Stoom in de energietransitie
Duurzame warmte is een cruciaal onderdeel van de energietransitie. De warmtevraag van de Vlaamse industrie alleen bedraagt meer dan 50 TWh/jaar of ruim 80% van de totale industriële energievraag. De industrie heeft al aanzienlijke efficiëntiestappen gezet, maar ook de stoomsector kan daaraan bijdragen.
Stoomsystemen van vandaag
De meeste industriële stoomketels halen hun energie vandaag nog altijd uit de verbranding van fossiele brandstoffen. Grosso modo bestaan er twee grote groepen stoomketels: waterpijpketels en vlampijpketels. Bij waterpijpketels stroomt het water in buizen die door de vuurhaard en het rookgaskanaal lopen. Vlampijpketels werken omgekeerd: buizen doorstroomd met rookgassen lopen door een watervat. Vlampijpketels ondervinden door hun grote waterinhoud minder thermische spanningen en ze zijn ook beter in het opvangen van pieken van stoomvraag. Waterpijpketels zijn compacter, kunnen een hogere druk behalen en bereiken hun operationele temperatuur sneller door de lagere thermische inertie. Waterpijpketels zijn daarmee ideaal voor een constante stoomvraag bij hoge druk, zoals het geval is in elektriciteitscentrales. Stoom wordt ook gegenereerd via een warmtekrachtkoppeling. Daarbij worden de rookgassen afkomstig van een inwendige verbrandingsmotor of gasturbine gebruikt om stoom te produceren.
Bekijk het totaalrendement
"De industriële stoominstallaties van onze klanten zijn vaak grote verbruikers van aardgas of stookolie", zegt Kris Stappers, Sales Director bij Callens. "Om een installatie duurzamer te maken, kijken wij veelal naar het totale rendement van de installatie. Om dit rendement te verbeteren houden we rekening met het productieproces van de klant. Afhankelijk van zijn verbruiksprofiel stellen wij de optimale technieken voor om energie te besparen. Tot de mogelijkheden behoren het terugkoppelen van het retourcondensaat, het aanbrengen van een economiser, een condensor en een intercooler en het plaatsen van een luchtvoorverwarmer (Luvo). Al deze maatregelen hebben een rechtstreeks milderend effect op het verbruik van brandstoffen, terwijl de stoomproductie even hoog blijft.
"Een economiser is een warmtewisselaar die aan het einde van het rookgaskanaal wordt geplaatst om het ketelvoedingswater voor te verwarmen. De extra restwarmte die zo uit de rookgassen wordt onttrokken, zorgt ervoor dat rendementen tot 95% haalbaar zijn. Wel moet erop gelet worden dat de rookgassen niet gekoeld worden tot onder het dauwpunt, omdat dit kan leiden tot corrosie. Callens onderzoekt verder hoe het verbruik van water en de dosering van chemicaliën kunnen verminderen. "Dit door het al dan niet integreren van een ontgasser, een RO-installatie (omgekeerde osmose) voor het demineraliseren van het water en door de optimalisatie van het stroomnet."
Alternatieve brandstoffen
Omschakelen naar alternatieve brandstoffen is niets nieuws. "Eerst ging het vooral om de ombouw van mazout naar aardgas, vandaag de dag wordt er meer en meer gekeken naar biomassa, biogas en waterstof. We krijgen ook steeds meer vraag naar de elektrificatie van onze installaties", geeft Kris Stappers mee. Of een biomassaketel al dan niet effectief koolstofneutraal is, hangt af van de oorsprong van de biomassa.
Aandachtspunten bij omschakeling
Kris merkt op dat het overschakelen van bestaande installaties naar een alternatieve brandstof nauwkeurig moet worden bekeken. "Want elke brandstof heeft specifieke kenmerken. Ze leiden tot verschillende vlamtemperaturen, diverse stralingseigenschappen en vlamsnelheden, wat op zijn beurt een effect heeft op de belasting van de stoomketel. Wij hebben alvast de nodige kennis in huis om in functie van de gekozen brandstof de nodige simulaties uit te voeren, zodat de overschakeling op een rendabele en betrouwbare manier kan plaatsvinden. Zo bouwen we momenteel voor Vynova een waterstofinstallatie met een vermogen van 20 MW, in combinatie met vlampijpketels. Overigens zijn warmtekrachtkoppelingen één van de best beschikbare technologieën om het gebruik van primaire energie te reduceren. Productiebedrijven moeten zich afvragen of ze wel voor elke toepassing stoom nodig hebben en of de restwarmte kan worden gerecupereerd. Daarbij moeten ze niet alleen kijken naar hun eigen totale energievraag, maar ook naar die van hun buren."
[uit Engineering Netkrant]