Utredning och effektivisering av Gruvöns sekundärvärmesystem på
Fakulteten för hälsa, natur- och teknikvetenskap Miljö- och energisystem Daniel Skoglund Utredning och effektivisering av Gruvöns sekundärvärmesystem på barrsulfatlinjen En studie med målet att möjliggöra en ökad fjärrvärmeleverans Investigation and efficiency of Gruvöns secondary heating system at the softwood line A study with the goal to enable an increased delivery of district heating Examensarbete 22,5 hp Högskoleingenjörsprogrammet i energi- och miljöteknik Juni 2015 Handledare: Kamal Rezk Examinator: Lena Stawreberg Karlstads universitet 651 88 Karlstad Tfn 054-‐700 10 00 Fax 054-‐700 14 60 Information@kau.se www.kau.se Sammanfattning Fjärrvärme är idag den vanligaste formen av fastighetsuppvärmning i Sverige. Förutom värmeanläggningar som byggts just för ändamålet att leverera fjärrvärme har pappers-‐ och massaindustrin blivit en betydande aktör på marknaden i de orter där industrin finns. BillerudKorsnäs massa-‐ och pappersbruk på Gruvön i Grums kommun levererar fjärrvärme till kommunen och till det intilliggande sågverket. Syftet med projektet är att genom kartläggning av Gruvöns sekundärvärmesystem på barrsulfatlinjen belysa effektiviseringsmöjligheter med en ökad fjärrvärmeleverans som följd. Målet är att upprätta en simuleringsmodell i programmet Wingems och med hjälp av den se vad dessa effektiviseringsmöjligheter kan leda till i form av ökad fjärrvärmeleverans. Metoden i arbetet har utgått från att kartlägga energiflöden till två vattencisterner på barrsulfatlinjens sekundärvärmesystem. Driftdata för vattenflöden i sekundärvärmesystemet har inhämtats i form av flödesstorlek och temperatur, vilka har legat till grund för en simuleringsmodell i Wingems. Sekundärvärmesystemet på barrsulfatlinjen består av en ljumvatten-‐cistern, en hetvatten-‐cistern och ett antal värmeväxlare och kondensorer. Ett av de identifierade problemenen med systemet är att temperaturen i ljumvatten-‐cistern är högre än den borde. Anledningen till detta är ett vattenflöde från en värmeväxlare som kyler svartlut och leds in till cisternen. Vattenflödet håller en temperatur mellan 70-‐75°C. Huvudkonsumenten till cisternen är en förindunstare som förses med kylvatten. Temperaturen på vattnet bör ligga på 23°C. Vid en lägre temperatur skickas hetvatten från lövsulfatlinjen att värma vattnet till 23°C, på vägen passerar hetvattnet två värmeväxlare som överför energi till fjärrvärmenätet. Med en högre temperatur i cisternen krävs ett mindre flöde att förvärma kylvattnet, vilket leder till en minskad effekt ut på fjärrvärmenätet. Resultatet visar att genom omledning av kylvattenflödet från svartlutkylaren till hetvatten-‐cistern på barrsulfatlinjen kan effektöverföringen till fjärrvärmenätet öka med 3,1 MW. En alternativ lösning skulle kunna vara att kyla svartluten med 74°C vatten från hetvatten-‐cisternen på barrsulfatlinjen. Kylvattnet kan sedan ledas in tillbaka till hetvatten-‐cisternen, svartlutkylaren skulle då bli en betydande energiproducent till systemet. Simuleringar visar att denna åtgärd skulle kunna ge en potentiell ökad effektöverföring till fjärrvärmenätet med 9 MW. Abstract District heating is the most common form of house heating in Sweden today. Apart from heating plants that has been built to the purpose, the paper and pulp industry has become a significant contributor. BillerudKorsnäs paper and pulp mill at Gruvön in Grums municipality delivers district heating both to the residents in Grums and the nearby sawmill. However it has been observed that the amount of energy transferred to the district heating network has been reduced after several redevelopments and new installations at the mill. The purpose with this report is through mapping of the mills secondary heating system find efficiency opportunities that will lead to an increased delivery of district heating. The goal is to develop a simulation model with the software Wingems and with the model make simulations to see the amount of increased district heating the efficiency opportunities may lead to. To achieve this, the method has been to map the energy flow to and from two water tanks in the secondary heating system in the mills softwood line. Input data for streams in the secondary heating system has been gathered, and these have then been used to construct the simulation model. The part of the secondary heating system that is located at the mills softwood line consists of one lukewarm water tank, one tank that contains hot water and several heat exchangers and condensers. One of the identified problems with the system is that the temperature in the lukewarm water tank is higher than it should be. The main consumer of the water tank is a pre-‐evaporator that is using water at the temperature of 23°C to condense some of the flash steam it produces. If the temperature of the water in the tank is below 23°C, hot water from the hardwood line is being pumped to heat the water to the pre-‐evaporator. The hot water passes two heat exchangers that transfer some of the energy to the district heating system. A higher temperature of the water in the lukewarm tank leads therefore to a smaller flow through the heat exchangers that in turn leads to a lower delivery of district heating. The reason to the higher temperature in the lukewarm tank is a heat exchanger that cools black liquor from the pre-‐evaporator. The heated water used to cool the black liquor has a temperature between 70°C to 75°C. This water is being led to the lukewarm tank and is the main reason that the temperature in the tank is higher than designed. The results show that a rerouting of the heat exchangers cooling water to the tank containing hot water could lead to a 3,1 MW increased power transfer to the district heating network. Redesigning the heat exchanger to use water from the hot water tank to cool the black liquor and then lead the even hotter water back to the tank could lead to a 9 MW increased power transfer. Förord Arbetet utgör det avslutande examensarbetet på 22,5 hp vid Karlstads universitet för högskoleingenjörsexamen i energi-‐ och miljöteknik. Examensarbetet har gjorts på uppdrag av BillerudKorsnäs, Gruvön. Detta examensarbete har redovisats muntligt för en i ämnet insatt publik. Arbetet har därefter diskuterats vid ett särskilt seminarium. Författaren av detta arbete har vid seminariet deltagit aktivt som opponent till ett annat examensarbete. Jag vill rikta ett särskilt tack till min handledare på Gruvön, Anders von Dolwitz som varit tillgänglig och väglett mig under arbetets olika faser. Jag vill också tacka Eddy Sandström, Margareta Tollin, Mats Lundberg och Magnus Hagelqvist på avdelningen för massateknik på Gruvön och Lars Sjöqvist på Värmevärden som alla har stöttat mig och besvarat de frågor som uppkommit under arbetets gång. Till sist vill jag även tacka min handledare på universitetet, Kamal Rezk som väglett mig med rapportskrivandet. Karlstad 2015 Daniel Skoglund Innehållsförteckning 1 Inledning ........................................................................................................................... 1 1.2 Syfte .......................................................................................................................................... 2 1.3 Mål ............................................................................................................................................ 3 1.4 Avgränsningar ...................................................................................................................... 3 2 Bakgrund .......................................................................................................................... 4 2.1 Massatillverkning, barrsulfatlinjen .............................................................................. 4 2.2 Kemikalieåtervinning ........................................................................................................ 5 3 Systembeskrivning ........................................................................................................ 6 3.1 Producenter till ljumvattencisternen ........................................................................... 6 3.2 Konsumenter till ljumvattencisternen ......................................................................... 7 3.3 Producenter till hetvattencisternen ............................................................................. 8 3.4 Konsumenter till hetvattencisternen ........................................................................... 9 4. Metod .............................................................................................................................. 11 4.1 Insamling av indata .......................................................................................................... 11 4.1.1 Winmops ........................................................................................................................................ 11 4.1.2 Verifikation och komplettering ............................................................................................ 11 4.2 Wingems .............................................................................................................................. 12 4.2.1. Flöden ............................................................................................................................................ 12 4.2.2 Block ................................................................................................................................................ 13 4.2.3 Effektbalanser ............................................................................................................................. 14 4.2.5 Indata .............................................................................................................................................. 15 4.2.4 Förutsättningar för modell .................................................................................................... 16 4.2.5 Verifikation av modell .............................................................................................................. 16 4.3 Identifierade problem och effektiviseringsmöjligheter ..................................... 17 4.3.1 Låg effektöverföring till fjärrvärmenätet via värmeväxlarna 291X005 och 291X006 .................................................................................................................................................... 17 4.3.1.1 Effektiviseringsmöjligheter ............................................................................................... 18 4.3.2 Nivå-‐ras i hetvatten-‐cisternen .............................................................................................. 18 4.3.2.1 Effektiviseringsmöjligheter ............................................................................................... 19 5 Resultat ........................................................................................................................... 20 5.1 Verifikation av modell .................................................................................................... 20 5.2 Effektiviseringsmöjligheter .......................................................................................... 21 5.2.1 Leda om kylvattnet från svartlutkylaren till hetvatten-‐cisternen ........................ 21 5.2.2 Kyla svartluten i svartlutkylaren med hetvatten ......................................................... 21 5.2.3 Ökad kylvattentemperatur in i Lockman ......................................................................... 22 5.2.4 Utnyttja kondensat från indunstningen i Press 7 ........................................................ 23 6 Diskussion ..................................................................................................................... 24 6.1 Verifikation av modell .................................................................................................... 24 6.2 Effektiviseringsmöjligheter .......................................................................................... 24 6.2.1 Omledning av kylvattenflöde från svartlutkylare ........................................................ 24 6.2.2 Kyla svartluten med vatten från hetvatten-‐cisternen ................................................ 24 6.2.3 Höjd temperatur på kylvattenflödet in till Lockman .................................................. 24 6.2.4 Utnyttjande av kondensat ...................................................................................................... 25 6.2.5 Undvika nivå-‐ras i hetvatten-‐cisternen ............................................................................ 25 6.3 Val av systemgräns och referensperiod .................................................................... 26 6.4 Indata .................................................................................................................................... 26 6.5 Modell ................................................................................................................................... 26 7. Förslag till fortsatt arbete ....................................................................................... 27 8.Slutsats ............................................................................................................................ 28 9. Referenser .................................................................................................................... 29 Bilagor ................................................................................................................................ 30 Teckenförklaring och ordlista Teckenförklaring Tecken ṁ 𝐶𝑝 ΔT 𝜌 Förklaring Massflöde Specifik värmekapacitet Temperaturdifferens Densitet Enhet kg/s J/(kg ×K) °C kg/m! Ordlista Uttryck SK1 Förklaring Avdelningen på Gruvön där kemisk framställning av massa med lövträd sker. SK2 Avdelningen på Gruvön där kemisk framställning av massa med barrträd sker. NS Avdelningen på Gruvön där halvkemisk framställning av neutralsulfitmassa sker. Fabriksvatten Benämning på färskvatten som hämtats från Vänern och renats mekaniskt Ljumvatten Benämning på vatten som håller en temperatur mellan 10-‐30 °C Hetvatten Benämning på vatten som håller en temperatur över 50 °C t !" Ton massa med en torrhalt på 90 % VVX Värmeväxlare TD Tryckdiffusör BV-‐tank Bakvattentank 1 Inledning Fjärrvärme är idag den vanligaste formen av fastighetsuppvärmning i Sverige, mer än hälften av alla bostäder och lokaler värms med fjärrvärme. Idag är det nästan uteslutande fossilfria bränslen som eldas i fjärrvärmeverken. Denna övergång från fossila bränslen till förnybara är den enskilt största orsaken till att Sverige lyckats nå klimatmålen enligt Kyoto-‐protokollet (svensk fjärrvärme 2015). Förutom värmeverk och kraftvärmeverk som byggts för ändamålet att producera fjärrvärme har massa-‐ och pappersindustrin blivit en betydande aktör på marknaden. Massa-‐ och pappersindustrin har gått från att historiskt sett enbart vara en stor energikonsument till att även bli en energiproducent. Detta har kunnat ske genom miljöpolitiska styrmedel som i sin tur lett till energieffektiviseringar på bruken (Andersson & Bergquist 2013). Grums kommuns enda leverantör av fjärrvärme är BillerudKorsnäs massa-‐ och pappersbruk vid Gruvön (energimarknadsinspektionen 2015). Förutom samhället förser Gruvöns bruk också det intilliggande sågverket med fjärrvärme. Vid tillfällen bruket inte klarar av värmebehovet finns tre oljepannor som kan användas för att tillgodose samhället med värme. Förbränning av fossila bränslen är starkt bidragande till växthuseffekten. Därför finns förutom ekonomiska incitament till att leverera fjärrvärme från Gruvön också en miljömässig aspekt. Gruvön har en produktionskapacitet på 685 000 ton/år, är världsledande inom fluting (det veckade pappret mellan ytterlagren i kartong) och omsätter ca fyra miljarder kronor. Bruket har fem pappersmaskiner, tre massalinjer, två linjer för flingtorkning av massa och en bestrykningsmaskin. Bruket har ett stort behov av färskånga och el i olika delar av framställningsprocessen. Behovet av primärenergi tillgodoses av sodapannan och barkpannan. Sodapannan som förutom att producera energi är ett steg i kemikalieåtervinningen, används som baslast och barkpannan som ångregulator. Värme som kan återvinnas i de olika processerna benämns sekundärvärme, ett effektivt sekundärvärmesystem leder till en minskad primärenergianvändning för bruken. Sekundärvärme kan ibland vara varma medier från processen som direkt kan användas i andra delar av processen, exempelvis kondensat och expansionsånga. Ofta måste dock sekundärvärmen överföras till ett annat medium, exempelvis genom värmning av vatten i en värmeväxlare (Nygaard 1986). Gruvöns bruk har ett väl utbyggt sekundärvärmesystem. Normalt sett finns ett överskott av energi i sekundärvärmesystemet som används till att leverera fjärrvärme till Grums kommun och det intilliggande sågverket. År 2013 levererade bruket 187 GWh timmar fjärrvärme varav 73 GWh av dessa kom från brukets sekundärvärmesystem och resterande från primärenergi i form av överskottsånga. Totalt motsvarade dessa värmeleveranser ca 20000 𝑚! 1 eldningsolja (miljöredovisning, Gruvön 2013). Nybyggnationer och investeringar sker löpande på bruket och det är inte alltid som det undersöks hur dessa påverkar sekundärvärmesystemet då det är brukets huvudsakliga uppgift att producera massa och papper som står i fokus. Trots att hela brukets sekundärvärmesystem är sammankopplat är det delen på barrsulfatkokeriet som har störst betydelse för fjärrvärmeleveransen. Anledningen är att värmeväxlarna som står för den största delen av energiöverföringen från sekundärvärmesystemet till fjärrvärmenätet är belägna på barrsulfatkokeriet. Det är även här de flesta av problemen har identifierats. Sekundärvärmesystemets hjärta på barrsulfatkokeriet är en hetvattenscistern vars temperatur bör ligga på 74 °C för att minimera ångbehovet i Blekeri 2. Cisternen är sammankopplad med en rad olika delar av processen och fjärrvärmesystemet. Efter investeringarna och ombyggnationerna år 2014 har det iakttagits att nivån i cisternen plötsligt kan sjunka kraftigt. När nivån blir för låg fylls den på med fabriksvatten. Fabriksvatten är brukets benämning på det vatten som hämtas direkt från Vänern och renas innan det används i olika delar av processen, vintertid ligger detta på en temperatur mellan 2-‐7°C. Följden av detta blir en kraftig temperatursänkning i cisternen och en energisänkning i hela sekundärvärmesystemet. Förutom hetvattencisternen finns det också en volymmässigt mindre cistern som idag innehåller vatten som ligger på ca 20°C. Temperaturen i denna cistern har tidigare varit lägre. Huvudkonsumenten av vatten från den mindre cisternen är en förindunstare som förses med kylvatten, temperaturen på detta bör ligga på ca 23°C. Systemet är konstruerat på så vis att vintertid då temperaturen i den mindre cisternen bör ligga relativt nära Vänerns temperatur, blandas varmare vatten från lövsulfatkokeriet (SK1) in för att höja temperaturen på vattnet från den mindre cisternen på väg till förindunstaren. Innan vattnet från SK1 blandas in passerar det två värmeväxlare som överför energi till fjärrvärmenätet. När temperaturen i den mindre cisternen ökat har behovet av förvärmning minskat och därmed också reducerat flödet genom fjärrvärmeväxlarna. Genom en fördjupad kartläggning av systemet samt upprättande av en simuleringsmodell är förhoppningen att dels belysa problem för hur systemet idag är utformat men också bättre kunna förutse hur processändringar påverkar sekundärvärmesystemet. 1.2 Syfte Genom att kartlägga konsumenter och producenter till sekundärvärmesystemet på SK2 identifiera effektiviseringsmöjligheter med ökad fjärrvärmeleverans till följd. 2 1.3 Mål • • • Bygga upp en beräkningsmodell av sekundärvärmesystemet på barrsulfatkokeriet. Modellen kommer att byggas i Wingems. Med hjälp av systemanalys identifiera eventuella effektiviseringsmöjligheter för sekundärvärmesystemet. Med hjälp av beräkningsmodellen se vad dessa effektiviseringar kan leda till i form av ökad fjärrvärmeleverans. 1.4 Avgränsningar Av tidsmässiga skäl avgränsas studien till sekundärvärmekretsen på barrsulfatkokeriet. Indata har hämtats från en referensperiod som valts till 2014-‐10-‐01 till 2015-‐01-‐31, en period med relativt små driftstörningar och som motsvarar den tid på året då behovet av fjärrvärme är större. 3 2 Bakgrund Gruvöns bruk har tre massalinjer: En lövsulfatlinje (SK1), en barrvedslinje (SK2) och en linje som producerar neutralsulfitmassa (NSSC). Massakokaren på SK2 har en normal produktion på ca 47 𝑡!" /h. Figur 1 visar ett allmänt flödesschema för sulfatmassatillverkning. Vatten Flis Kokeri Tvätt/silning Blekeri Blekt4massa Svartlut Förindunstning Tvättvätska Vitlut Indunstning Sodapanna Tjocklut Grönlut Kemikalieberedning Mesa Kalk Vatten Ånga Mesaugn Figur 1. Flödesschema över kemikalieåtervinningen och fiberlinjen på SK2. 2.1 Massatillverkning, barrsulfatlinjen Massakokarna på Gruvön är av typen kontinuerlig kokare där inmatning av flis och vitlut sker kontinuerligt i toppen samtidigt som det matas ut färdigkokt massa i botten av kokaren. De två verksamma kemikalierna i vitluten är natriumhydroxid och natriumsulfid. Massan som matas ut i botten av kokaren leds sedan genom ett antal tvättsteg i serie som främst består av olika pressar och tryckdiffusörer, avdelningen där massan tvättas kallas bruna tvätten. Vid det sista tvättsteget för massan tillsätts rent vatten, vattnet går sedan motströms massan genom tvättprocessen. På detta vis används det renaste vattnet till det sista tvättsteget och det smutsigaste vattnet till det första tvättsteget. Pressarna förtränger ut luten som finns kvar i massan efter kokningen samtidigt som den tvättas med vatten, efter det späds massan med tunnare lut (även kallat bakvatten) och pressas igen. Efter varje spädning och pressning blir massan renare. I tryckdiffusörerna matas massan in i toppen för att sedan pressas nedåt av den hydrauliska silmanteln. Tvättvätska tillförs i olika steg i diffusören och tränger undan luten i massan, luten dras sedan av i toppen av tryckdiffusören (Kassberg 1998). På sin väg genom bruna tvätten blir koncentrationen av svartlut i massan lägre. Efter bruna tvätten bleks massan och kan endera användas i det integrerade pappersbruket eller i flingtorken där massan torkas till en torrhalt på 90 % och pressas till balar, ca en fjärdedel av den färdiga sulfatmassan flingtorkas. Den flingtorkade massan säljs sedan direkt till kund. 4 2.2 Kemikalieåtervinning I mitten på massakokaren leds avluten ut, denna kallas även svartlut på grund av sin färg. Svartluten innehåller kolhydrater, den utlösta vedsubstansen lignin och förbrukade kokkemikalier. Svartluten har vanligtvis en torrhalt mellan 15-‐16 % ut från kokaren på SK2. Svartluten leds till två flashtankar där en förtjockning av svartluten sker. Flashtekniken bygger på att genom att sänka trycket hastigt börjar mediet att koka och en förångning sker. Efter flashtankarna leds luten till en förindunstare där den förtjockas ytterligare genom olika flashkammare. Därefter skickas svartluten till Gruvöns huvudindunstning I5, där en förångning av luten sker i olika steg med hjälp av tillsatt färskånga. När svartluten nått 72 % torrhalt skickas den till sodapannan där den förbränns, lut med en så hög torrhalt kallas för tjocklut. Att ha en hög torrhalt på luten in till sodapannan har flera fördelar, bland annat erhålls: en ökad ångproduktion, mindre utsläpp av svavelhaltiga gaser och en effektivare omvandling av kemikalierna till nya aktiva kokkemikalier. I sodapannan förbränns tjockluten och de organiska ämnena avgår som rökgas medan kemikalierna i luten smälter. Smältan rinner ner i en lösartank där den blandas upp med svaglut, denna blandning kallas för grönlut. Grönluten från sodapannan går sedan vidare till vitlutsberedningen (mixeriet). Grönluten innehåller natriumsulfid och natriumkarbonat. Då natriumsulfiden är en av de aktiva kokkemikalierna är den är klar att användas i kokeriet, natriumkarbonatet däremot måste behandlas för att få tillbaka den andra aktiva kokkemikalien natriumhydroxid. Detta görs genom att tillsätta bränd (osläckt) kalk i vitlutsberedningen, kalken reagerar med natriumkarbonaten att det omvandlas till natriumhydroxid. Samtidigt som detta sker bildas också ett slam av kalciumkarbonat som kallas mesa. Denna avskiljs ur luten, tvättas och bränns i en mesaugn. Mesan blir då till bränd kalk som kan användas igen i vitlutsberedningen (Kassberg 1998). 5 3 Systembeskrivning Systemet avgränsades enligt figur 2. Svartlutkylare Efterkondensor Fabriksvatten Svaggaskondenskylare Producenter NS,tvättlutkylare Ljumva&en(cistern, Bakvatten,,flingtorkar , , Fabriksvatten Nivåhållning,från,SK1 Sandfiltrering Hetva&en(cistern- VVX,291X005/006 Terpentinkondenskylare Konsumenter Press,7 Press,23 Flashångkondensor VVX,291X001 Värmeväxlare,mot, fjärrvärmenät Förindunstare,,Lockman Tvättvätskekylare, Systemkomponent,som både,är,konsument,och, producent,till,systemet Figur 2. Översiktligt flödesschema över sekundärvärmesystemet på SK2. Nedan följer översiktliga beskrivningar för de viktigaste komponenterna i systemet. 3.1 Producenter till ljumvattencisternen Efterkondensor Innan svartluten leds in till förindunstning passerar den genom två flashtankar där en snabb trycksänkning sker. Expansionsångan (flashångan) från den första tanken leds till två flashångkondensorer. Ångan från den andra flashtanken leds till förindunstaren. Om trycket skulle stiga för mycket i flashtank 2 tappas ånga av och leds till en efterkondensor där ångan kondenserar vid värmeväxling med fabriksvatten. Det uppvärmda fabriksvattnet leds sedan till ljumvattencisternen. Svaggaskondenskylare Svaggas är benämningen på en blandning av olika svavelhaltiga gaser. Anledningen till att svaggasen behandlas är att den är starkt illaluktande och har en försurande inverkan på naturen. Svaggasen leds till en skrubber där gasen kondenseras, kondensatet leds sedan till en värmeväxlare där värmen i det överförs till sekundärvärmesystemet. Svartlutkylare I denna värmeväxlare av tubtyp sänks temperaturen på svartluten som skall gå till indunstning genom värmeväxling mot fabriksvatten, svartluten skall ha en temperatur på 86-‐87°C när den skickas till indunstningen. Lutflödet kommer från i huvudsak förindunstaren Lockman, en bypass finns också där luten kan ledas direkt från flashtank 2. Svartluten värmeväxlas mot fabriksvatten. Fabriksvatten för nivåhållning Nivån på cisternen är reglerad mot 70 % av sin totala volym, för att tillgodose detta nivåhålls den med fabriksvatten. 6 3.2 Konsumenter till ljumvattencisternen Förindunstare, Lockman1 Förindunstaren är den största energiproducenten till hetvatten-‐cisternen på SK2, vidare i rapporten benämns denna som enbart förindunstaren eller Lockman. Förindunstarens huvudsakliga uppgift är att höja torrhalten på svartluten som leds från massakokaren på SK2, se figur 3. Svartluten går sedan till indunstningsanläggningen där torrhalten höjs ytterligare innan den slutligen förbränns i sodapannan. Förindunstaren består av en torndel med flera flashkammare och ett flertal tillbyggda värmeväxlare på sidan av torndelen. Svartluten leds in i toppen av torndelen och passerar genom de olika flashkamrarna där en förtjockning av luten sker. Expansionsångan som avgår i de olika flashstegen leds till värmeväxlarna där den kondenserar. Kylvattnet till värmeväxlarna är satt att hålla en temperatur på 23 °C. Vid en lägre temperatur i ljumvattencisternen än kylvattnets börvärde på 23°C blandas hetvatten från SK1 in på väg in till Lockman. Färskånga Massakokare Till flashångkondensorer SK2 Till Förindunstare/ Efterkondensor Förinpregnerad träflis 8 Förindunstare Lockman 7 6 5 Lut till Lockmann Flash- 4 Retur Lut Lockmann 3 tank 1 2 Utgående hetvatten Flashtank 2 1 Ingående kylvatten Svartlutkylare Lutsil Rejekt Rent% kondensat% Orent% kondensat% Bypass flashtank 2 Fibersil Till Tvätt & Sileri Rejekt Till Indunstning Tvättvätskekylare Tvättvätskecistern Figur 3. Översiktlig bild över massakokaren och förindunstaren på SK2. 1 Förindunstaren är av typen Lockman, uppkallad efter sin upphovsman Carl Johan Lockman. 7 3.3 Producenter till hetvattencisternen Förindunstare, Lockman En del av kylvattenflödet från förindunstaren leds direkt in till hetvattencisternen medan ett andra delflöde passerar genom en flashångkondensor och värmeväxlare 291X001 på vägen till cisternen. Flashångkondensor Här kondenserar expansionsångan från flashtankarna på NS-‐kokeriet genom värmeväxling med hetvatten från förindunstaren. Värmeväxlare 291X001 I denna värmeväxlare utnyttjas värmen i det heta kylvattnet från flashångkondensorn genom att värmeväxla det mot fjärrvärmenätet. Denna värmeväxlare används också som en temperaturreglering för hetvattencisternen. Skulle temperaturen i cisternen överstiga 74°C sker en ökad värmeöverföring till fjärrvärmenätet, se figur 4. Det motsatta sker om temperaturen i cisternen understiger 74 °C. Tvättvätskekylare Vattnet som tillsätts i slutet av bruna tvätten på barrsulfatlinjen leds motströms med massan för att slutligen skickas in som ett första tvättsteg i massakokaren. Innan tvättvätskan skickas in i botten av kokaren behöver den kylas. Kylning av tvättvätskan sker för att kokningen av massan skall avta, med hänsyn till detta vill man fortfarande hålla en så hög temperatur på tvättvätskan som möjligt då en effektivare tvätt erhålls vid en högre temperatur. Nivåhållning från lövsulfatlinjen (SK1) I första hand nivåhålls cisternen med hetvatten från en cistern på lövsulfatlinjen. Producenten till denna cistern är en skrubber till sodapannan. Cisternen på SK2 regleras mot att hålla en nivå på 70 %. Vid behov av förvärmning av kylvattenflödet in till Lockman från ljumvattencisternen går en del av flödet för nivåhållning genom värmeväxlarna 291X005/006 där en värmeöverföring mot fjärrvärmenätet sker. Detta leder till att leveransen av fjärrvärme är delvis beroende av hur stort förvärmningsbehovet på kylvattnet in till Lockman är. Kylvatten till tvättvätskekylaren på SK2 tas också från SK1 och passerar värmeväxlarna 291X005/006, se figur 4. 8 Ljumva,en.cistern( 23(°C( Lockman( Hetva,en.cistern( Flashångkondensor( 721X009( Tvä,vätskekylare( X004( Fjärrvärme( VVX( 291X001( VVX(X005/( X006(( Fjärrvärme( Från(SK1( Figur 4. Principskiss över hur energiöverföringen till fjärrvärmenätet ser ut inom den valda systemgränsen. De blå pilarna representerar vattenflöden i sekundärvärmesystemet medan de gröna representerar fjärrvärmenätet. Terpentinkondenskylare Terpentin utvinns genom att kondensera den gas som avgår vid förvärmning av den träflis som skall skickas till massakokaren. Gasen består även av vattenånga, okondenserbara gaser och metanol. Terpentinen separeras sedan i en dekantör, där terpentinet ansamlas på vattenytan. Barrträd som tall och gran ger det bästa utbytet av terpentin. Värmen i terpentinkondensatet förs över till sekundärvärmenätet i terpentinkondenskylaren. Det uppvärmda kylvattnet från terpentinkondenskylaren leds in på vattenledningen från Lockman till hetvatten-‐ cisternen. NS tvättlutkylare Likt det första tvättsteget på SK2 tillsätts tvättlut i botten på kokaren för neutralsulfitmassa. Denna tvättlut kyls genom värmeväxling med fabriksvatten innan den skickas in i massakokaren. Kylvattnet leds sedan in på vattenledningen från Lockman till hetvatten-‐cisternen. Nivåhållning med fabriksvatten Skulle nivån i cisternen sjunka ner till 30 % går fabriksvatten in i cisternen som hjälper till att öka nivån i cisternen. 3.4 Konsumenter till hetvattencisternen Filter 5 på Blekeri 2 och Kemikalieberedningen via Sandfilter Sandfiltret är en del av det reningssteg som vattnet måste passera innan det kan användas i kemikalieberedningen där klordioxid framställs, en del av vattnet som passerat sandfiltret används också till filter 5 på blekeri 2. Terpentinkondenskylare Kylvattenflödet till terpentinkondenskylaren har under referensperioden helt hämtats från hetvattencisternen. Det är önskvärt att ha en blandning av vatten från hetvatten-‐ och ljumvatten-‐cisternerna som ingående kylvatten i 9 värmeväxlaren. Detta har inte uppnåtts under referensperioden på grund av problem med trycksättning av vattnet från ljumvatten-‐cisternen. Bakvattentankar, flingtorken Bakvattentankarna på flingtorken förser blekeri 2 med vatten. Blekeri 2 har ett större behov av vatten än vad flingtorkarna kan förse det med, därför finns även ett flöde från hetvattencisternen till bakvattentankarna på flingtorken. Detta flöde ökar om flingtorkarna inte är i drift och kan producera bakvatten. Press 7 Press 7 är det sista steget i bruna tvätten på barrsulfatlinjen, se figur 5. Här pressas och tvättas massan för att få den renare. Vid pressningen tillsätts sprittsvatten, mängden tillsatt vatten är beroende av vilken renhetsgrad som massan skall ha. Ju renare massa desto mer vatten tillsätts. Press 23 Skulle det råda brist på bakvatten i bakvattentank 15 kan tvättpress 23:s behov av spritsvatten tillgodoses med hetvatten, se figur 5. Kokare Till efterkondensorer Atm. diffusör 1&2 Filter 1&2 Flashtankar Lockman 2 1 Blåstank 1&2 TD Tvättpress 7 O2-reaktor 2 Tvättpress 4 HC4 TD Atm. Tvättpress 23 HC5 O2-reaktor 1 Till Blekeri Hetvatten Sileri Lutsil Blåstank Svartlutkylare 421X905 Tvättv. cist. Tvättvkylare X004 Fibersil Bv-tank 4 Bv-tank 3 Bv-tank 24 Bv-tank 25 Bv-tank 21 TD Bv-tank 15 Massa Bakvatten Hetvatten TD Till Indunstning Svartlut Figur 5. Flödesschema över bruna tvätten på barrsulfatlinjen. 10 4. Metod Processcheman för sekundärvärmesystemet på barrsulfatlinjen studerades. För verifikation att processcheman stämde överens med verkligheten och öka systemförståelsen studerades också systemet på plats på barrsulfatkokeriet. När ett enklare flödesschema för systemet upprättats började arbetet med att hämta data på flödena i form av flödesstorlek och temperatur. Dessa data användes sedan till att bygga upp en värmebalansmodell över systemet. Under arbetets gång upptäcktes problem med systemets utformning, i samråd med handledare och processingenjörer på bruket valdes ett antal effektiviseringsmöjligheter ut att låta modellen simulera. 4.1 Insamling av indata 4.1.1 Winmops Gruvöns bruk använder sig av fabriksinformationsprogrammet Winmops. I detta program kan information och data för olika delar av processen visas. I Winmops kan data loggas från två år bakåt i tiden och erhållas i allt från sekund-‐ till dygnsmedelvärden. Dessa värden kan också importeras direkt till Excel. Detta arbete har fokuserat på timmedelvärden för perioden 2014-‐10-‐01 fram till 2015-‐ 01-‐31 för vattenflöden i sekundärvärmesystemet på SK2. När data från Winmops loggas krävs uppmärksamhet om produktionsstörningar inträffat under referensperioden. Dessa leder till icke representativa värden och bör filtreras bort. Just den valda referensperioden visade på relativt små störningar i driften av bruket. 4.1.2 Verifikation och komplettering Trots att bruket har ett väl utbyggt informationssystem saknas ibland data för flöden. Data har då tagits fram genom manuella mätningar. Detta har också gjorts på vissa ställen för att verifiera data som loggats från Winmops. Där ledningar och rör inte är isolerade kan temperaturmätningar göras genom att använda en temperaturmätare på röret som mediet flödar genom. Storlek på flöden kan vid behov mätas manuellt genom att använda en portabel flödesmätare av märket Panametrics. Flödesmätaren består av en dataenhet, två givare och en fästanordning. Givarna spänns fast på röret där flödet skall uppmätas och kopplas sedan in i dataenheten. Under mätningen skickar givarna ultraljudimpulser, dessa impulser passerar genom rörväggen och fluiden för att sedan reflekteras mot den andra rörväggen och slutligen fångas upp igen av givarna, se figur 6. Det uppmätta flödet visas sedan i dataenheten. Manuella mätningar kan genomföras för att få momentanvärden, det är också möjligt att koppla på flödesmätaren under en längre tidsperiod för att få en trend på flödet. Vid manuella mätningar är det viktigt att driften på barrlinjen motsvarar ett normalfall, annars är de uppmätta värdena inte representativa. För att verifiera uppmätta flöden och temperaturer har dessa kontrollerats med driftspersonal. 11 räknar ut avståndet mellan givarna. Vid mätningen kommer dataenheten att skicka ultraljudspulser från vardera givaren. Dessa pulser går genom rörväggen och fluiden, reflekteras mot den andra rörväggen och tillbaka till givarna, figur 1. ultraljudspuls fluidens riktning i röret Fluidens riktning i röret givare dataenhet Figur 61. UUltraljudssignal ltraljudsignal genom röret (röret Öster 2002). Figur genom Wingems I4.2 databoxen räknas nu flödet ut genom att mäta skillnaden i tid mellan motströms- och Wingems är ett processsimuleringsverktyg utvecklat pappers-‐ och medströmssignalen. Flödet och fluidets hastighet kan nuför avläsas på dataenhetens display. Det massaindustrin. F örutom a tt s imulera v attenflöden i e tt s ekundärvärmesystem går inte att mäta på ett rör som är skrovligt på ytan då kontaktytan blir alltför dålig mellan kan poch rogrammet användas till aatt tt stänka imulera kemikalie-‐ och placeras fiberflöden för ett helt ventiler röret givarna. Det är viktigt på att givarna inte för nära krökar, pappers-‐och massabruk. Ett också system byggs enom att använda lock som eller påstick. Mätningen bör utföras påupp ett ghorisontellt rör ävenbom det går att mäta på simulerar d elar a v p rocessen, d essa b lock h ar o lika p arametrar s om k an j usteras. ett stigande. Vid vätskemätning måste röret vara fyllt, annars kommer signalen att kraftigt Blocken ä r s ammankopplade m ed s trömmar s om i nnehåller i nformation o m störas. Det har visat sig att portabel flödesmätning är tillförlitlig då vissa stabila flöden från flöde, koncentration v suspenderade ämnen och temperatur. Detta arbete MOPS-systemet även ahar kontrollerats med portabel mätning. Inga stora differenser utanför fokuserar enbart på sMOPS-systemet ekundärvärmesystemet som har flödesmätaren vatten som energibärare, felmarginalen mellan och den portabla har observerats. därför förekommer inga koncentrationer av suspenderade ämnen. När blocken och strömmarna är sammankopplade kan sedan simuleringen starta. Simuleringen startar vid det block som angivits som startblock för att sedan arbeta sig igenom hela systemet då det återvänder till startblocket igen. Programmet har då utfört en iteration av systemet. Detta upprepas till dess att programmet hittar ett ”steady-‐state” för systemet då skillnaden mellan två iterationer inte överskrider ett specificerat värde. 4.2.1. Flöden Nedan följer en beskrivning av de olika typer av flöden som använts vid modellbyggandet i Wingems. INPUT: Representerar flöden in i systemet. Parametrar som kan ställas in för dessa flöden är flödesstorlek, temperatur och koncentration av suspenderade ämnen. Indata kan också anges i form av beräkningar, exempel där detta kan vara användbart är ett flöde som representerar nivåhållningen av en cistern. Som indata för flödesstorleken kan det anges att flödet skall anpassas efter differensen mellan specificerade inflöden och utflöden i systemet för att uppnå massbalans. INPUT& Figur 7. Visar symbolen för ett inflöde i Wingems. 12 10 INTERNAL: Flöden mellan olika komponenter inom systemgränsen. Värdena för dessa flöden kan inte ändras utan är helt beroende av vad som sker i de olika processtegen (blocken). INTERNAL( Figur 8. Visar symbolen för ett internt flöde i Wingems. OUTPUT: Representerar flöden ut ur systemet. Likt de interna flödena är värdena beroende av vad som sker i de olika processtegen och kan inte ändras. OUTPUT% Figur 9. Visar symbolen för ett utflöde i Wingems. 4.2.2 Block Nedan följer en beskrivning av de block som använts vid modellbyggandet. MIX: Detta block blandar olika inkommande strömmar och ger ett summerat utflöde, se figur 10. E6erkondensorer, Fabriksva)en, Svartlutkylare, Svaggaskondenskylare, MIX Ljumvattencistern Flöde,ut, Figur 10. Exempel på hur ett mix-‐block kan användas, här representerar blocket ljumvattencisternen med fyra inflöden och ett utflöde. SPLIT: Detta block används då ett flöde skall delas upp i olika delflöden, se figur 11. Uppdelningen kan göras genom att ange fraktioner eller bestämd storlek för flödena. Sandfilter& MIX Hetvatten. cistern SPLIT Flöde&ut& Press&7& Bakva4entankar,& flingtorken& Press&23& Figur 11. Exempel på hur ett split-‐block kan användas i Wingems. Här delas utflödet från hetvatten-‐cisternen upp till fyra utflöden som representerar konsumenter till cisternen. STMIX: Detta block representerar ett processteg där primärenergi i form av ånga tillsätts för att höja temperaturen på flödet in i det. Blocket kan också användas till att sänka temperaturen på en inkommande ström. Detta kan styras genom att sätta värdet på temperaturen ut ur blocket eller önskat ΔT för vattenströmmen. Data för blocket anger sedan hur mycket energi som tillförts eller bortförts från 13 strömmen. I modellen av sekundärvärmesystemet har dessa block använts för att representera värmeväxlare. Flöde&in,&T1& STMIX Lockman Flöde&ut,&T2& Figur 12. Exempel på hur ett STMIX-‐block kan användas. Här representerar blocket förindunstaren, Lockman, i blocket sker en temperaturhöjning av kylvattenflödet. STORE: Blocket används som en databas där ofta förekommande värden kan lagras, detta gör det enklare när ett värde som förekommer i flera block och strömmar skall ändras. 4.2.3 Effektbalanser Modellen bygger på indata i form av temperatur och storlek för kylvattenflöden och ibland har det varit nödvändigt att genomföra enstaka effektbalanser för delar av processen där data saknats och uppmätning är problematiskt. Vid värmeväxlare där flöde och temperaturer på det ena mediet är känt medan flöde eller temperatur på det andra är okänt har en effektberäkning för det ena mediet gjorts [1]. Den framräknade effekten har sedan använts för att räkna fram flöde eller temperatur för det andra mediet. Q = ṁ ∗ Cp ∗ ΔT [W] [1] Svartlutkylare Den enda loggade informationen om kylvattnet genom svartlutkylaren var temperatur in i värmeväxlaren. Temperaturen på kylvattnet ut ur värmeväxlaren uppmättes vid upprepade tillfällen och visade sig ligga mellan 70-‐75°C. Däremot fanns det mer data loggad för svartluten som kyls i värmeväxlaren, dessa värden kan ses i tabell 1. Genom att ställa upp en effektbalans enligt [2] kunde ett kylvattenflöde genom svartlutkylaren räknas fram. ṁ!"#$%&'% ∗ Cp!"#$%&'% ∗ ΔT!"#$%&'% = ṁ!"#$%&&'( ∗ Cp!"#$%&&'( ∗ ΔT!"#$%&&'( [2] ρ!"#$%&'% = 1095 [kg/𝑚! ] Cp!"#$%&'% = 3800 [J/kg × K] Cp!"#$%&&'( = 4200 [J/kg × K] Flöde, svartlut [m! /h] Temperatur, svartlut ut från Lockman [°C] Temperatur, svartlut till indunstning [°C] Temperatur, vatten ut från svartlutkylare [°C] (uppmätt) Temperatur, vatten in till svartlutkylare [°C] 252 99 85 70-‐75 7 Tabell 1. Loggade medelvärden och uppmätta värden för referensperioden 2014-‐10-‐01 till 2015-‐01-‐31 för fluiderna som leds genom svartlutkylaren. 14 NS tvättlutkylare Likt svartlutkylaren saknades loggade data för kylvattnet genom värmeväxlaren. Flöde, temperatur in och ut för tvättluten fanns dock loggade, se tabell 2. Dessa data användes för att räkna fram ett ungefärligt kylvattenflöde genom värmeväxlaren enligt [2]. ρ!"ä!!"#! = 1000 [kg/𝑚! ] Cp!"ä!!"#! = 4000 [J/kg × K] Tabell 2. Loggade medelvärden och uppmätta värden för referensperioden 2014-‐10-‐01 till 2015-‐01-‐31 för fluiderna som värmeväxlas i NS tvättlutkylare Flöde, tvättlut [m! /h] Temperatur, tvättlut in till lutkylare [°C] Temperatur, tvättlut ut ur lutkylare [°C] Temperatur, vatten ut från lutkylare [°C] (uppmätt) Temperatur, vatten in till lutkylare [°C] 234 90 86 81 7 4.2.5 Indata Tabell 3. Indata som använts för uppbyggnad av simuleringsmodellen. Processdel Producenter till ljumvattencistern Efterkondensor Svaggaskondenskylare Vattenflöde [ 𝒕𝒐𝒏 𝒉 ] Temperatur in [°C] 24 35 (uppmätt under fem dygn) 53 (beräknat) Temperatur ut [°C] 7 7 50 (uppmätt) 37,5 (uppmätt) Svartlutkylare 421X905 Nivåhållning ljumvattencistern med fabriksvatten Konsumenter till ljumvattencistern Förindunstare Lockman 350 Terpentinkondenskylare -‐ 7 7 72,5 (uppmätt) 23 -‐ 85 -‐ Producenter till hetvattencistern Förindunstare Lockman 100 23 85 Delflöde från Lockman via flashångkondensor och VVX 721X001 NS tvättlutkylare 250 85 12 (beräknat) 7 88 (uppmätt) 15 Terpentinkondenskylare 26 74 102 Tvättvätskekylare 5 43 82 Nivåhållning hetvattencistern från SK1 Konsumenter till hetvattencistern Sandfilter Bakvattentenkar, flingtorken Press 7 Press 23 Terpentinkondenskylare 67 319 141 74 74 297 11 26 74 74 74 102 4.2.4 Förutsättningar för modell För att få modellen att efterlikna det verkliga systemet har beräkningar lagts in istället för fasta värden på vissa parametrar, för kompletta formler hänvisas till bilaga A. Dessa är: Nivåhållning av ljumvatten-‐cistern med fabriksvatten: Storleken på flödet anpassas efter differensen mellan konsumenter och producenter till cisternen. På detta vis uppnås en massbalans i cisternen. Flöde från SK1 genom värmeväxlarna 291X005/006 till förvärmning av kylvattenflöde in till Lockman: Modellen anpassar flödesstorleken efter förvärmningsbehovet. Värmeväxlare 291X001: Blocket som representerar värmeväxlaren är anpassat till att hålla temperaturen i hetvatten-‐cisternen på 74°C. Vid en ökad temperatur i cisternen sker en ökad energiöverföring till fjärrvärmenätet, det motsatta sker om temperaturen i cisternen skulle vara lägre än 74°C. Nivåhållning av hetvatten-‐cisternen med hetvatten från SK1: Likt nivåhållningen av ljumvatten-‐cisternen är detta flöde anpassat efter differensen mellan konsumenter och producenter till cisternen för att uppnå en massbalans. 4.2.5 Verifikation av modell För att verifiera att modellen är representativ för systemet har data som modellen ger kontrollerats med data som finns loggade i Winmops eller data som är uppmätta. Data som använts för verifikation kan ses i tabell 4. 16 Tabell 4. Medelvärden från referensperioden som använts för verifikation av modell. Systemparameter VVX 291X005/006 VVX 291X001 Nivåhållning av hetvatten-‐cistern från SK1 Ljumvatten-‐cistern Loggade data 0,6 MW 7,1 MW !"# 416 [ ! ] 20-‐23 °C (uppmätt vid upprepade tillfällen) 4.3 Identifierade problem och effektiviseringsmöjligheter De två största identifierade problemen som är kopplade till fjärrvärmeleveransen är den låga effektöverföringen i värmeväxlare 291X005 och 291X006 till följd av den höga temperaturen i ljumvatten-‐cisternen samt nivå-‐rasen i hetvatten-‐cisternen. Nedan följer en beskrivning av problemen samt vilka effektiviseringsåtgärder som skulle kunna avhjälpa dessa problem. Dessa effektiviseringsåtgärder kommer att simuleras med hjälp av den uppbyggda Wingems-‐modellen och ligger till grund för resultatet. 4.3.1 Låg effektöverföring till fjärrvärmenätet via värmeväxlarna 291X005 och 291X006 För att illustrera hur effektöverföringen minskat i värmeväxlarna kan en jämförelse mellan referensperioden och samma period ett år tidigare ses i figur 13. Effektöverföringen till fjärrvärmenätet i värmeväxlarna 291X005/006 är starkt kopplat till hur stort förvärmningsbehovet av kylvattenflödet in till Lockman är. Detta i sin tur är kopplat till temperaturen i ljumvattencisternen. Den största orsaken till att temperaturen i ljumvattencisternen är högre än den borde är kylvattenflödet från svartlutkylaren. Detta flöde har beräknats till ca 52 𝑡𝑜𝑛/ℎ med en uppmätt temperatur mellan 70-‐75°C under referensperioden. Figur 13. En jämförelse för den momentana effektöverföringen till fjärrvärmenätet via värmeväxlarna 291X005 och 291X006. 17 4.3.1.1 Effektiviseringsmöjligheter Svartlutkylare För att uppnå en sänkning av temperaturen i ljumvatten-‐cisternen och därmed öka flödet genom värmeväxlarna 291X005 och 291X006 skulle kylvattenflödet från svartlutkylaren kunna ledas in till hetvatten-‐cisternen. Alternativt kan svartluten genom värmeväxlaren kylas med vatten från hetvatten-‐cisternen, kylvattnet leds sedan in tillbaka till cisternen för att sluta kylvattenkretsen till svartlutkylaren. Höjd temperatur på kylvattnet in till Lockman Ett alternativ till att sänka temperaturen i ljumvatten-‐cisternen är att höja börvärdet på kylvattentemperaturen in till Lockman. Detta skulle dock påverka Lockmans funktion med en tunnare lut till indunstningen som följd. Brukets interna siffror på hur mycket energi i form av ånga det går åt att förånga ett ton vatten i indunstningen är 0,47 GJ/ton avdunstat vatten. 4.3.2 Nivå-‐ras i hetvatten-‐cisternen Trenden visar att de hastiga nivåsänkningarna som sker i cisternen är beroende av hetvattenbehovet till de båda flingtorkslinjerna, se figur 14. När linjerna för att flingtorka massa är i drift producerar de bakvatten som förser blekeri 2. Bakvattenproduktionen minskar kraftigt eller försvinner helt när en av linjerna eller båda stängs av, följden av detta blir en hastig ökning av hetvattenbehovet till bakvattentankarna. Figur 14. visar kopplingen mellan nivån i hetvatten-‐cisternen och antalet flingtorkar i drift under oktober månad 2014. Storleken på flödesökningen när en eller båda flingtorkarna stängs av är i jämförelse med andra konsumenter till cisternen inte stort. Däremot finns misstanke om att det är hastigheten på flödesökningen som kan göra att pumpen som nivå-‐håller cisternen inte hinner med att anpassa flödet. Under referensperioden ökar flödet i medel med 47 𝑚! /ℎ inom loppet av en timma när en flingtorkslinje stängs av. 18 4.3.2.1 Effektiviseringsmöjligheter Utnyttjande av kondensat från indunstningen En åtgärd som skulle kunna ha en positiv effekt både för fjärrvärmeleveransen och nivåhållningen av hetvatten-‐cisternen är att utnyttja kondensat från indunstningen i Press 7. De enda förbrukarna av kondensatet idag är en svartlutkylare på SK1 och mixeriet, en del av kondensatet värmeväxlas också mot matarvatten till sodapannan. När dessa förbrukare är tillgodosedda finns ett överskott på ca 150 𝑚! /ℎ som idag går till avlopp. Temperaturen på detta kondensat ligger normalt mellan 70-‐75 °C. Kondensatet skulle kunna täcka en stor del av hetvattenbehovet till Press 7. Tabell 5. En sammanställning av de effektiviseringsmöjligheter som modellen skall simulera. Effektiviseringsmöjligheter Leda om kylvattenflödet från svartlutkylaren till hetvatten-‐cisternen Kyla svartluten i svartlutkylaren med hetvatten Höja börtemperaturen på kylvattnet in till Lockman med bibehållet flöde Höja börtemperaturen på kylvattnet in till Lockman med 5 % ökat flöde Ersätta en del av hetvattenbehovet i Press 7 med kondensat från indunstningen 19 5 Resultat Resultatet bygger på simuleringar gjorda för hur systemet såg ut under referensperioden för verifikation av modellen och simuleringar för de olika identifierade effektiviseringsmöjligheterna för att se vilken påverkan dessa skulle ha på leveransen av fjärrvärme. Som referens levererade sekundärvärmesystemet under den valda perioden 8,9 MW i medeleffekt till fjärrvärmenätet, detta innefattar även en värmeväxlare som ligger utanför systemgränsen. 5.1 Verifikation av modell En simulering med modellen gjordes med all indata hämtade från referensperioden. Data som modellen ger jämfördes med verifikationsdata från referensperioden. Denna jämförelse kan ses i tabell 6. Tabell 6. Jämförelse mellan loggade data och data från modell. Systemparameter Loggade data 0,6 MW 7,1 MW Data från modell VVX 291X005/006 0,13 MW VVX 291X001 6,5 MW ! ! !! Nivåhållning av 416 [ ! ] 403 [ ! ] hetvatten-‐cistern från SK1 Temperatur i 20-‐23 °C 23°C ljumvatten-‐cistern (uppmätt) En simulering för systemet med utformning och data från referensperioden kan ses i figur 15. Från%Lockman% 72,5%°C% 53%t/h% Fabriksva0en% Till%indunstning% Svartlutkylare%% 421X905% 4%MW% Ljumva0en9cistern% 23%°C% Tvä0vätskekylare% X004% 23%°C% 350%t/h% 5%t/h% Fjärrvärme% 350%t/h% Lockman% 43%°C% 0,13%MW% VVX%X005/% X006%% 86%°C% Hetva0en9cistern% Flashångkondensor% 721X009% 78%°C% 100%°C% 6,5%MW% 5%t/h% Från%SK1% 74%°C% VVX% 291X001% 403%t/h% Fjärrvärme% 67%°C% Figur 15. Simuleringsutfallet visar hur systemet såg ut under referensperioden. Svarta pilar representerar svartlut, blå pilar vatten i sekundärvärmesystemet och gröna pilar symboliserar fjärrvärmenätet. Rödmarkerade värden är de som som använts till att verifiera modellen. 20 5.2 Effektiviseringsmöjligheter Modellsimuleringar genomfördes för de olika effektiviseringsmöjligheterna. Den enskilda åtgärd som medför den största ökningen av potentiell överförd effekt till fjärrvärmenätet är att kyla svartluten i svartlutkylaren med vatten från hetvatten-‐cisternen. Detta skulle innebära en potentiell ökad effektöverföring på 9 MW. En sammanställning över de simulerade åtgärdsförslagen kan ses i tabell 7. Tabell 7. Sammanställning över de simulerade åtgärdsförslagen Åtgärdsförslag Effekt i form av ökad leverans av fjärrvärme Leda om kylvatten från svartlutkylaren 3,1 MW till hetvatten-‐cisternen Kyla svartluten i svartlutkylaren med 9 MW hetvatten Höja temperaturen för kylvattnet in till 1,7 MW (bibehållet flöde) Lockman 2,1 MW (ökat flöde med 5 %) Utnyttja kondensat från indunstningen 1,2 MW i Press 7 5.2.1 Leda om kylvattnet från svartlutkylaren till hetvatten-‐cisternen Ett kylbehov på ca 4 MW fanns under referensperioden på svartluten efter Lockman. Skulle kylvattenflödet ledas in till hetvatten-‐cisternen istället ökar fjärrvärmeleveransen med ca 3.1 MW. Denna åtgärd leder också till ett minskat flöde från SK1 för nivåhållning, se figur 16. Från%Lockman% 72,5%°C% 53%t/h% Fabriksva0en% Till%indunstning% Svartlutkylare%% 421X905% 4%MW% Ljumva0en9cistern% 15%°C% Tvä0vätskekylare% X004% 23%°C% 252%t/h% 5%t/h% Fjärrvärme% 350%t/h% Lockman% 43%°C% 2,9%MW% VVX%X005/% X006%% 86%°C% Hetva0en9cistern% Flashångkondensor% 721X009% 76,5%°C% 100%°C% 6,8%MW% 103%t/h% Från%SK1% 74%°C% VVX% 291X001% 350%t/h% Fjärrvärme% 67%°C% Figur 16. Visar utfallet av en simulering när kylvattenflödet från svartlutkylaren går in i hetvatten-‐cisternen. Värden som ändrats jämfört med simuleringen för referensperioden är rödmarkerade. 5.2.2 Kyla svartluten i svartlutkylaren med hetvatten Om svartluten skulle kylas med vatten från hetvatten-‐cisternen visar simuleringen en ökad leverans av fjärrvärme med ca 9 MW. Simuleringsutfallet kan ses i figur 17. 21 310%t/h% Ljumva6en8cistern% 15%°C% Tvä6vätskekylare% X004% 23%°C% 252%t/h% 5%t/h% Fjärrvärme% 350%t/h% Lockman% Till%indunstning% Svartlutkylare%% 421X905% 4%MW% Hetva6en8cistern% 74%°C% Flashångkondensor% 721X009% 56%°C% 100%°C% 43%°C% 2,9%MW% Från%Lockman% 86%°C% VVX%X005/% X006%% 12,7%MW% VVX% 291X001% 103%t/h% Från%SK1% 85%°C% 403%t/h% Fjärrvärme% 67%°C% Figur 17. Visar utfallet av en simulering med sluten kylvattenkrets till svartlutkylaren. Värden som ändrats jämfört med simuleringen för referensperioden är rödmarkerade. 5.2.3 Ökad kylvattentemperatur in i Lockman Med en ökning av tempereraturen från 23°C till 28°C men med bibehållet flöde skulle leveransen av fjärrvärme öka med ca 1,7 MW, simuleringsutfallet kan ses i figur 18. Då denna åtgärd skulle ge tunnare lut ut från Lockman behövs en ökad tillförd effekt i indunstningen på 0,5 MW. Från%Lockman% 72,5%°C% 53%t/h% Fabriksva0en% Till%indunstning% Svartlutkylare%% 421X905% 4%MW% Ljumva0en9cistern% 17%°C% Tvä0vätskekylare% X004% 28%°C% 203%t/h% 5%t/h% Fjärrvärme% 350%t/h% Lockman% 43%°C% 4,3%MW% VVX%X005/% X006%% 88,5%°C% Hetva0en9cistern% Flashångkondensor% 721X009% 75%°C% 100%°C% 7,1%MW% 152%t/h% Från%SK1% 74%°C% VVX% 291X001% 350%t/h% Fjärrvärme% 67%°C% Figur 18. Simuleringsutfall av en temperaturhöjning på kylvattnet in till Lockman med bibehållet kylvattenflöde. Värden som ändrats jämfört med simuleringen för referensperioden är rödmarkerade. Om kylvattenflödet samtidigt skulle öka med 5 % skulle värmeöverföringen till fjärrvärmenätet öka med ca 2,1 MW, se figur 19. Åtgärden skulle kräva en ökad tillförd effekt i form av färskånga i indunstningen på ca 0,35 MW. 22 Från%Lockman% 72,5%°C% 53%t/h% Fabriksva0en% Till%indunstning% Svartlutkylare%% 421X905% 4%MW% Ljumva0en9cistern% 17%°C% Tvä0vätskekylare% X004% 28%°C% 211%t/h% 87,1%°C% Hetva0en9cistern% Flashångkondensor% 721X009% 75%°C% 100%°C% 43%°C% 5%t/h% Fjärrvärme% 368%t/h% Lockman% 4,5%MW% VVX%X005/% X006%% 7,3%MW% VVX% 291X001% 162%t/h% Från%SK1% 74%°C% 333%t/h% Fjärrvärme% 67%°C% Figur 19. Simuleringsutfall med både ökad temperatur och flöde på kylvattnet in till Lockman. Värden som ändrats jämfört med simuleringen för referensperioden är rödmarkerade. 5.2.4 Utnyttja kondensat från indunstningen i Press 7 Om 150 𝑚! /ℎ av det tillgängliga kondensatet skulle ersätta hetvatten till Press 7 leder det enligt modellen till en ökad leverans av fjärrvärme med ca 1,2 MW. En annan positiv effekt är att fabriksvattenförbrukningen skulle minska med samma storlek som det ersatta flödet till Press 7. Detta uppnås genom att cisternen på SK2 behöver mindre vatten från SK1 vilket i sin tur leder att fabriksvattenflödet till sodapannans skrubber kan minskas. Från%Lockman% 72,5%°C% 53%t/h% Fabriksva0en% Till%indunstning% Svartlutkylare%% 421X905% 4%MW% Ljumva0en9cistern% 15%°C% Tvä0vätskekylare% X004% 23%°C% 252%t/h% 5%t/h% Fjärrvärme% 350%t/h% Lockman% 43%°C% 2,9%MW% VVX%X005/% X006%% 86%°C% Hetva0en9cistern% Flashångkondensor% 721X009% 73%°C% 100%°C% 8%MW% 103%t/h% Från%SK1% 74%°C% VVX% 291X001% 200%t/h% Fjärrvärme% 67%°C% Figur 20. Visar simuleringsutfall med ett kondensatflöde på 150 𝑚 ! /ℎ till Press 7. Värden som ändrats jämfört med simuleringen för referensperioden är rödmarkerade. 23 6 Diskussion 6.1 Verifikation av modell Vid jämförelse mellan data från modellen och loggade data från referensperioden sticker effekten på värmeväxlarna 291X005/006 ut. Anledningar till detta kan vara: Flödet från svaggaskondenskylaren gick under referensperioden inte ner i ljumvattencisternen då en ventil var defekt på ledningen. Flödet gick istället i avlopp. Detta medför en lite lägre temperatur i ljumvatten-‐cisternen än de 23 °C som modellen ger. En annan anledning är variationer i kylbehovet på svartluten i svartlutkylaren. Detta leder till en periodvis lägre temperatur på kylvattnet än de uppmätta 70-‐75 °C vilket påverkar temperaturen i ljumvatten-‐cisternen. 6.2 Effektiviseringsmöjligheter 6.2.1 Omledning av kylvattenflöde från svartlutkylare Den mest uppenbara effektiviseringsmöjligheten är att leda om det heta kylvattenflödet från svartlutkylaren till hetvatten-‐cisternen. Vid ett möte på bruket där sekundärvärmesystemet behandlades kom denna punkt upp och beslut togs senare att genomföra denna åtgärd under revisionsstoppet i april. En ledning kopplades på innan inloppet i ljumvatten-‐cisternen, på detta vis kan operatörerna välja om kylvattnet skall gå in i ljumvatten-‐cisternen eller till hetvatten-‐cisternen beroende på vilken temperatur vattnet har. Temperaturmätning för kylvattenflödet ut från svartlutkylaren har tidigare saknats men har under revisionsstoppet installerats. Efter stoppet kan det ses att leveransen av fjärrvärme i värmeväxlarna 291X005/006 har ökat till att ge mellan 2 och 3 MW. Den långvariga effekten av åtgärden är dock för tidig att säga något om. Åtgärden har redan genomförts på bruket och därför gjordes simuleringar för de andra effektiviseringsmöjligheterna i kombination med detta. 6.2.2 Kyla svartluten med vatten från hetvatten-‐cisternen Denna åtgärd är den som skulle vara mest fördelaktig ur ett fjärrvärmeleveransperspektiv då värmeväxlaren skulle bli en stor energiproducent till sekundärvärmesystemet. Nämnas ska att den befintliga värmeväxlaren antagligen inte är dimensionerad för att klara av det stora flöde som krävs till följd av det minskade ΔT för kylvattnet som denna åtgärd skulle medföra. Vid installation av en ny svartlutkylare kan det vara värt att överväga att dimensionera den för att klara av ett så stort flöde. 6.2.3 Höjd temperatur på kylvattenflödet in till Lockman Enligt beräkningar med programmet Evapolund skulle konsekvensen av att höja kylvattentemperaturen med 5°C in till Lockman med bibehållet flöde bli att förindunstaren skulle avdunsta fyra ton mindre vatten i timmen. Temperaturen på hetvattnet ut från Lockman skulle öka med 2,5 °C. Ökas samtidigt kylvattenflödet med fem procent skulle Lockman avdunsta 2,6 ton mindre vatten 24 i timmen än i dagsläget. Detta skulle ge en temperaturökning på 1,1 °C på hetvattnet ut från förindunstaren. Detta leder till en ökad mängd vatten som måste avdunstas i huvudindunstningen vilket i sin tur leder till ett ökat behov av färskånga. Rent effektmässigt skulle det bli en vinst vid jämförelse mellan ökat leverans av fjärrvärme och tillförd effekt i form av färskånga i indunstningen. Ur ett lönsamhetsperspektiv är det inte lika säkert då det är helt beroende av behovet av fjärrvärme, på grund av arbetets tidsbegränsning har inga ekonomiska beräkningar genomförts. Vid en höjd temperatur in till Lockman bör även flödet ökas då detta gör att påverkan av Lockmans funktion blir mindre. Indunstningen är idag hårt belastad och skulle eventuellt inte klara av att avdunsta det extra vatten som skulle bli följden av att höja kylvattentemperaturen in till Lockman. 6.2.4 Utnyttjande av kondensat Pumpen som sköter nivåhållningen från SK1 till hetvatten-‐cisternen upptäcktes kunna sjunka plötsligt i tryck. Anledningen till detta tros vara ett flöde som går till mixeriet från samma ledning som nivåhållningen till hetvatten-‐cisternen på SK2. Detta flöde kan öka väldigt hastigt från ca 5 𝑚! /ℎ ända upp till 180 𝑚! /ℎ för att sedan sjunka lika fort igen. När detta sker finns en misstanke att pumpen ej klarar av att nivåhålla cisternen om en flingtorklinje skulle stängas av. Flödet går till en bakvatten-‐cistern på mixeriet, vattnet i denna cistern används för rengöring av två stycken filter i mixeriet. Detta sker automatiskt när filtren blivit igensatta, med ett intervall på ca två gånger på tre timmar. Då bakvatten-‐ cisternen endast är på 5 𝑚! krävs ett stort hetvattenflöde till cisternen för att förse filtren med vatten. Det tillgängliga kondensatet skulle kunna användas till Press 7 som simuleringen visar. Alternativt kan det användas till att rengöra filtren i mixeriet. Då kondensatet inte räcker till båda dessa bör därför en avvägning göras mellan alternativen. Installationskostnaderna skulle bli mindre om kondensatet utnyttjas i mixeriet då det geografiskt ligger närmre kondensattanken och befintliga ledningar redan finns. 6.2.5 Undvika nivå-‐ras i hetvatten-‐cisternen Det upptäcktes att innan revisionsstoppet år 2014 nivåhölls hetvatten-‐cisternen mot 80 % för att efter nivåhållas mot 70 % utan någon egentlig klar anledning. Skulle cisternen nivåhållas mot 80 % som innan stoppet skulle tiden öka innan cisternen når ner till 30 % och fabriksvatten går in. Vid upptäckten av att nivåregleringen i tanken ändrats från 80 % till 70 % efter revisionsstoppet år 2014 togs kontakt med driften på SK2. Regleringen ändrades till att återigen nivåhålla mot 80 %. Då denna åtgärd endast förlänger tiden innan nivån i cisternen når 30 % har den antagligen ingen stor effekt för systemet, även om det vissa gånger kan motverka att nivån i cisternen når ner till 30 %. Detta gjordes i början av april 2015 och på grund av revisionsstoppet vecka 16 och de driftstörningar som det medför att starta upp fabriken igen är det för tidigt att dra några slutsatser om vad konsekvenserna blivit. Även om ett samband kan ses mellan nivåsänkningen i cisternen och när en eller båda 25 flingtorkslinjerna stängs av är det sannolikt beroende av de andra förbrukarna till cisternen också. Vid jämförelse mellan hur systemet såg ut tidigare år har producenter till hetvatten-‐cisternen minskat. Tvättvätskekylaren var tidigare en större producent än den är idag med ett flöde på ca 80 𝑚! /ℎ in till cisternen. Även detta påverkar balansen i cisternen. Då modellen som byggdes för arbetet inte är dynamisk är det svårt att använda den till att just simulera hur nivån i cisternen beter sig. 6.3 Val av systemgräns och referensperiod Anledningen till att systemgränsen har satts som den gjort är helt och hållet beroende på tiden som är avsatt för examensarbetet. Hela sekundärvärmesystemet på bruket är sammankopplat och en utökad systemgräns skulle troligtvis leda till en bättre bild av hur systemet fungerar och är reglerat med fler identifierade effektiviseringsmöjligheter till följd. Referensperioden är vald efter den tid på året då leverans av fjärrvärme är aktuell och sattes att sluta den 31:e januari då arbetet med att samla in indata påbörjades tidigt i processen. Önskvärt skulle ha varit att referensperioden även skulle ha innefattat februari och mars då dessa månader också är relevanta för fjärrvärmeleverans. En utökad referensperiod hade lett till riktigare medelvärden för systemet. Ett alternativ skulle ha varit att valt en referensperiod från tidigare år, detta skulle dock leda till icke-‐representativa data till följd av de tillbyggnader och ombyggnationer som skett på bruket. 6.4 Indata Den största delen av insamlade indata är timmedelvärden hämtade från Winmops under referensperioden. Då kompletterande data har behövts göras i form av mätningar har dessa uppmätts momentant vid upprepade tillfällen. Dessa värden är oftast uppmätta efter referensperioden och har en större osäkerhet kring sig än de data som noggrant finns loggade i Winmops. Vid uppmätning av temperatur på flöden har en temperaturmätare använts på utsidan av röret fluiden strömmar i. Temperaturen som uppmäts är med säkerhet lite lägre än den faktiska temperaturen på fluiden i röret då förluster i form av konvektion och strålning sker till omgivningen. I de fall indata behövts räknats fram som i fallen med svartlutkylaren och NS tvättlutkylaren har förenklingen gjorts att värmeöverföringen mellan fluiderna sker förlustfritt och att fluidegenskaperna är konstanta. 6.5 Modell Modellen är starkt beroende av indata på de flöden som går in i systemet. För att använda modellen till att simulera hur sekundärvärmesystemet påverkas vid olika driftfall krävs en del arbete med att ta fram indata till modellen. En önskan hade varit att utvidga modellen till att anpassa indata för flöden efter produktionen på bruket. Detta hade dock varit för tidskrävande och därför byggdes modellen till att enbart omfatta sekundärvärmesystemet. För att representera värmeväxlare i modellen valdes block där energiöverföringen sker förlustfritt. Block i Wingems finns som representerar riktiga värmeväxlare där indata om värmeöverföringsarean och värmeöverföringskoefficient behövs. 26 Försök gjordes att ta fram dessa för svartlutkylaren men det visade sig vara problematiskt på grund av dess ålder. Leverantören av värmeväxlaren kontaktades men även de hade svårt att få fram data på den. 7. Förslag till fortsatt arbete • • • En utökad, dynamisk modell där de olika flödena anpassas efter hur produktionen på bruket varierar. Se till möjligheterna att även leda om vattenledningarna från svaggaskondenskylaren och efterkondensorn då dessa bidrar med en temperaturökning i ljumvatten-‐cisternen. Fördjupning om varför nivå-‐rasen i hetvatten-‐cisternen sker. 27 8.Slutsats Den enklaste effektiviseringsåtgärden för att öka effektöverföringen till fjärrvärmenätet är att leda om kylvattenflödet från ljumvatten-‐cisternen till hetvatten-‐cisternen, detta leder till en ökad effektöverföring till fjärrvärmenätet med 3,1 MW. Denna åtgärd genomfördes också under revisionsstoppet. Den åtgärd som skulle innebära den största ökningen av överförd effekt till fjärrvärmenätet är att kyla svartluten med vatten från hetvatten-‐cisternen för att sedan leda tillbaka kylvattnet till cisternen. Den potentiella effektöverföringen ökar då med 9 MW. Problemet med de hastiga nivåsänkningarna i hetvatten-‐ cisternen bör studeras djupare då det troligen är en kombination av olika faktorer som påverkar. Klart är dock att det är starkt kopplat till driften av flingtorkarna. 28 9. Referenser Andersson, L, F & Bergquist, A-‐K (2013). Effekter av miljöpolitiska styrmedel i skogsindustrin. Stockholm: Tillväxtanalys. Tillgänglig: http://www.tillvaxtanalys.se/download/18.32fe391442ad9e964477/13927274 58042/Effekten+av+miljöpolitiska+styrmedel+i+skogsindustrin.pdf [2015-‐05-‐15] BillerudKorsnäs (2013). Miljöredovisning, Gruvön 2013. Grums: BillerudKorsnäs, Gruvön. Tillgänglig: http://billerudkorsnas.se/hallbarhet/rapporter/miljorapporter/ [2015-‐05-‐13] Energimarknadsinspektionen (2015). Fjärrvärmekollen, Grums. [Elektronisk]. Tillgänglig: http://ei.se/sv/start-‐fjarrvarmekollen/foretag/varmevarden-‐ab/grums/ [2015-‐05-‐13] Kassberg, M. (1998). Massa och papper – en grundbok. Markaryd: Skogsindustrins utbildning. Nygaard, J. (1986). Energikompendium för massa-‐ och pappersindustrin. Markaryd: Sveriges skogsindustriförbund. Svensk fjärrvärme (2015). Om fjärrvärme. [Elektronisk]. Tillgänglig: http://www.svenskfjarrvarme.se/fjarrvarme/ [2015-‐05-‐13]. Öster, M. (2002) Åtgärder för att på ett systemriktigt sätt förbättra förvärmningen av spädvatten vid Gruvöns bruk. Göteborg: Chalmers University of Technology 29 Bilaga A Wingems-‐modell Nedan följer en beskrivning av parametrar som är lagrade i STORE-‐blocken: Block 15, indata B15:1 Flöde in till Lockman [m3/h] B15:2 Temperatur in till Lockman [°C] B15:3 Rent kondensat som ersätter hetvatten till press 7 [m3/h] B15:4 Fabriksvatten temperatur [°C] B15:5 Flöde hetvatten till flingtork [°C] B15:6 Flöde kylvatten till tvättvätskekylare X004 [m3/h] B15:7 Flöde kylvatten till terpentinkondenskylare [m3/h] B15:8 Flöde hetvatten till sandfilter [m3/h] B15:9 Flöde hetvatten till Press 7 [m3/h] B15:10 Flöde hetvatten till Press 23 [m3/h] B15:11 Flöde SK1 till mixeri [m3/h] B15:13 Temperatur ut från 291X001 [°C] B15:14 Registrerat flöde till efterkondensor/svaggaskylare [m3/h] B15:15 Andel av B15:14 som går till svaggaskylare [%] B15:16 Börtemperatur på hetvatten-‐cistern [°C] Block 32, indata svartlutkylare 421X905 B32:1 CP svartlut [KJ/kg*K] B32:2 Densitet svartlut [kg/m3] B32:3 Temperatur på svartlut in till svartlutkylare 421X905 [°C] B32:4 Temperatur på svartlut ut ur svartlutkylare 421X905 [°C] B32:5 Flöde svartlut genom svartlutkylare [m3/h] B32:6 Effekt svartlutkylare [MW] B32:7 temp vatten ut ur svartlutkylare [°C] B31:8 Temperatur på fabriksvatten in till svartlutkylare [°C] B31:9 Vattenflöde genom svartlutkylare [m3/h] Block 31, indata tvättlutkylare R910.101 B31:1 CP tvättlut [KJ/kg*K] B31:2 Densitet tvättlut [kg/m3] B31:3 Temperatur på tvättlut in till tvättlutkylare R910.101 [°C] B31:4 Temperatur på tvättlut ut ur tvättlutkylare R910.101 [°C] B31:5 Flöde tvättlut genom tvättlutkylare [m3/h] B31:6 Effekt tvättlutkylare [MW] B31:7 Temperatur på vatten ut ur tvättlutkylare [°C] B31:8 Temperatur på fabriksvatten in till tvättlutkylare [°C] B31:9 Vattenflöde genom tvättlutkylare [m3/h] Beräkningar Nedan redogörs de beräkningar som används i olika strömmar och block som reglerar modellen. S följt av en siffra syftar till ett flöde i modellen, exempelvis S4. B följt av en siffra syftar till ett block i modellen, exempelvis B15. Vidare hänvisas till olika parametrar för ett flöde, de är flödesstorlek och temperatur. 1 betyder flödesstorlek och 3 betyder temperatur. Exempelvis S4:3 hänvisar till flöde nummer fyras temperatur medan S2:1 hänvisar till flöde nummer tvås flödesstorlek. Se bifogad bild över modellen på nästa sida för orientering. S30:1=(B15:1+S36:1)-‐(S52:1+S3:1+S56:1+S2:1) S43:1=(S20:1+S21:1+S22:1+S32:1+S44:1+S45:1)-‐(S24:1+S2:1+S30:1+S56:1) S50:1=if(S1:3<B15:2,((S31:1*B15:2-‐S1:1*S1:3)/(S55:3)+B15:6),B15:6) B25:4 (vattentemp ut från VVX)= (((S20:1+S21:1+S22:1+S32:1+S11:1+S23:1+S26:1)*B15:16)-‐ (S12:1*S12*3+S51:1*S51:3+S16:1*S16:3))/(S13:1)
© Copyright 2024