Novem


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