Grote besparingsmogelijkheden in de koelwatertoevoer van een chemieconcern
Voor veel chemische processen is een contante bedrijfstemperatuur nodig. Voor dit doel worden soms complexe koelwatersystemen met warmtewisselaars gebruikt en dat is ook het geval bij een groot internationaal chemieconcern. De experts van SES System Efficiency Service® kregen de opdracht om deze energie-intensieve installaties nader te onderzoeken op mogelijkheden voor optimalisering en opties voor passende maatregelen uit te werken.
Voor veel chemische processen is een contante bedrijfstemperatuur nodig. Voor dit doel worden soms complexe koelwatersystemen met warmtewisselaars gebruikt en dat is ook het geval bij een groot internationaal chemieconcern. De experts van SES System Efficiency Service® kregen de opdracht om deze energie-intensieve installaties nader te onderzoeken op mogelijkheden voor optimalisering en opties voor passende maatregelen uit te werken.
De optimalisering
Een installatie die in de loop der jaren is gegroeid, verspreid over verschillende gebouwen en etages
De installatie voor koelwatertoevoer die onderzocht moest worden, is in de loop van de tijd gegroeid en daardoor complex opgebouwd: in de aanvoer verpompen vijf niet-geregelde pompen het koelwater via drie stijgleidingen naar verschillende warmtewisselaars – en dat alles verspreid over verschillende gebouwen en etages. 's Zomers zijn drie van de vijf pompen in bedrijf en in de winter twee. Vóór de laatste verbruikers op 15 m hoogte bevinden zich bovendien twee permanent werkende drukverhogingspompen. De verbruikers zelf zijn deels uitgerust met een regelafsluiter, maar deels ook niet.
De experts van de SES System Efficiency Service® kregen de opdracht om het systeem grondig te onderzoeken op mogelijkheden voor optimalisering.
Ten eerste werden de doelstellingen van de analyse gedefinieerd:
- Verzamelen van de bedrijfsgegevens van de zeven aanwezige pompen
- Weergave van de pompgrafiek incl. actueel bedrijfspunt/-bereik
- Controle van het opgenomen vermogen incl. rendement
- Analyse van het volledige systeem en identificatie van de totale efficiëntie
- Uitwerking van aanbevolen acties om efficiënt en zeker bedrijf in de toekomst te garanderen
De energie-efficiëntie-experts van KSB voerden in een periode van zes dagen verschillende metingen uit. Daarbij werden de toevoer- en einddruk van de pompen, capaciteiten, opgenomen vermogens en druk- en temperatuurverschillen onderzocht. Ook werden zomer- en winterbedrijf gesimuleerd. De resultaten brachten het volgende aan het licht:
Over de toestand van de vijf koelwaterpompen van het type Halberg WTS A 250 36 (vast toerental, smoorregeling)
- De pompen werken bij normaal bedrijf (zomer) overbelast
- Het pomprendement is door overbelastingsbedrijf en slijtage al afgenomen tot ca. 55%
- In winterbedrijf werken de pompen buiten het toegestane bedrijfsbereik
Over de toestand van de twee drukverhogingspompen van het type KSB Etanorm 125-250 (vast toerental, smoorregeling)
- In normaal bedrijf (zomer) werken de pompen buiten hun toegestane bedrijfsbereik
- In normaal bedrijf verhogen de drukverhogingspompen de druk niet
- Het pomprendement is door overbelastingsbedrijf en slijtage maximaal nog maar 25%.
Op basis van een intern stroomtarief van 5ct/kWh en de bedrijfsparameters tot nu toe, bedragen de berekende energiekosten 198.500 € per jaar!
Uit de gegevensanalyse bleek dat de te onderzoeken koelwaterpompen met een aanzienlijk afgenomen rendement werken.
De oplossing
Vervanging van de pompen door nieuwe, efficiëntere modellen
De experts van KSB werkten het volgende optimaliseringsconcept uit voor de klant:
- Vervanging van alle vijf de pompen door pompen van het type Etanorm E 350-300-375 met 160 kW drukvaste motor voor toerengeregeld bedrijf
- Installatie van vijf frequentieregelaars en een overkoepelende, lastafhankelijke regeling
- Installatie van een bypass om de drukverhogingspompen, omdat deze pompen bij het actuele normale bedrijf niet nodig zijn.
Ook de drukverhogingspomp van het type KSB Etanorm 125-250 zonder frequentieregelaar werkt met een lager rendement.
Het resultaat
Een energie-efficiënt en bedrijfszeker systeem met een lagere CO₂-uitstoot
De klant koos voor de realisatie met de volgende voordelen:
- Verhoogde bedrijfszekerheid dankzij geoptimaliseerde materialen
- Bedrijf van de pompen in het toegestane bedrijfsbereik met optimaal rendement
- De actuele capaciteiten worden ook in de toekomst behaald
- Flexibele aanpassing dankzij toerengeregelde pompen
- Door de vergelijkbare pompgrafiek was een stapsgewijze ombouw mogelijk
Besparing ten opzichte van actueel bedrijf: ca. 66,2% Dat betekent: 133.300 € per jaar.
Een vergelijking van de levenscycluskosten geeft aan: ondanks de lagere energieprijs van 5ct/kWh, is de investering al binnen 3 jaar terugverdiend.
Cijfers | gegevens | feiten
Toepassingsgebied: chemische industrie
Projectjaar: 2021
Omvang: onderzoek van het pompsysteem voor koelwatertoevoer. Installatie van 5 toerengeregelde procespompen incl. regeltechnische optimalisering. Buitenbedrijfstelling van twee drukverhogingspompen.
| Vorige situatie | Geoptimaliseerde situatie | |
| Vermogen [kW] | 5 x 190, vast toerental | 5 x 160, toerenregeling |
| Energiebesparing [%] | - | 66.2 |
| Energieverbruik [kWh/a] | 3,970,000 | 1,343,000 |
| Emissies [t CO₂/a]1 | 1,453 | 492 |
| Stroomprijs [€/MWh] | 50 | 50 |
| Terugverdientijd [jaren] | - | 2.8 |
1 Onderliggende CO₂ emissiefactor voor het Duitse binnenlandse elektriciteitsverbruik: 366 g/kWh
