Typpihappotehtaan jäähdytysvesikierron optimointi

Abstract

Työn ensimmäinen tavoite on selvittää typpihappotehtaan jäähdytystornin suorituskyky sekä mahdolliset toimenpiteet tehokkuuden parantamiseksi. Toisena tavoitteena on kartoittaa muodostuvan hukkalämmön energiansäästöpotentiaali kaukolämmöksi ja mahdolliset tehtävään pystyvät laitesovellukset. Kolmantena tavoitteena on esiselvittää lämmön tal-teenotto- ja lisäjäähdytyssovellusten mahdollisuus sekä kustannusarviot.

Jäähdytystornin suorituskyky mitattiin typpihappotehtaan mittauslaitteista kerättyjen tietojen avulla. Mittaustuloksia verrattiin jäähdytystornin valmistajan tarjoamaan suorituskykyä kuvaavaan diagrammin ja todettiin jäähdytystehon vajeen olevan pahimmillaan 5-6 MW. Jäähdytystehon vajetta yritettiin paikallistaa laskennallisesti siinä onnistumatta. Laskelmat kuitenkin vahvistivat ilmenevän vajeen.

Lämmön talteenoton vaihtoehdoista todettiin käyttötarkoitukseen parhaimmiksi yksi- sekä kaksivaiheiset absorptiolaitteet tärkeimpien kriteerien perusteella. Esiselvitysvaiheessa todettiin yksivaiheisen absorptiolämpöpumpun hyödyntäminen lämmön talteenottoon kan-nattamattomaksi. Myös jäähdytysvesikierron lisäjäähdytys yksivaiheisella absorptiolaitteella todettiin kannattamattomaksi. Kaksivaiheisen absorptiolaitteen soveltaminen sekä lämmön talteenottoon sekä samanaikaiseen lisäjäähdyttämiseen todettiin kannattavaksi inves-toinniksi esiselvityksen perusteella. Kuitenkin pelkän lämmön talteenoton osuus inves-toinnin kannattavuudessa on pieni rajallisen ja vaihtelevan kaukolämmön tuotannon vuoksi. Käytännössä investoinnin kannattavuus riippuu lisäjäähdytyksen ansiosta lisääntyneen hapontuotannon määrästä.

The first objective of this thesis was to assess performance of the cooling tower and the following improvements. The second objective was to define potential waste heat utilization applications. The third objective was to evaluate waste heat and additional cooling ap-plications and perform a cost analysis within a pre-design accuracy.

The performance of the cooling tower was measured by the instruments available in the Nitric acid process control system. The measurements were analyzed and compared to the diagram provided by the manufacturer of the cooling tower. As a result, the cooling per-formance was estimated to be 5-6 MW too low at worst. The reason for the difference in cooling performance was to be pinpointed through calculations but the results did not reveal the source of lacking performance. However, the calculations verified the insufficient performance.

Single and double stage absorption heat pumps were found to be best alternatives in waste heat utilization and additional cooling applications. The single stage absorption heat pump application was estimated not profitable in waste heat utilization. Furthermore, the single stage absorption chiller was found not profitable in the additional cooling application. However, the two staged absorption heat pump was evaluated as a profitable investment in an application where combined district heat and additional cooling are produced. Still, the profit is achieved from the increased acid production while the possibility for waste heat utilization is limited by the fluctuating demand of district heat.