Endre søk
RefereraExporteraLink to record
Permanent link

Direct link
Referera
Referensformat
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annet format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annet språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Reduktion av växthusgasutsläpp och återvinning av spillvärme inom kemisk processindustri: Alternativa systemlösningar för värme-, ång- och elproduktion vid Akzo Nobel Adhesives AB
Karlstads universitet, Fakulteten för hälsa, natur- och teknikvetenskap (from 2013).
2018 (svensk)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 poäng / 30 hpOppgaveAlternativ tittel
Reduction of greenhouse gas emissions and waste heat recovery in chemical process industry : Alternative system solutions for heat, steam and power generation at Akzo Nobel Adhesives AB (engelsk)
Abstract [sv]

Förbränning av fossila bränslen ökar halten av växthusgaser i atmosfären och jordens naturliga växthuseffekt förstärks. Europeiska Unionen har satt upp energi- och klimatmål för att minska växthusgasutsläppen med 80-95 % i jämförelse med år 1990. 

På Akzo Nobel Adhesives AB i Kristinehamn används idag ånga till produktionsprocesser och till att värma vatten och fabrikens lokaler. Ångbehovet tillgodoses delvis med oljedrivna ångpannor vilket årligen resulterar i 3000 ton CO2. På siten finns även energirika spillvärmeflöden i form av överskottsånga, högtempererade rökgaser och restvatten från kylningsprocesser. Koncernen AkzoNobel har själva ett internt, internationellt mål att bli koldioxidneutrala och använda 100 % förnybar energi innan 2050. Användandet av fossila bränslen är något som måste fasas ut för att nå detta mål. Bruket av olja i kombination med den stora mängden spillvärme som släpps ut i miljön är två faktorer som kräver åtgärder om koncernen även skall vara med och bidra till att uppnå Europeiska Unionens energi- och klimatmål. 

Syftet med det här examensarbetet var därför att se över Kristinehamnsfabrikens ångschema och kartlägga energirika spillvärmeflöden för att utifrån det undersöka alternativa lösningar som helt eller delvis skulle ersätta ångproduktionen från de fossileldade ångpannorna. De åtgärder som undersökts är alternativ ångproduktion, alternativa metoder för uppvärmning och elproduktion in situ. Alternativa systemlösningar har studerats var för sig och i utvalda kombinationer som grundar sig i ett framtaget beslutsträd. Systemlösningarna bedömdes utifrån kostnadsreduktion, reducerad mängd CO2-emissioner samt andel återvunnen spillvärme. 

Den systemlösning som resulterar i störst total kostnadsreduktion (4.8 Mkr) är ett byte till träpulvereldad ångpanna, tillgodose värmebehovet med uppgraderat restvatten via värmepump samt producera el med överskottsånga och extra producerad ånga via kondensturbin. Samma systemlösning men med valfritt bränsle till ångpannan (olja eller träpulver) är också det som presterar bäst med avseende på andel återvunnen spillvärme (25.7 GWh). Den systemlösning som har störst total reduktion av CO2-emissioner (6150 ton) är byte till träpulvereldad ångpanna, tillgodose värmebehovet med fjärrvärme samt producera el med överskottsånga och extraproducerad ånga via kondensturbin. Denna systemlösning blir dock årligen dyrare i drift. Alla dessa tre system presterar ännu bättre med integrerad ORC. 

Utifrån resultaten kan en slutsats dras om att när åtgärder vidtages för att återvinna spillvärme ökar den årliga kostnadsreduktionen. En slutsats som också kan dras utifrån denna studie är att enskilda lösningar inte alltid är bättre ur energiflödessynpunkt. Alla kombinationer som tekniskt är möjliga är inte heller lämpliga. Sammanfattningsvis finns goda möjligheter till att reducera den årliga kostnaden, minska det årliga utsläppet av CO2 och återvinna tillgänglig spillvärmeenergi med olika tekniker.

Abstract [en]

Combustion of fossil fuels increases the concentration of greenhouse gases in the atmosphere, and the natural greenhouse effect of the Earth is enhanced. The European Union has set energy and climate targets to reduce greenhouse gas emissions by 80-95% compared with 1990. 

At Akzo Nobel Adhesives AB in Kristinehamn, steam is now being used for production processes and for heating water and factory premises. The steam requirement is partially met with oil-fired boilers, which annually results in 3000 tons of CO2. On the site, energy-rich waste heat flows are also found in form of excess steam, high-temperature flue gases and residual water from cooling processes. The AkzoNobel Group itself has an internal, international goal to become carbon neutral and use 100% renewable energy by 2050. The use of fossil fuels is something that has to be phased out to achieve this goal. The use of fossil fuel in combination with the large amount of waste heat released into the environment are two factors that require action if the Group is also to help and contribute to achieving the European Union's energy and climate goals. 

The purpose of this thesis was therefore to review the steam diagram and chart energy-rich waste heat flows at the Kristinehamn plant to investigate alternative solutions that would replace the steam production from the fossilized boilers in whole or in part. The actions investigated are alternative steam production, alternative methods of heating and electricity generation in situ. Alternative system solutions have been studied individually and in selected combinations based on a decision tree. System solutions were assessed based on cost reduction, reduced amount of CO2-emissions and share of recovered waste heat. 

The system solution that results in the largest total cost reduction (4.8 MSEK) is to switch to a biofueled boiler, to meet the heat demand with upgraded residual water via heat pump, and to produce electricity with surplus steam and extra steam produced through a condensing turbine. The same system solution but with any fuel to the boiler (oil or wood powder) is also the one that performs best with regard to the amount of recovered waste heat (25.7 GWh). The system solution with the largest total reduction of CO2-emissions (6150 tons) is to switch to wood powdered boilers, to meet the heat demand with district heating, and to produce electricity with excess steam and additional produced steam through a condensing turbine. However, this system solution becomes more expensive on an annual basis. All these three systems perform even better with integrated ORC. 

Based on the results, it can be concluded that when measures are taken to recover waste heat, the annual cost reduction increases. A conclusion that can also be drawn from this study is that individual solutions are not always better from an energy-flow perspective. All combinations that are technically possible are also not suitable. In conclusion, there are good opportunities to reduce annual costs, reduce annual CO2 emissions and recover available waste heat energy with different technologies.

sted, utgiver, år, opplag, sider
2018. , s. 76
Emneord [sv]
energisystem, spillvärmeåtervinning, kemisk processindustri
HSV kategori
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:kau:diva-67761OAI: oai:DiVA.org:kau-67761DiVA, id: diva2:1220147
Eksternt samarbeid
Akzo Nobel Adhesives AB
Utdanningsprogram
Engineering: Energy and Environmental Engineering (300 ECTS credits)
Veileder
Examiner
Tilgjengelig fra: 2018-11-09 Laget: 2018-06-18 Sist oppdatert: 2018-11-09bibliografisk kontrollert

Open Access i DiVA

Fulltekst mangler i DiVA

Av organisasjonen

Søk utenfor DiVA

GoogleGoogle Scholar

urn-nbn

Altmetric

urn-nbn
Totalt: 36 treff
RefereraExporteraLink to record
Permanent link

Direct link
Referera
Referensformat
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annet format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annet språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf