Kosten-Optimierungen in der Dampf- und Kondensat-Bewirtschaftung

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1 Kosten-Optimierungen in der Dampf- und Kondensat-Bewirtschaftung

2 2 Verbessern Sie Ihre Energie-Bilanz

3 Inhaltsverzeichnis Seite Umweltfreundlicher und wirtschaftlicher Betrieb von Dampf-Systemen 5 Möglichkeiten für wirkungsvolle Kosten-Einsparungen Undichte Kondensatableiter 6 Unisolierte Armaturen 8 Schlechte Dampfübertragungswerte (Dampf-Qualität) 10 Prozess-Optimierungen Verhinderung von thermischen und hydraulischen Druckschlägen 12 Optimierung der Kondensat-Rückführung 13 Rückgewinnung von Entspannungsdampf (Brüdendampf) 14 Seminare Energie-Technik 15 Sortiments-Übersicht Franz Gysi AG 16 Unsere technischen Dienstleistungen 18 3

4 4 Erhöhen Sie die Anlagen-Lebensdauer

5 Umweltfreundlicher und wirtschaftlicher Betrieb von Dampf-Systemen Der schonungsvolle Einsatz von Ressourcen und die damit in Verbindung stehende bestmögliche Minderung von Emissionen stehen weltweit auch auf der politischen Traktandenliste. Das Kyoto-Protokoll von 1997 hat in vielen Ländern gesetzliche Regelungen in Bezug auf Emissions-Minderung nach sich gezogen. Nationale Konzepte zur Reduktion von sogenannten Treibhausgasen sind in vielen Ländern mit regulierenden Massnahmen in die Gesetzgebung eingeflossen. In der Schweiz werden Unternehmen mit entsprechenden Einsparungs-Zielen durch den Bund und die Energie- Agentur der Wirtschaft (EnAW) beraten, gefördert und überwacht. Unsere Ingenieure beraten Sie vor Ort und erarbeiten für Sie Lösungsvorschläge für Dampf- und Kondensat-Probleme Die Konzepte zur Einsparung von Energie und zur Minderung von Schadstoff-Emissionen in die Umwelt sind nicht nur sinnvoll und nachhaltig; die Industrie erhält durch diese Optimierungs-Konzepte auch wirtschaftliche interessante Anreize. Dampf-und Kondensat-Prozesse sind technisch komplex. In dieser Broschüre finden Sie Lösungs-Vorschläge für die Umsetzung Ihrer Energie-Sparziele. Unsere Dampf- Spezialisten unterstützen Sie gerne beim Aufzeigen von Energiespar-Potential und helfen Ihnen bei der Ausarbeitung von Lösungsvorschlägen. Wir bieten Ihnen eine umfassende technische Beratung bei der Auswahl von geeigneten Produkten und Fertiglösungen, sowie bei der Schulung und der Ausbildung Ihrer Mitarbeitenden. Wir sind für Sie da! FRANZ GYSI AG Ihre Dampf-Spezialisten 5

6 Möglichkeiten für wirkungsvolle Kosten-Einsparungen Undichte Kondensatableiter Problem Defekte, undichte Kondensatableiter verlieren ungehindert Frischdampf und stellen eine überaus ernstzunehmende Verlustquelle dar. Ein undichter Kondensat-Ableiter, der ungehindert Dampf abbläst, kann einen Energieverlust von mehreren Tausend Franken pro Jahr bedeuten. Man kann sich vorstellen, welche Geldbeträge bei einer schlecht gewarteten und nicht überprüften Anlage verlorengehen. Einsparungs-Beispiel: Eine Anlage wurde nach 10 Jahren erstmals überprüft. Von 189 Kondensatableitern waren 53 Stück undicht. Die undichten Kondensatableiter wurden darauf hin ersetzt. Folgendes Resultat wurde erzielt: Welche der eingesetzten Ableiter sind nicht mehr dicht und verlieren Dampf? Einsparungen: Fr Investition: Fr Amortisationsdauer: 5 Monate Nebst der beträchtlichen finanziellen Einsparung konnte auch kg CO 2 eingespart werden. Lösung Mit einer verlässlichen Kondensatableiter-Überprüfung sparen Sie Kosten und reduzieren die CO 2 -Emissionen ihrer Anlage. Defekte Ableiter erhöhen die Kondensat-Temperatur und verändern somit ebenfalls die physikalischen und hydraulischen Verhältnisse des gesamten Systems. Kondensatableiter kann man auf zwei verschiedene Arten überprüfen: Manuelle Mess-Methode (punktuelle Messungen) Für die manuelle Überprüfung ist geübtes Personal und ein geeignetes Messgerät notwendig. Die Messungen müssen in regelmässigen Abständen durchgeführt werden, damit eine allfällige Leckage rechtzeitig erkannt werden kann und keine allzu grossen finanziellen Einbussen bewirkt. Elektronische Echtzeit-Mess-Methode (kontinuierliche Messungen) Bei Kondensatableitern, die für eine Untersuchung schlecht zugänglich sind oder bei Leckage ein sehr hoher Dampfverlust in Kauf genommen werden muss, ist eine Echtzeit-Überwachung die richtige Lösung. Durch die permanente 24/7-Überwachung wird eine Leckage sofort bemerkt und kann umgehend behoben werden. 6

7 Unsere Dienstleistung Ihr Vorteil Manuelle Überprüfung der Kondensatableiter auf Ihrer Anlage Unsere Spezialisten kommen auf Ihre Anlage und überprüfen alle Kondensat ableiter sämtlicher Typen und Marken. Die Ableiter werden auf Funktion und Wirksamkeit getestet, katalogisiert und von uns in das Kondensat-Management System STEAMSTAR eingegeben. Sie erhalten einen fertigen Bericht mit allen Auswertungen, welche für Ihr Energie-Management wichtig sind. (Einsparungen der Energieträger, Reduktion der CO 2 -Emissionen) Manuelle Überprüfung mit Ultraschall- Messgeräten Elektronische Echtzeit-Überprüfung Für eine kontinuierliche Überwachung bietet Armstrong mit dem System INTELLI- GENT MONITORING TYP AIM ST5700 eine Wireless-Technologie zur effizienten Überwachung und Prüfung von Kondensatableitern. Mit dem AIM ST5700 werden die Betriebsbedingungen eines Kondensatableiters überwacht, um Probleme, die den laufenden Betrieb Ihrer Anlage gefährden könnten, rechtzeitig zu erkennen. Das AIM ST5700 erkennt potenzielle Probleme (z. B. verstopfte oder undichte Kondensatableiter), welche Anlagenausfälle, Produktverlust oder Sicherheitsrisiken zur Folge haben können. Anhand der sofortigen Fehlerbenachrichtigung kann die Problemursache sofort detektiert werden, sodass das Risiko von Produktionsverlusten minimiert und der Energieverbrauch gesenkt werden. Elektronische, kontinuierliche Messung mit dem AIM -System von Armstrong Analyse und Berichterstattung Die Software SteamStar ist ein wertvolles Analyse-Tool und ein hilfreiches Softwareprogramm für Ihre Dampfenergie-Bewirtschaftung. Wir verwalten für Sie die Kondensatableiter-Datenbank. Mit Ihrem Passwort können Sie rund um die Uhr Ihre Kondensat-Management- Daten abrufen. Wir sprechen mit Ihnen das Prüf-Intervall ab und ergänzen nach erfolgter Kondensatableiter-Überprüfung die Datenbank mit den neu aufgenommenen Messresultaten. Mit dem SteamStar -Report können Sie jederzeit über das Energiespar-Potenzial und über die CO 2 -Einspar-Möglichkeiten auf Ihrer Anlage Auskunft geben. Auch können die im SteamStar gesammelten Daten von der EnAW für die PINCH-Analyse verwendet werden Die Datenbank SteamStar liefert alle wichtigen Auswertungen wie Kosten-Einpsarungsmöglichkeiten und CO 2 -Einsparungs-Potential 7

8 Möglichkeiten für wirkungsvolle Kosten-Einsparungen Unisolierte Armaturen Problem Aus Kostengründen wird oft auf die Isolation von Übergangsflanschen oder Armaturen verzichtet. Unisolierte Armaturen verursachen jedoch einen Energieverlust, der vielfach unterschätzt wird. Hierzu folgender Vergleich: Bild: Wärmeverlust mit Wärmebild-Kamera festgehalten. Wie hoch ist Ihr Spar-Potential pro Jahr, wenn Sie Ihre Armaturen isolieren? Einsparungs-Beispiel Der jährliche Wärmeverlust wird anhand des Temperaturunterschiedes zwischen der nicht isolierten Armatur und der Umgebungstemperatur berechnet und in Litern Heizöl ausgewiesen. Annahme für das Rechenbeispiel: Betriebsstunden p.a Gesamt-Anlagenleistung 80 % Armatur 1 Absperrventil, PN 25, DN 100 Temperatur-Differenz Heizölkosten ( ) 160 C Fr pro 100 Liter Calonat Isoliermatten amortisieren sich in kürzester Zeit. Ergebnis: Jährlicher Energieverlust Jährliche Einsparungs-Potential bei Isolation von 1 Ventil PN 25, DN Liter Heizöl ca. Fr Preis für eine Isoliermatte dieser Grösse Fr Amortisationsdauer 3-1/2 Monate 8

9 Lösung Mit der auf das Rohrleitungsstück, den Flansch oder auf die Armatur angepassten Isoliermatte können je nach Durchmesser und der Einsatzdauer mehrere hundert Liter Heizöl pro Jahr nachweislich eingespart werden. Für das Anbringen der Isolationen sind keine Fachkenntnisse nötig. Die Montage oder Demontage kann von einer Person durchgeführt werden. Mit CALONAT-Isoliermatten sparen Sie Heizenergie in beträchtlichem Umfang Unsere Dienstleistung Ihr Vorteil Unsere Spezialisten kommen auf Ihre Anlage und bestimmen die benötigten Isolations-Matten. Spezielle Formen mit speziellen Abmessungen werden von uns vor Ort ausgemessen und kundenspezifisch im Werk für Sie hergestellt. Unsere Fachleute messen die zu isolierenden Teile aus und sorgen dafür, dass die Isolations-Matten passgenau bei Ihnen angeliefert werden 9

10 Möglichkeiten für wirkungsvolle Kosten-Einsparungen Schlechte Dampfqualität (Reduzierte Wärmeübertragungsfähigkeit) Problem Die Qualität des Dampfes ist ein Schlüssel-Faktor. Ist der Wasseranteil im Dampf hoch, so erhalten Sie wohl die volle Masse (Gewicht), können aber nicht die höchstmögliche Energie aus dem Sattdampf entziehen. Ist der Dampf überhitzt, so muss er zuerst abkühlen um dann kondensieren zu können. Beim Abkühlen wird jedoch nur ein Bruchteil der Energie an den Wärmetauscher abgegeben. Wie hoch ist der Energieinhalt Ihres Dampfes? Produzieren Sie den von Ihnen benötigten Dampf selbst oder beziehen Sie diesen von einem externen Lieferanten? Bei einem Fremd-Zukauf erfolgt die Abrechnung in den meisten Fällen pro bezogene Tonne Dampf; Doch wie hoch ist der Wärmeübertragungsgrad dieser Tonne Dampf? Wieviel effektive Energie erhalten Sie wirklich? Lösung Die Dampfqualität kann mit dem Gerät QM-3 von Armstrong kontinuierlich gemessen werden. Die Messungen erfolgen schnell und einfach. Verletzungsgefahren durch austretenden Dampf werden vollständig eliminiert. Die Messresultate können über eine Schnittstelle auf das firmeninterne IT-Netz übertragen werden, wo sie gespeichert und ausgewertet werden können. Die Messgenauigkeit liegt bei +/- 1%. Durch die kontinuierlichen Messungen können Sie schnell reagieren und die effektiven Dampfkosten senken. Die Dampf-Qualitätsmessung QM-3 Einsparungs-Beispiel Druck Temperatur Dampfmenge Enthalpie Sattdampf Enthalpie bei x=0.9 (10 % H 2 O-Anteil) Differenz Entgangene Leistung Umrechnung kwh/jahr Umrechnung in kg Sattdampf 7 bar ü 170,4 C t/jahr kj/kg kj/kg 212 kj/kg kj/jahr kw/h/jahr kg/jahr Dampfkosten pro Tonne ca. Fr. 75. Dampfkosten/Jahr Fr Jährliches Einsparungs-Potential (Zuviel bezahlte Energie-Kosten) Fr

11 Prozess-Optimierungen 11

12 Prozess-Optimierungen Verhinderung von thermischen und hydraulischen Druckschlägen Problem Dampfbetriebene Produktionsanlagen sind meistens organisch gewachsene Systeme. Das heisst, dass im Laufe der Jahre zusätzliche Verbraucher hinzugekommen oder weggefallen sind. Wurde auch Ihr Dampfsystem erweitert? Stellen Sie ebenfalls Schläge vor allem beim Anfahren in Ihrer Anlage fest? Solche Anpassungen führen zu Veränderungen im gesamten Dampfnetz, welche zu bis dahin unbekannten Phänomenen, wie thermischen Druckschlägen und höheren Temperaturen im Kondensatnetz führen können. Trifft «heisses» Kondensat, bei welchem noch eine Nachverdampfung stattfindet auf bereits entspanntes «kaltes» Kondensat, so treten thermische Schläge auf. Die durch die Nachverdampfung gebildeten Blasen fallen schlagartig in sich zusammen und das umgebene Kondensat strömt schnell von allen Seiten gleichzeitig ein und prallt zusammen; es entstehen Implosionen, welche als lautes Hämmern deutlich hörbar sind. Dieses Phänomen wird auch als Kavitation bezeichnet. Die Auswirkungen von Kavitation sind Erosion, respektive Materialabtrag. Treten in Ihrem Dampfsystem Schläge auf, welche Sie nicht zuordnen können? Lösung In einem Thermosiphon-Gerät Typ MTS von ARMSTRONG werden heisses und kaltes Kondensat kontrolliert zusammen geführt. Bei der langsamen Abkühlung des einfliessenden heissen Kondensates wird das Phänomen der thermischen Schläge eliminiert. Das System funktioniert bereits bei einem Temperaturunterschied von 3 C und benötigt keine zusätzliche Pumpe. 12

13 Optimierung der Kondensat-Rückführung Problem Nicht sauber abgeführtes Kondensat im Dampfnetz wird vom Dampf mitgerissen und bleibt an ungünstigen Stellen, wie bei Wärmetauscher oder bei Verteilungen liegen. Schlecht entwässerte Systeme haben einen schlechten Temperatur-Übertragungs-Wirkungsgrad. Weitere Folgen sind hydraulische Druckschläge, welche zu gefährlichen mechanischen Beschädigungen an Rohrleitungen, Verbindungsstellen oder Armaturen führen können. Eine konsequente Rückführung von heissem Kondensat ist für eine verbesserte Energiebilanz unerlässlich. Die im Kondensat enthaltene sensible Wärme bleibt erhalten und kann so wieder genutzt werden. Rückgeführtes Kondensat ist kostenlose Energie! Ist die Rückführung aufgrund der baulichen Situation schwierig, respektive ist im Kondensatsystem mit hohen Gegendrücken zu rechnen, so wird der Einsatz von Kondensatpumpen notwendig. Dabei gelangen elektrische Kreiselpumpen, aufgrund der äusseren Betriebsbedingungen, sehr schnell an ihre Einsatzgrenzen. Lösung Die mechanische Pumpe von ARMSTRONG hat hier bedeutende Vorteile. Die Kondensatförderung wird mittels Treib-Überdruck im System erzwungen, welches mittels eines raffinierten Ventilmechanismus gesteuert wird. Die Materialien sind so ausgelegt, dass auch Temperaturen von über 250 C kein Problem darstellen. Die mechanische Pumpe besitzt eine rein mechanische Förderautomatik, welche mit dem vorhandenen Dampfdruck betrieben wird. Mit einer Kondensat-Rückführung wird der Verbrauch an Energieträger (Öl, Gas, etc.) erheblich reduziert, dadurch wird wiederum der CO 2 -Ausstoss vermindert. Die Energiebilanz der Anlage wird verbessert. Verminderung der Betriebskosten bei Kondensat-Rückführung Rückgeführtes Kondensat heisst auch eine Reduktion an aufbereitetem Kesselspeisewasser. Damit reduzieren Sie den Verbrauch an Wasser und Korrektiv-Chemikalien. 13

14 Prozess-Optimierungen Rückgewinnung der Energie im Entspannungsdampf (Brüdendampf) Problem Im Normalfall wird das anfallende Kondensat in einem grossen Behälter gesammelt und danach zur Wiederverwendung ins Kesselhaus gepumpt. Dabei ist der Druck in den Sammelbehältern atmosphärisch. Der Druckausgleich geschieht mittels einer Steigleitung übers Dach und es ist eine deutliche Dampffahne sichtbar. Beim Entspannen von Dampf auf ein tieferes Druckniveau kommt es aus physikalischen Gründen automatisch zu einer Nachverdampfung im Kondensat. Das heisst, dass durch die Druckverminderung das Kondensat wieder über den Siedepunkt gelangt und so Nassdampf sogenannter Brüdendampf ausgeschieden wird. Wie viel Energie verdampft nutzlos in die Atmosphäre? Lösung Durch sammeln in einem Entspannungsbehälter und einem nachgeschalteten Wärmetauschern ist dies wiederum wertvolle Energie, welche so einfach und effizient zurückgewonnen werden kann. 14

15 Seminare Energie-Technik Die Kursteilnehmer werden in die Dampf-Theorie eingeführt und erhalten eine praxistaugliche Basis und ein tieferes Verständnis für die Materie. Das vermittelte Wissen soll Unterstützung für einen sicheren, wirtschaftlichen Betrieb und einen ordnungsgerechten Unterhalt bieten. Im betriebseigenen Labor, welches eine eigene Kesselanlage beinhaltet, werden die Dampf- und Kondensat-Prozesse analysiert und aufgezeigt. Die Nachteile einer schlechten Kondensat-Entwässerung und die daraus resultierenden Phäno - mene wie zum Beispiel das Entstehen von gefährlichen Zweiphasengemischen werden auf einzigartige Weise durchgespielt. Der explosionsartige Wasserschlag, welcher durch das Zusammentreffen von heissem Dampf und Kondensat erzeugt wird, zeigt das Gefahrenpotential von schlecht ausgelegten Energieverteilungs- Anlagen. Diese physikalischen Prozesse sowie die praktischen Lösungsansätze für diese Probleme werden hinter Glas visualisiert und erklärt. Eine schlechte Kondensat-Entwässerung reduziert den Energie-Wirkungsgrad sehr stark und führt zwangsläufig zu einem kostenintensiven Energieverbrauch. Verschiedene in Glas nachgebaute Kondensat-Ableitungssysteme zeigen die unterschiedlichen technischen Möglichkeiten der Leitungsentwässerung auf. Die Überprüfung von Kondensatableitern, die Messung von Dampfleckagen und die Berechnung von Dampf-Verlustmengen können ebenfalls aufgezeigt werden. Energie-Effizienz und CO 2 -Einsparung sind hier die Ansätze, auf welche die Schulungsteilnehmer trainiert werden. Kurs-Angebot Grundkurs Dampf und Kondensat, Modul 1 Auslegung Dampf und Kondensat, Modul 2 Dauer Eintägiges Seminar Beginn 8.30 Uhr, Schluss ca Uhr Preis Fr inkl. Pausengetränke, Mittagessen und Unterlagen Firmen-Seminare Ab 8 Personen führen wir auch firmeneigene Seminare für Sie durch. 15

16 Sortiments-Übersicht Absperr- und Regel-Armaturen Kugelhähne mit Innengewinde mit Anschweissenden Kugelhähne mit Flanschanschluss Kompakt-Ausführung Entleer- und Entlüftungs-Kugelhähne Mehrwege- Kugelhähne Kükenhähne Absperr-Klappen Absperr-Ventile Keilschieber Plattenschieber Schmutzfänger Sicherheits-Ventile Rückschlag-Armaturen Schauglas-Armaturen Flüssigkeitsstand- Anzeiger ARMSTRONG Dampf-/Kondensatarmaturen Elektronische Kondensat- Überwachung Kondensat-Ableitungs- Einheiten Druckreduzier-Ventile Kondensatkühler Entwässerer und Entlüfter Dampftrockner Wärmetauscher und Warmwasser-Erzeuger Mechanische Kondensat-Heber Elektrisch automatisierte Armaturen Kompakt-Kugelhähne Flansch-Kugelhähne Mehrwege- Kugelhähne Absperr-Klappen Keilschieber Plattenschieber Regel-Ventile Absperr-Ventile Schwenk-Antriebe Regel-Antriebe 16

17 Pneumatisch und hydraulisch automatisierte Armaturen Kugelhähne Mehrwege- Kugelhähne Regel-Kükenhähne Regel-Ventile Stell-Ventile Absperr-Klappen Plattenschieber EVERLASTING Drehschieber Kugelhähne Pneumatik-Antriebe Hydraulik-Antriebe Stellungs-Regler Magnetventile Endschalter und Initiatoren Drosselventil- und Umschaltblöcke Handnotgetriebe Dichtungen und Formteile KLINGER Flachdichtung aus Gummi-/Faserstoffen, PTFE-Materialien und Graphit-Laminaten Kempchen Weichstoffdichtungen mit PTFE- Ummantelung Kempchen Metall-/Weichstoff- Dichtungen Kempchen Profildichtungen aus Metall Kempchen Verschlussdeckel-Dichtungen Kempchen Spezial - dichtungen (Doppeldichtsysteme, Trennblechdichtungen) Kempchen PTFE-Halbzeuge Kempchen Packungen Kolben- und Stangendichtungen, Führungsringe und Abstreifer O-Ringe, X-Ringe und Elastomer-Formteile V-Ringe und Radialwellendichtringe KLINGER konfektionierte Holländer/ Raccordsflachdichtungs-Sortiment KLINGER Dichtungsplatten KLINGER PTFE- Dichtungsband KLINGER Ringschneidegeräte Kempchen Kompensatoren Isoliermaterialien 17

18 Unsere technischen Dienstleistungen Fachmännische Armaturen-Automation Eigene Dichtungs-Fabrikation Armaturen-Reparatur-Service Einregulierung von Armaturen mit Elektro-Antrieben 18

19 Kundenschulungen im eigenen Technik-Ausbildungs-Center Beratung und Erarbeitung von technischen Lösungen vor Ort Energie-Effizienz-Analysen Einstellen und Plombieren von Sicherheitsventilen nach SVTI 19

20 Internet-Service Nebst E-Shop und 3D-Planungsservice bieten wir vielfältige Informationen rund um unser Armaturen- und Dichtungssortiment. Franz Gysi AG Bachstrasse 34 Postfach CH-5034 Suhr Geschäftsbereich Industrie-Armaturen T F zentrale@fgysi.ch Geschäftsbereich Dichtungstechnik T F sealing@fgysi.ch