Pinch-analyse af et større fabriksafsnit

Indsamling af data for varme- og kølebehov samt spildvarme

Formålet med pinch-analysen er at systematisere energistrømmene til opvarmning og afkøling for at skabe overblik over potentialet for øget procesintegration. Procesflowet skal således gennemgås for at bestemme de energimæssige ændringer, produkterne gennemgår. Det kan være en opvarmning med eksempelvis damp eller en afkøling med kølevand eller luft. På den måde kan hver processtrøm fastlægges med flow, temperatur ind og ud samt tilført eller fjernet effekt. 

Da der typisk er flere produkter med forskellige opskrifter skal disse først gennemgås og grupperes for ikke at gøre analysen uoverskuelig stor. Tilsvarende bliver ubetydelige processtrømme fravalgt.

Analyse af optimalt energiforbrug

Analysen gennemføres ved at sammenholde den overførte effekt med ændringen af produktets temperatur. I Figur 1 er det optegnet for en given proces. Opvarmning er rødt, og afkøling er blåt. Ved sammenstilling af effektforskelle ved de forskellige temperaturer kan varmeoverskuddet bestemmes sammen med de teoretiske minimale opvarmninger og afkølinger. 

I Figur 2 kan den minimale opvarmningseffekt aflæses ved kurvens top og den minimale afkølingseffekt ved kurvens bund. Punktet hvor effekterne er lige store kaldes pinch-temperaturen.

Figur 2. Varmeoverskudskurve for samme proces.

Sammenkædning af energistrømme og forslag til anlægsændringer

Ved at sammenligne de fundne minimale forbrug med de faktiske forbrug fremkommer besparelsespotentialerne. Dette kan give anledning til 3 typer projekter:

• Forøgelse af vekslere eller kondensatorer.
• Veksling mellem strømme inden for samme proces
• Procesintegration mellem to processer

Mellem nogle strømme og processer vil der af sikkerhedshensyn være krav om en mellemkreds for at fjerne risikoen for lækage med tilhørende temperaturtab. Mellem andre strømme kan der være udfordringer med tidsmæssige forskydninger eller lange afstande mellem processerne.

Pinch-analysen førte frem til 14 mulige forslag inden for de ovennævnte projekttyper. Da mange af de undersøgte procesanlæg har varme i overskud i intervallet fra 50 °C til 65 °C, er der især et potentiale for udnyttelse af overskudsvarme med varmepumper.

Ud fra bruttolisten vurderede AAK projekternes forudsætninger. Resultatet af evalueringen var, at 2 projekter blev udvalgt til realisering. Der blev udarbejdet capex-ansøgninger, og disse blev bevilget. Resten af forslagene blev fravalgt i første omgang pga. dårlig økonomi eller tekniske udfordringer.

Intern varmegenvinding

De 2 udvalgte projekter blev realiseret i første halvår af 2018. I fraktionering er der gennemført et projekt med 2 interne varmegenvindinger. De 2 færdige oliestrømme ud af anlægget køles med en mellemkreds, der afsætter varmen til opvarmningen af den tilsvarende miscella (blanding af olie og solvent) i inddampningen. 

Projektet vil give en årlig energibesparelse på 1,4 GWh i dampforbruget og dermed en reduktion i CO2-udledningen fra kraftcentralen på ca. 435 tons per år. Med en investering på 1,9 mio. kr. vil projektet have en simpel tilbagebetalingstid på 3,2 år.

Procesintegration

Det andet projekt er en procesintegration mellem 2 processer. Der overføres varme fra den færdige olie i presseriet til miscellaen i destillationsprocessen i ekstraktionen. De 2 processer er altid i drift samtidig, men der er behov for en mellemkreds for at gennemføre projektet. 

Energibesparelsen herved er 1,3 GWh/år, hvilket reducerer CO₂-udledningen med ca. 425 ton/år. Med en investering på 1,3 mio. kr. vil projektet have en simpel tilbagebetalingstid på 2,2 år.

Figur 1.T-Q-diagram med samlekurve for varme og kolde strømme. Opvarmning er rødt, og afkøling er blåt.

Figur 2. Varmeoverskudskurve for samme proces.