Herbstfachforum 2007 der AGI- Arbeitskreise

Präsentation zum Thema: "Herbstfachforum 2007 der AGI- Arbeitskreise"—  Präsentation transkript:

1 Herbstfachforum 2007 der AGI- Arbeitskreise
Erstellung von Berechnungstools für das Prozess- und Raumluftwärmekonzept von Papiermaschinen Gabriela M. Mangold Herbstfachforum 2007 der AGI- Arbeitskreise Industriepark Wolfgang GmbH, Hanau

2 Inhaltsverzeichnis Š Prozess der Papierherstellung und Systemgrenzen
Š Berechnungsprogramm Š Anwendung am Beispiel Papierfabrik Spanien 1

3 Papiererzeugungsprozess
Gabriela M. Mangold Inhaltsverzeichnis Ÿ Papiererzeugungsprozess Ÿ Übersichtsverlauf der Papiererzeugung Quelle Voith Papiererzeugungsprozess

4 Prozess der Papierherstellung (Systemgrenze)
Übersicht Papierfabrik Papierherstellung Papiertrocknung Strom- und Wärmebedarf Papiererzeugung Systemgrenze Š Halbstofferzeugung Š Stoffaufbereitung Š Papiermaschine Klein -Holz wird in einer chemischen Flüssigkeit gekocht Chemikalienrückgewinnung unter thermischer Nutzung (Kaustifizierung) Zellstoff wird gebleicht Zellstoff wird zu Papier bearbeitet

5 Übersichtsverlauf der Papiertrocknung
Prozess der Papierherstellung Übersicht Papierfabrik Pressepartie Trockenpartie Papierherstellung Papiertrocknung Strom- und Wärmebedarf Papiererzeugung Stoffauflauf 5 4 Siebpartie Sortierer Aufrollung Stoff- zentrale 1 3 2 Glättwerk Stoff- fänger Ansicht Papiermaschine Quelle: Voith 2 1 3 4 5 100 m Š Faserverteilung auf gesamte Siebbreite Š Entwässerungsprozess durch mechanischer Druck Š Trocknungsprozess mittels Dampfzylinder und Heißluft Š Veredelung und Restfeuchtenentzug

6 Abbildungen der Anlagen bei der Papiererzeugung
Ventilations- und Trocknungssystem in der Trockenpartie Š Siebpartie Š Druckpartie Š Trockenpartie Š Infrarot-Trockner Š Lufttechnische Anlagen

7 Erstellung Ÿ Zielsetzung  Berechnungsprogramm Gabriela M. Mangold
Inhaltsverzeichnis Erstellung des Berechnungsprogramms Ÿ Zielsetzung  Berechnungsprogramm Erstellung

8 Erstellung des Berechnungsprogramms
Ÿ Excel-Tools für die Prozess- und Raumluftwärmekonzepte von Papiermaschinen aus dem Papiertrocknungsprozess zu erstellen, vervollständigen und optimieren. Ÿ Das Berechnungsprogramm gibt Hilfestellung bei der Bewertung von Papiermaschinen (Trockenpartie), lufttechnischen Anlagen (Zu- und Abluftsysteme) und Raumluftsystemen (Temperatur und Feuchte der Halle und der Hallenzwischendecke). Ÿ Identifikation von Quellen und Senken der Abwärmepotentiale, insbesondere die effiziente Nutzung der Niedertemperaturabwärme, die ungenutzt über das Abluftsystem der Papiermaschinen verlässt. Ÿ Optimierungsmöglichkeiten der Trockenpartie und der lufttechnischen Anlagen im Umfeld der Trockenhaube. Ÿ Ermittlung von maximalen (theoretischen) Einsparpotenzialen im Jahr. Zielsetzung Berechnungstools

9 Berechnungsprogramm Erstellung Berechnungsprogramm Zielsetzung
Vorgehensweise Berechnungstools Trocken partieanalyse Zylinder Papierbahn Taschenfeuchte und Bespannungen Lufttechnische Anlagen Nullpunktlinie Haubenbilanz Zuluftströme Abluftströme Soll-Zustand Ist-Zustand Wärmeverluste in Luftleitungen U-Werte Ermittlung Dämmung von Luftleitungen Abkühlung der Luft Wärmestrom Bauphysik der Trockenhaube Taupunkt in der Haube und um die Haube Wärmeverluste der Haube Zwischendecke der Zwischendecke Wärmeverluste Taupunkt Literatur Standard-Szenario Thermodynamische Prozesse Luftmischung Lufterhitzer mit Dampf WRG Luft/Luft WRG Luft/Wasser Stoffdaten Thermodynamischer Zustand der Luft A U + FO Trockenpartie Papierbahntemperatur Taschenfeuchte w Zylindertemperatur Nullpunkt

10 Berechnungsprogramm Gabriela M. Mangold Ÿ Berechnungsprogramm starten
Berechnungsprogramm

11 Anwendung des Berechnungsprogramm
Gabriela M. Mangold Inhaltsverzeichnis Papierfabrik Spanien 1 Ÿ Ziele  Untersuchte Kriterien  Zustandsanalyse und Maßnahmen Anwendung des Berechnungsprogramm

12 Papierfabrik Spanien 1 Papierfabrik Spanien 1 Ziele Einsparpotenziale in der Lüftungs- und Haubentechnik und deren Komponenten aufzudecken und auszuwerten und die optimale Nutzung der Abwärme, um den Prozess- und Raumluftwärmebedarf zu senken.  Ablufttemperaturen und –volumenströmen  Zulufttemperaturen und –volumenströmen  Messung der Anlagenleistungen Druck, elektr. Leistungsbedarf mit Soll/Ist-Vergleich.  Zustand der Anlagen  Verdampfungsmenge Soll/Ist-Vergleich  Feuchtegehalt der Papierbahn  Kontrolle und Auswertung von existierenden WRG-Systemen  Hallentemperatur und –feuchte  Temperaturen der Hallenzwischendecke Untersuchte Kriterien Zustandsanalyse

13 Papierfabrik Spanien 1 PM 1 / PM2
Lufttechnische Anlagen PM1 Abwärmepotenziale Folgende Abwärmepotenziale werden ungenutzt an die Umwelt abgegeben: M ,5°C/19,4% kg/h M °C/25% kg/h Streichmaschine EO °C/3,7% kg/h EO °C/1,4% kg/h IR Trockner M °C kg/h Trockenhaube

14 Papierfabrik Spanien 1 Hallenzwischendecke
+ 88.000 kg/h 84°C Dampf 2,5 bar Dampf 6 bar kg/h 21°C AU 65°C Dachventilatoren 6 Einheiten je m³/h TELA POPE E-25 Zustandsanalyse Hallenzwischendecke Zwischendecke Oberflächentemperatur ~60°C Zuluftkanal für die Zwischendecke

15 Papierfabrik Spanien 1 Hallenzwischendecke
NT Partie AU 21°C kg/h FO EO2 53 153°C kg/h EO2 43 118°C kg/h M1 559 72,5°C kg/h M1 570 94,4°C kg/h M1 478 200°C kg/h 109°C kg/h PM 1 PM 2 kg/h + ceiling 240°C kg/h M2 214 kg/h Nicht in Nutzung Coater IR Trockner 60° C TELA POPE E-25 Zwischendecke Oberflächentemperatur 40°C Neue Trennwand in der Zwischendecke Oberflächentemperatur 45°C T/C Ziele Untersuchte Kriterien Zustandsanalyse Maßnahme 286 k€/a Dampfeinsparungen MWh/a Einsparungen Investitionen Amortisation 372 k€/a 1,3 a.

16 x x x x (x) (x) x x x x x Einsparungen Dampf MWh/a (314 k€/a) ~10,5% des jährlichen Bedarfs ( MWh/a) Einsparungen Strom MWh/a (10,7 k€/a) ~ 0,16% des jährlichen Bedarfs ( MWh/a)

17 Zusammenfassende Betrachtung
Berechnungsprogramm  Handlungsempfehlung beschränkt auf die Nutzung der Zu- und Abluftsysteme im Bereich der Trockenpartie.  Externe Nutzung (Fernwärme) oder Erzeugung von Kälte ist möglich. (Erweiterung des Programms auf Wärmepumpen, Kältemaschinen und Wasser/Wasser WRG).  Erstellung und Berechnung von Szenarien.  Erstellung von Einsparkonzepten. Trotz der Hilfe, die dieses Programm bietet, bleibt die eigentliche Ingenieurarbeit, aus den ermittelten Werten und den durchgerechneten Szenarios, die richtige Lösung für jede Papiermaschine zu finden, erhalten.

18 Papier mit Verantwortung
Danke.