Anodisointilaitoksen lämmön talteenoton kehittäminen
Jäämaa, Panu (2015)
Jäämaa, Panu
2015
Ympäristö- ja energiatekniikan koulutusohjelma
Luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2015-06-03
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201505191294
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201505191294
Tiivistelmä
Anodisointilaitoksessa syntyy ylijäämälämpöä prosessialtaiden jäähdytyksen sivutuotteena. Tätä lämpöä ei ole aiemmin hyödynnetty. Energian hinnan todennäköisesti kallistuessa tulevaisuudessa, nousee energian käytön vähentäminen entistä suurempaan rooliin. Tästä syystä anodisointilaitoksen hukkalämmön hyödyntämismahdollisuudet halutaan tutkia. Tämän diplomityön tavoitteena oli selvittää hukkalämmön käyttökelpoisuus ja onko sen hyödyntäminen toteutettavissa kannattavasti.
Työssä selvitettiin anodisointiprosessin kulkua, ja miksi siinä syntyy ylijäämälämpöä. Lisäksi määritettiin esimerkkilaitoksen tietoja käyttäen, kuinka suurella lämpöteholla lämpöä syntyy ja miten se vaihtelee ajallisesti. Talteen otettavalle lämmölle mietittiin käyttökohteita ja määritettiin niihin hyödynnettävissä oleva teho. Tilannetta tarkasteltiin myös taloudellisesti siinä tapauksessa, että osa primäärienergiasta korvataan talteenotetulla lämpöenergialla.
Prosessissa syntyvän lämmön määrän selvitys osoitti merkittävää tuotannosta riippuvaa ajallista vaihtelua. Lisäksi lämpöä syntyy todellisuudessa ennakoitua vähemmän. Tämä vaikeuttaa lämmön talteenottoa ja hyödyntämistä. Hyödynnettävä lämpö otettaisiin prosessin jäähdytysvedestä. Sen lämpötilataso on kuitenkin niin matala, että sen nostamiseen tarvittaisiin lämpöpumppu. Sopivan hyödyntämiskohteen löytäminen prosessista osoittautui myös vaikeaksi. Ongelmia aiheuttaa lisäksi hukkalämmön synnyn ja tarpeen mahdollinen eriaikaisuus. Lämpöä voitaisiin kuitenkin käyttää tiettyjen prosessialtaiden lämpimänä pitämiseen ja prosessiin lisättävän veden lämmittämiseen.
Edellä mainittujen hyödyntämisvaihtoehtojen pohjalta tehtiin lämpöpumppuinvestoinnin kannattavuuslaskelma. Siitä huomattiin, että korvattavan lämmitysenergian ollessa riittävän kallista, hukkalämmön hyödyntäminen lämpöpumpun avulla voi olla hyvinkin kannattavaa. On olemassa kuitenkin useita määrityksen yhteydessä esille tulleita tekijöitä, jotka aiheuttavat epävarmuutta tuloksiin ja mahdollisesti vaikeuttavat hyödyntämistä käytännössä. Tästä syystä mitään täysin absoluuttista kannattavuudesta yleisellä tasolla ei voida sanoa. Tilanne pitää aina arvioida laitos- ja tapauskohtaisesti.
Työssä selvitettiin anodisointiprosessin kulkua, ja miksi siinä syntyy ylijäämälämpöä. Lisäksi määritettiin esimerkkilaitoksen tietoja käyttäen, kuinka suurella lämpöteholla lämpöä syntyy ja miten se vaihtelee ajallisesti. Talteen otettavalle lämmölle mietittiin käyttökohteita ja määritettiin niihin hyödynnettävissä oleva teho. Tilannetta tarkasteltiin myös taloudellisesti siinä tapauksessa, että osa primäärienergiasta korvataan talteenotetulla lämpöenergialla.
Prosessissa syntyvän lämmön määrän selvitys osoitti merkittävää tuotannosta riippuvaa ajallista vaihtelua. Lisäksi lämpöä syntyy todellisuudessa ennakoitua vähemmän. Tämä vaikeuttaa lämmön talteenottoa ja hyödyntämistä. Hyödynnettävä lämpö otettaisiin prosessin jäähdytysvedestä. Sen lämpötilataso on kuitenkin niin matala, että sen nostamiseen tarvittaisiin lämpöpumppu. Sopivan hyödyntämiskohteen löytäminen prosessista osoittautui myös vaikeaksi. Ongelmia aiheuttaa lisäksi hukkalämmön synnyn ja tarpeen mahdollinen eriaikaisuus. Lämpöä voitaisiin kuitenkin käyttää tiettyjen prosessialtaiden lämpimänä pitämiseen ja prosessiin lisättävän veden lämmittämiseen.
Edellä mainittujen hyödyntämisvaihtoehtojen pohjalta tehtiin lämpöpumppuinvestoinnin kannattavuuslaskelma. Siitä huomattiin, että korvattavan lämmitysenergian ollessa riittävän kallista, hukkalämmön hyödyntäminen lämpöpumpun avulla voi olla hyvinkin kannattavaa. On olemassa kuitenkin useita määrityksen yhteydessä esille tulleita tekijöitä, jotka aiheuttavat epävarmuutta tuloksiin ja mahdollisesti vaikeuttavat hyödyntämistä käytännössä. Tästä syystä mitään täysin absoluuttista kannattavuudesta yleisellä tasolla ei voida sanoa. Tilanne pitää aina arvioida laitos- ja tapauskohtaisesti.