Op stoomprocessen valt veel geld te besparen
De Nederlandse procesindustrie verbruikt jaarlijks zo’n zeven miljard m3 aardgas voor de productie van stoom ten behoeve van haar productieprocessen. Stookkosten zijn dan ook een zeer forse kostenpost. Circa 20% van het bij de warmteoverdracht gevormde condensaat verdwijnt echter ongebruikt in het riool of vervliegt als dampstoom. Dit warmteverlies komt overeen met zo’n 420 miljoen m3 aardgas: een enorme verliespost.
Het optimaliseren van het rendement van uw stoomsysteem levert dan ook al snel een substantiële besparing op. Datzelfde geldt overigens voor het vergroten van de kennis van stoomtechniek onder uw medewerkers. Meer stoomkennis resulteert immers in een efficiënter en veiliger stoomproces en een hoger rendement. En dus in lagere kosten. De praktijk wijst uit dat er op beide fronten nog heel wat winst valt te behalen.
Een stoomketel rendeert zelden optimaal
Een optimaal functionerende stoomketel heeft een rendement van zo’n 85%, maar die waarde wordt vaker niet dan wel behaald, onder meer door:
- een slechte voorbehandeling van het ketelvoedingswater;
- een onjuist ingestelde brander;
- het onvoldoende spuien van de ketel.
Dit laatste veroorzaakt inwendige vervuiling van de ketel: het vuil slaat neer op het verwarmde oppervlak, waardoor de vlampijpen en de vuurgang worden bedekt met een isolerende laag. Hierdoor is aanzienlijk meer energie nodig om de gewenste temperatuur te bereiken.
Automatisch spuien
Conclusie: onvoldoende spuien verlaagt het rendement en verhoogt de kosten. Door automatisch te spuien, voorkomt u ketelvervuiling. Wél is het daarbij van cruciaal belang dat de kwaliteit van het ketelwater – met name het zoutgehalte – goed wordt bewaakt. Zouten dikken het ketelwater namelijk in en slaan vervolgens neer op de vlampijpen en de vuurgang. Aangezien het zoutgehalte de geleidbaarheid bepaalt, kunt u met een regeling op basis van geleidbaarheid het zoutgehalte in het water heel nauwkeurig meten en controleren. Door het ketelvoedingswater op deze wijze goed voor te behandelen en de waterkwaliteit regelmatig te monitoren, kunt u het spuiverlies minimaliseren.
Optimaliseren stoomproces vergt integrale aanpak
Voor het optimaliseren van het rendement van uw stoomproces dient de situatie in het ketelhuis én daarbuiten te worden beoordeeld, evenals het proces waarin de stoom wordt gebruikt. In theorie kunt u op elk van deze aspecten winst behalen.
Maatregelen in het ketelhuis
- Economiser
Laten we eerst eens kijken naar het verbrandingsproces in uw ketelhuis. Bij het verstoken van 1 m3 aardgas komt ruim 10 m3 aan rookgassen vrij. Rookgassen bestaan vooral uit waterdamp die vrijkomt tijdens de verbranding en zijn behoorlijk heet: ze verlaten de stoomketel doorgaans met een temperatuur die zo’n 40°C boven de stoomtemperatuur ligt. In een stoomketel van 10 bar bedraagt de stoomtemperatuur circa 180°C en die de rookgastemperatuur dus circa 220°C. Ze bevatten dan ook veel warmte-energie. U kunt deze (gratis) energie benutten door het ketelvoedingswater met een economiser voor te verwarmen voordat het in de ketel wordt gevoerd. De economiser reduceert de rookgastemperatuur tot zo’n 120°C en dat levert bij een rendementsverbetering van 1% per 20°C temperatuurverlaging circa 5% extra rendement op. Dit is overigens alleen mogelijk indien uw stoomketel een capaciteit van minimaal 5 ton stoom per uur heeft én er in uw proces voldoende ketelvoedingswater beschikbaar is om te verwarmen.
- Rookgascondensor
Zet u – behalve een economiser – ook een rookgascondensor in, dan kan de rookgastemperatuur verder worden gereduceerd tot het dauwpunt (circa 58°C). Dat levert nóg een 3% extra rendement op, waarmee uw totale rendementsverbetering al circa 8% bedraagt!
- Flashstoom
Tot slot kunt u – afhankelijk van het systeemtype – het ketelrendement nóg verder optimaliseren door met een flash-vat warmte uit het ketelspuiwater terug te winnen. De hierbij vrijkomende stoom kunt u namelijk gebruiken in de ontgasser, terwijl u met het warme condensaat bijvoorbeeld het suppletiewater kunt voorverwarmen. Is uw stoomketel voorzien van een automatische spui, dan is deze optie zeker het onderzoeken waard. Afhankelijk van het type ketel en soort bedrijf kunt u er namelijk nóg eens 0,5% rendementsverbetering mee realiseren, wat uw totale besparingspotentieel op 8,5% brengt. Ook deze optie is echter alleen toepasbaar beschikbaar indien uw stoomketel een capaciteit van minimaal 5 ton stoom per uur heeft.
- Brander instellingen
Bedraagt de capaciteit van uw stoomketel minder dan 5 ton, dan kan het nog nuttig zijn om de instellingen van de brander – en dan met name het percentage luchtovermaat – te optimaliseren. Ideaal is een luchtovermaat van 10%. Groter is niet zinvol, want de extra hoeveelheid lucht doet niet mee aan de verbranding en wordt dus zinloos opgewarmd. En dát kost uiteraard extra energie.
Maatregelen buiten het ketelhuis
- Goede isolatie
Omdat opgewekte stoom via een leidingstelsel naar de verbruikers wordt getransporteerd, kunt u ook buiten het ketelhuis de nodige kostenbesparingen realiseren. Allereerst door de controleren of de stoomleidingen goed zijn uitgelegd en of uw systeem goed is geïsoleerd. Een goed geïsoleerde leiding straalt namelijk tot 80% minder warmte uit dan een niet-geïsoleerde leiding. Daarnaast is het belangrijk om ook appendages en flenzen te isoleren. Dat laatste wordt nogal eens verzuimd en dat is zonde, want 1 kW energieverlies kost bij continubedrijf jaarlijks circa 1.243 m3 extra aan aardgas.
- Adequate condensaatafvoer
Ook moet de capaciteit van het systeem worden gewaarborgd door in de leiding om de 30 meter een condenspot op te nemen die het condensaat adequaat afvoert. Uiteraard moet het condensaat bij voorkeur worden hergebruikt.
- Lekke condenspotten opsporen
Daarnaast moet regelmatig worden gecontroleerd of de condenspotten goed functioneren. Uit de praktijk blijkt namelijk dat in een stoomsysteem dat drie tot vijf jaar niet is gecontroleerd 15% tot 30% van de condenspotten defect is en gemiddeld 25% van de condenspotten stoom lekt. En dát leidt tot grote stoomverliezen. Zo kan een lekke condenspot – ongeacht fabricaat of type – per jaar 45 ton extra CO2 uitstoot veroorzaken en tot € 3.000,- aan stoom verspillen! Het opsporen van lekkages met een jaarlijkse condenspotsurvey – of beter nog: permanente lekdetectie – verdient zichzelf dan al binnen een paar maanden terug.
Maatregelen in uw processen
Tot slot bieden ook processen die stoom gebruiken voor indirecte verwarming via warmtewisselaars besparingskansen. De stoom geeft hierbij zijn warmte-energie via een metalen wand af aan het te verwarmen product. Het condensaat dat daarbij vrijkomt, wordt afgevoerd via condenspotten en via een retourleiding teruggeleid naar het ketelhuis. Net na de warmtewisselaar kan de restwarmte in het condensaat worden gebruiken om flashstoom te maken ten behoeve van voorverwarming van het product. In het ketelhuis kan het condensaat vervolgens – zonder voorbehandeling – worden hergebruikt als ketelvoedingswater. Dankzij de nog steeds aanwezige restwarmte in het condensaat is bovendien veel minder energie nodig om het water weer op de gewenste temperatuur te brengen.
Stoomkennis is onmisbaar
U ziet: er zijn tal van technische mogelijkheden om uw stoomprocessen te verbeteren, uw stoomsysteem veiliger te maken en het rendement ervan te optimaliseren. Onze stoomspecialisten zijn u hierbij graag van dienst. Om het beste resultaat te bereiken, is echter ook bij de gebruikers binnen uw bedrijf stoomkennis nodig. En juist aan die specifieke kennis ontbreekt het steeds vaker. De man in het ketelhuis is niet meer: zijn taken zijn overgenomen door goedwillende productiemedewerkers met – helaas – onvoldoende affiniteit en relatief weinig kennis van stoom. Het is dan ook zaak om deze stoomkennis op een aanvaardbaar niveau te brengen. Zeker voor de beheerder van uw stoomketelhuis is een adequate opleiding een must.
Als autoriteit op het gebied van stoomtechniek helpt ERIKS u hierbij graag, onder meer met de volgende praktijkgerichte cursussen:
Eric Kanaar
Product manager Stoom
Wij helpen u graag verder
Know+How Hub
Blijf altijd op de hoogte met onze laatste blogs, nieuws en cases.
