Energieeffiziente Trockenpartie Möglichkeiten zur Beeinflussung Jubiläumstagung 2009, Gernsbach Roland Mayer Übersicht Thema Energie Vergleich der Trocknungsverfahren Einflüsse auf den Energiebedarf in der Trockenpartie Konkrete Möglichkeiten zur Verbesserung 1
Über 50 % der Produktionskosten sind Ressourcen- und Energiekosten Gesamtkosten: 500 /t, davon Energie: 75 /t Kapitalkosten 30 % Fasern 25% Neue ressourcenschonende Wege sind notwendig! Personal 12 % Chemie 7% Weitere Innovationen! Energie 15 % Sonstiges 11 % Reststoffentsorgung, Wasser, etc. Zeitungsdruck Papierfabrik 2007 (Deutschland) Source: J.Pöyry 2007 Energieeffiziente TP_GernsbachTagung2009 / Roland Mayer 2009-06-18 3 Aufteilung des Energiebedarfs in einer PM Beispiel Zeitungsdruck-PM Energiebedarf (GWh/a) 300 250 200 150 100 50 0 Konstantteil + Former Strom Dampf Presse (TandemNFP) 2,5 MW el TP (TopDuoRun) 30 MW th Finishing Summe Energieeffiziente TP_GernsbachTagung2009 / Roland Mayer 2009-06-18 4 2
Aufteilung der Energiekosten in einer PM Beispiel Zeitungsdruck-PM Energiekosten (Mio. /a) 14 12 10 8 6 4 2 0 Konstantteil + Former Stromkosten Dampfkosten Presse (TandemNFP) TP (TopDuoRun) ca. 35% ca. 7,5 Mio. /a Finishing Summe Preise: 15 /t Dampf, 0,08 /kwh Strom Energieeffiziente TP_GernsbachTagung2009 / Roland Mayer 2009-06-18 5 Wo geht die Wärmeenergie hin, die in der Zylinder-Trockenpartie benötigt wird? Aufwärmung der Papierbahn Verdunstung von Wasser (Trocknung) Aufwärmung Prozess- und Heizwasser (Wärmerückgewinnung) Aufwärmung der Luft (T Abluft = 60-70 C nach Wärmerückgewinnung) Durchströmdampf der niedrigsten Heizstufe (Kondensator) Hauben-Warmluftleckage Verluste an Luftkanälen, Dampf-Kondensat-Leitungen ca. 20% Verluste / Mehrbedarf ( entspricht 1,2 Mio. /a bei ZD- PM ) Energieeffiziente TP_GernsbachTagung2009 / Roland Mayer 2009-06-18 6 3
Trocknungsverfahren für Papiermaschinen Kontakttrocknung mit Zylindern (Dampf) Impingement- Trocknung (Gas) IR Trocknung (Gas) Energieeffiziente TP_GernsbachTagung2009 / Roland Mayer 2009-06-18 7 Energetischer Vergleich verschiedener Trocknungsverfahren - Wirkungsgrad Wirkungsgrad: genutzte Wärme bezogen auf zugeführte Wärme bzw. Faktor für Mehrverbrauch gegenüber Verdunstung Kontakt auf Zylinder (incl.haube) 85% 1,2 Impingement 50-70% 1,4-2,0 IR 35-60% 1,7-2,8 = 25-30% (Strahlung) + 10-30% (Warmluftnutzung) Energieeffiziente TP_GernsbachTagung2009 / Roland Mayer 2009-06-18 8 4
Vergleich verschiedener Trocknungsverfahren bezüglich Trocknungskosten Energiekostenverhältnis bezogen auf: Dampf 0,025 /kwh Dampf aus Gas Gas 0,045 /kwh Kontakt auf Zylinder (incl.haube): 1 1 Impingement : 2,1-3,1 1,2-1,7 IR: 2,5-4,3 1,4-2,4 Energieeffiziente TP_GernsbachTagung2009 / Roland Mayer 2009-06-18 9 Was beeinflusst den Energiebedarf der Trockenpartie? Spezifischer Bedarf der Trocknung (pro kg Wasser) Menge zu verdampfendes Wasser (pro t Papier) Abrisszeiten / Ausschussanteil (pro t verkaufsfähiges Papier) Energieeffizienz der Trocknung Prozessführung/ -gestaltung Wirkungsgrad / Runnability Mittleres Flächengewicht (bei gleicher Qualität) Technologieentwicklung Energieeffiziente TP_GernsbachTagung2009 / Roland Mayer 2009-06-18 10 5
Energieeffizienz der Trocknung erhöhen an bestehenden Anlagen Optimal abgestimmtes Kaskaden-Heizsystem Stehende Siphone Hauptdampf-Leitung Beispiel Kondensator 1 2-3 4-5 6-8 9-11 12-17 18-20 21-29 30-33 Luft S 1 Kondensat S 2 S 3 Separator Kondensat Energieeffiziente TP_GernsbachTagung2009 / Roland Mayer 2009-06-18 11 Energieeffizienz der Trocknung erhöhen an bestehenden Anlagen Konsequente Wärmerückgewinnung Berechnung Istzustand Energieeffiziente TP_GernsbachTagung2009 / Roland Mayer 2009-06-18 12 6
Energieeffizienz der Trocknung erhöhen an bestehenden Anlagen Konsequente Wärmerückgewinnung Optimierung Energieeffiziente TP_GernsbachTagung2009 / Roland Mayer 2009-06-18 13 Energie-Audit durch Experten Verbrauch und Einsparpotenziale lokalisieren 1200 Beispiel: ältere Zeitungsdruck PM mit Konstantteil Spez. Verbrauch [kwh/t] 1000 800 600 400 200 ~5% ~15% ~20% ~10% Dampf Strom 0 bestehende Maschinen Kundenpotenziale neue Maschine Energieeffiziente TP_GernsbachTagung2009 / Roland Mayer 2009-06-18 14 7
Basierend auf Input-Output Analyse, Energiebilanz & Untersuchung werden Lösungen aufgezeigt 1. Input-output-Analyse - Mill Ebene Zusammenfassung der lokalisierten Kostentreiber - Prozess Ebene 2. Vor Ort - Untersuchung Priorisierung nach Wirtschaftlichkeit Definition von möglichen Lösungen 3. Definition der Lösungen a)... +--+ b)... -+++ c)... Lösungen Vorschläge zum weiteren Vorgehen Energieeffiziente TP_GernsbachTagung2009 / Roland Mayer 2009-06-18 15 Wirkungsgrad- und Runnability-Verbesserungen sind nebenbei auch direkte Energie-Einsparungen ProRelease + optimale Bahnstabilisierung DryStar SafeTailing TailBlade Umbaukonzept zur Verbesserung des Bahnlaufs in der Trockenpartie bedienerunabhängiges Überführen seillos Überführen in zweireihigen Gruppen TurboDryerS modulare Heisslufttrockner Je 1% erhöhter Wirkungsgrad ca. 150.000 EUR/a Beispiel Zeitungsdruck-PM (nicht verlorene Energie) Energieeffiziente TP_GernsbachTagung2009 / Roland Mayer 2009-06-18 16 8
ProRelease + Bahnstabilisator für beste Runnability Zylinder Adhäsion Reduktion der Züge Weniger Abrisse Bahnspannung hohes Vakuum Pro Release + Energieeffiziente TP_GernsbachTagung2009 / Roland Mayer 2009-06-18 17 MultiSeal siebschonende und energiesparende Dichtung Teflon Klingen absolut kein Siebverschleiß mehrstufige, sehr effiziente Dichtung MultiSeal ist auch Standard für DuoStabilisatoren Energieeffiziente TP_GernsbachTagung2009 / Roland Mayer 2009-06-18 18 9
ProRelease + - sehr geringer Energiebedarf durch optimale Abdichtung 4,0 spec. energy demand (kw / m width) 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 2,53 0,81 mit maschinenbreitem Luftmesser Luftmesser Vakuum 0,16 0,43 ProRelease + Nur 20 % Energiebedarf im Vergleich Energieeffiziente TP_GernsbachTagung2009 / Roland Mayer 2009-06-18 19 ProRelease + Vakuumsteuerung für Abnahmezone Exhaust M Vacuum Adjustment Vacuum Measurement Einstellung aus der Warte DCS Energieeffiziente TP_GernsbachTagung2009 / Roland Mayer 2009-06-18 20 10
ProRelease + Regelung des Vakuum-Ventilators PLS Ventilator-Drehzahl wird nach Vakuum geregelt Online Vakuum-Messung M M Anzeige in PLS Immer stabiles Vakuum-Niveau in der Hauptleitung Energieeffiziente TP_GernsbachTagung2009 / Roland Mayer 2009-06-18 21 ProRelease + konstant optimale Bedingungen Beste Runnability Vakuumsteuerung aus der Warte ohne Nebeneinfluss auf andere Stabilisatoren Einfacher und sicherer für die Bediener Sehr geringer Energiebedarf Kein Siebverschleiß Mehr als 450 Stabilisatoren mit MultiSeal Mehr als 10 PMs mit Vakuumregelung Energieeffiziente TP_GernsbachTagung2009 / Roland Mayer 2009-06-18 22 11
DryStar Umbaukonzept für verbesserte Runnability in der Trockenpartie Slalom oder zweireihige Gruppe zweireihige Gruppe ProRelease + oder DuoStabilisator Seilloses Überführen Gebohrter Zylinder assymmetrische Leitwalze Seilloses Überführen VentiStabilisator Energieeffiziente TP_GernsbachTagung2009 / Roland Mayer 2009-06-18 23 SafeTailing bedienerunabhängiges Überführen Druckluft- Einsparung (bis zu 50%) Auch nach EN 1034 Sicherheitsstandard (Zugangssicherung) bleibt PM bedienbar Mit Vakuumsensor für Abriss- und Streifenerkennung Zuverlässiges Überführen ohne manuellen Eingriff der Bediener Energieeffiziente TP_GernsbachTagung2009 / Roland Mayer 2009-06-18 24 12
SafeTailing bedienerunabhängiges Überführen Streifenabschlag Taster oder automatische Steuerung mit Vakuumsensoren zur Streifenerkennung Energieeffiziente TP_GernsbachTagung2009 / Roland Mayer 2009-06-18 25 Seilloses Überführen in zweireihigen Gruppen Energieeffiziente TP_GernsbachTagung2009 / Roland Mayer 2009-06-18 26 13
TailBlade für optimale Stabilität des Überführbändels 3. Leitdüse 2. Injektor-Düse 1. Abnahmedüse Energieeffiziente TP_GernsbachTagung2009 / Roland Mayer 2009-06-18 27 TurboDryer S zur Kapazitätserhöhung bei Umbauten Kleine Heisslufthauben mit Umluftbetrieb Abschwenkbar bei Abrissen und zum Überführen Modulares System ideal anpassbar Nur soviel Heissluft- Trocknung wie unbedingt nötig! Energieeffiziente TP_GernsbachTagung2009 / Roland Mayer 2009-06-18 28 14
Erfolgreiche Installation von TurboDryer S in einer Kopierpapiermachine 4 Hauben Start-up 2006 400 C Lufttemperatur 100 m/s Blasgeschwindigkeit Beste Runnability + 5 % Trockenkapazität Energieeffiziente TP_GernsbachTagung2009 / Roland Mayer 2009-06-18 29 Zusammenfassung Energieeffizienz der Trocknung Prozessführung Energie-Audit und Optimierung Wirkungsgrad und Runnability Umbauten Technologieentwicklung Energieeffiziente TP_GernsbachTagung2009 / Roland Mayer 2009-06-18 30 15
Energieeffiziente TP_GernsbachTagung2009 / Roland Mayer 2009-06-18 31 16