12-11-2003 Rol van Novem:
Warmteterugwinning in de verzinkerij
---
Subsidieregeling
Besluit Subsidies Energieprogramma's Lichte Indust (BSELI)
Aard project
Haalbaarheidsproject
Officieel projectnummer
382120/1006
Jaar toekenning
1997
Projectstatus
Afgerond
Uitvoerder 1 Stichting Doelmatig Verzinken (SDV)
Pluimenweg 2
3925 BK Scherpenzeel
Telefoon: 033 2770101
Fax: 033 2770111
Uitvoerder 2 Verzinkerij Johan Vis & Co BV
Distelweg 107-111
1031 HD Amsterdam
Telefoon: 020 - 6368111
Fax: 020 - 6320541
Samenvatting
Twaalf verzinkerijen hebben gezamenlijk een onderzoek uitgevoerd naar
de mogelijkheden om hun energiehuishouding te optimaliseren. Centraal
staat het terugwinnen van warmte uit de rookgassen van de zinkovens.
Het onderzoek resulteert in twee praktische mogelijkheden voor
hergebruik van de rookgaswarmte: verwarming van de
voorbehandelingsbaden en verwarming van lucht voor de drogers.
Voor zinkbaden met een oppervlakte groter dan 10 m² kan een voordeel
worden behaald met de installatie van een heet watercircuit om de
warmte uit de rookgassen te transporteren naar de voorbehandelingbaden
en eventueel naar de drogers. De investering wordt geraamd op
EUR 47.000. De besparing ligt tussen 58.000 en 100.000 Nm³ gas per
jaar per zinkbad, afhankelijk van het oppervlak (10 tot 15 m²). Bij
een gasprijs van EUR 0,13 per Nm³ bedraagt de financiële besparing
EUR 7.500 tot EUR 13.000 per jaar per zinkbad. De terugverdientijd
varieert tussen 3,6 en 6,3 jaar.
De terugverdientijd is feitelijk korter, omdat geen rekening is
gehouden met de aanvullende besparing op de verwarming van lucht voor
de drogers. Tijdens het onderzoek kon dit energiebesparingsvoordeel
niet voldoende nauwkeurig worden vastgesteld, omdat de warmtevraag van
drogers sterk varieert.
Voordelen project
Het uitgevoerde onderzoek toont aan dat:
* Warmte uit de rookgassen van zinkbaden kan worden gebruikt voor de
verwarming van voorbehandelingsbaden. Dit levert een
energiebesparing op tussen 58.000 en 100.000 Nm³ gas per jaar per
zinkbad, oftewel: een besparing van EUR 7.500 tot EUR 13.000 per
jaar per zinkbad. De besparing is gerelateerd aan de oppervlakte
van het zinkbad, die voor dit onderzoek ligt tussen 10 en 15 m².
* De warmte uit de rookgassen kan worden gebruikt voor de verwarming
van lucht naar de drogers. Tijdens het onderzoek is de
energiebesparing echter niet voldoende nauwkeurig bepaald,
waardoor dit voordeel niet kan worden gekwantificeerd.
* Wanneer de warmte uit de rookgassen wordt gebruikt voor de
verwarming van de voorbehandelingsbaden en verwarming van lucht
voor de drogers, dan is de terugverdientijd korter dan 3,6 resp.
6,3 jaar, afhankelijk van de oppervlakte van het zinkbad.
Toepassingsmogelijkheden
Het verzinken van stalen werkstukken vindt plaats bij een temperatuur
van ca. 450 °C. Vanwege de hoge temperatuur van de rookgassen is
hergebruik van restwarmte een aantrekkelijke energiebesparingsoptie.
De resultaten van het onderzoek kunnen worden gebruikt voor
andersoortige processen waar rookgassen met temperaturen boven 400 °C
beschikbaar zijn. Voorbeelden van procesinstallaties zijn:
stoomsystemen, sinter- en emailleerovens, glazuur/steenovens, etc.
Omschrijving bedrijf
De Stichting Doelmatig Verzinken (SDV) behartigt de belangen van 17
verzinkerijen verspreid over Nederland. Het project is uitgevoerd met
de verzinkerij van Johan Vis als pilot bedrijf.
382120_1006_figuur1.jpg Figuur 1. Product wordt
opgehaald uit het zinkbad.
Projectomschrijving
Oude situatie
Het verwarmen van zinkbaden kent een aantal procesbegrenzingen. Voor
het verkrijgen van de metallurgische reactie tussen staal en zink is
een temperatuur van 450 °C vereist, maar stijgt de temperatuur boven
485 °C dan reageert de stalen pan in hoog tempo met het zink.
Afhankelijk van het temperatuurbeheer ligt de levensduur van het
zinkpan tussen 4 uur en 20 jaar. Om zeker te zijn van een
'goede'temperatuurbeheersing wordt extra veel lucht aan de branders
toegevoerd. De schoorsteentemperatuur ligt tussen 500 en 560 °C. Al
met al gaat ongeveer 35% van de warmte verloren met het rookgas.
382120_1006_figuur2.jpg Figuur 2. Verzinkte producten
komen uit de droogkamer.
Nieuwe situatie
Doorzet
Badopp.
Temperaturen
Gasbesparing
Terugverdientijd
1,0
5 70 27 60 32,1 6,9
1,5 10 70 27 60 58,3 5,1
2,0 5 70 27 60 35,5 6,3
2,0 15 70 27 60 84,6 4,4
3,0 10 70 27 60 67,9 4,4
4,0 15 70 27 60 100,4 3,7
Tabel 1. Terugverdientijd afhankelijk van doorzet en badoppervlak.
In de nieuwe situatie wordt de warmte uit de rookgassen teruggewonnen
door een watercircuit te verwarmen voor de verwarming van de
voorbehandelingsbaden en voor verwarming van lucht voor de drogers. De
warmtebehoeften van de voorbehandelingsbaden en van de drogers lopen
echter niet parallel met de beschikbaarheid van de hete rookgassen.
Daarom moet de gehele cyclus van voorbehandelingsbad, fluxbad, zinkbad
tot aan droogkamer, regeltechnisch op elkaar worden afgestemd.
Als uitkomst van de studie wordt bovendien aangeraden om met hoge
droogtemperaturen te werken (100 °C) en een lage verversing toe te
passen. Bij het wisselen van de charge wordt de lucht al voldoende
ververst. Alleen al door geen verversing toe te passen kan 50% of meer
op het droogverbruik worden bespaard.
Energie- en economische gegevens
Economie
In de volgende tabel wordt de operationele situatie voor zinkbaden met
een oppervlak van 5, 10 en 15 m² voorgesteld. De tabel laat zien dat
voor zinkbaden met een oppervlakte groter dan 10 m² een voordeel kan
worden behaald met de installatie van een heet watercircuit om de
warmte uit de rookgassen te transporteren naar de voorbehandelingbaden
en eventueel naar de drogers. Boven de 10 m² wordt de investering
geraamd op EUR 47.000. De besparing ligt tussen 58.000 en 100.000 Nm³
gas per jaar per zinkbad, afhankelijk van het oppervlak (10 tot 15
m²). Bij een gasprijs van EUR 0,13 per Nm³ bedraagt de financiële
besparing EUR 7.500 tot EUR 13.000 per jaar per zinkbad. De
terugverdientijd varieert tussen 3,6 en 6,3 jaar, afhankelijk van de
toepassing.
vlakje.jpg Figuur 3. Terugverdientijd afhankelijk van doorzet en
badoppervlak.
Technologie
De technologie die nodig is om de warmte terug te winnen uit de
rookgassen is conventioneel. Om het heetwatersysteem toe te passen is
nodig: warmtewisselaar, rookgasventilator, pomp, rookgaskanalen,
leidingwerk en regelapparatuur. In de volgende figuur is het schema
weergegeven.
schema1_klein.jpg Schema 1. Hergebruik van warmte uit de afgassen
van het zinkbad voor verwarming van de voorbehandelingsbaden en
verwarming van lucht voor de drogers.
Energiebesparing
Met het heetwatercircuit en de verwarming van de lucht voor de
droogkamer wordt een belangrijk deel van de warmte uit de rookgassen
hergebruikt, zoals hierboven is berekend. Een andere optie is het
afdekken van de zinkbaden, wanneer zij niet in bedrijf zijn. Uit de
berekeningen komt naar voren dat onafhankelijk van zinkbadoppervlak en
onafhankelijk van doorzet, het afdekken van het zinkbad de
terugverdientijd verbetert met 1 tot 3 jaar. Hierbij moet wel worden
aangetekend dat deze verbetering alleen geldt voor verzinkerijen waar
het beitsproces plaatsvindt bij 0°C. Wanneer het beitsen gebeurt bij
27°C, zoals in de tabel 1 is aangegeven, dan is er geen voordeel.
Overheidssteun
Het project is gehonoreerd als haalbaarheidsproject binnen het
BSE-programma 'Lichte Industrie'. De toegekende subsidie is EUR
40.363. Dit is 70% van de subsidiabele projectkosten: EUR 57.670.
Summary
Twelve galvanizing companies have conducted a survey how to optimize
their energy consumption. The objective has been the recovery of heat
from the flue gases coming from the galvanizing furnaces. The
investigation results in two practical possibilities for reusing the
heat of the flue gases: the heating of bathes for pre-treatment and
the heating of air for the dryers.
The installation of a hot water circuit for transporting the heat from
the flue gases to the bathes for pretreatment, provides an advantage
in case the surface of the galvanizing bath is larger than 10 m². The
investment is estimated on EUR 47,000. The saving lies between 58,000
and 100,000 Nm³ natural gas pro year pro galvanizing bath. This
depends on the surface of the bath: 10 tot 15 m². If we calculate with
a gas price of EUR 0.13 pro Nm³, the financial saving amounts to EUR
7,500 up to EUR 13,000 pro year pro galvanizing bath. The pay-back
time varies between 3.6 and 6.3 years.
Actually, the pay-back time will be shorter because the additional
saving by heating the air for the dryers has not yet taken into
account. During this survey the advantage of energy conservation for
the dryers could not be confirmed sufficiently, because the demand for
heat by the dryers fluctuates strongly.
---
Overige gegevens
Primaire sector
285
Oppervlaktebehandeling en overige metaalbewerking
Secundaire sector
28
Vervaardiging van produkten van metaal (excl. machines en
transportmiddelen)
Techniek
D00
Algemeen of overig
E03
Warmte wisselaar installaties