG chain
Marketing & Distribution
Supply
Local Local distribution distribution companies companies
Industry Industry Power Power generation generation
Production & Transmission
Liquefaction
Storage
Shipping
Terminalling
Regasification
Marine transport of LNG between LNG load terminals in a producing country and LNG reception terminals at the end-user markets
130
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Transmission
Experienced LNG player More than 25 year experience in LNG activities Main supplier of LNG in Zeebrugge
Methania Property of Distrigas Capacity: 131.235 m³ LNG
131
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
European LNG regasification terminals
LNG Terminals
Teesside
Existing
Swinoujscie
Under construction
Dragon South Hook
Planned
Canvey Island Isle-ofGrain
Wilhemshaven Eemshaven Liongas Gate Zeebrugge Dunkerque Le havre
Montoir Le verdon El Ferrol El Musel Bilbao
Sines Huelva
Fos-Tonkin
Trieste Panigaglia
Krk
Rovigo Fos-Cavaou Barcelona Marmara Brindisi Livorno Sagunto Rosignano Aliaga (Izmir) Gioia Tauro Taranto Cartagena Revithoussa Porto Empedocle
132
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Our strong points Strategically located with respect to main gas markets and producing areas in Western Europe Multiple Interconnections Diversified and optimised purchase portfolio Technical and commercial expertise Major player on the Zeebrugge hub Major player on the Atlantic LNG trade
133
21/03/2011
Warmteproductie en -verdeling
Distrigas nv/sa Guimardstraat, 1A, rue Guimard BE - 1040 Brussel/Bruxelles T: + 32 (0)2 557 30 01 F: + 32 (0)2 557 31 12 [email protected] www.distrigas.eu