Inhoudelijke verkenning gesubsidieerde NH 3 /CO 2 koel/vrieshuis-projecten met onvoorziene praktijk problemen

Transcriptie

1 Inhoudelijke verkenning gesubsidieerde NH 3 /CO 2 koel/vrieshuis-projecten met onvoorziene praktijk problemen Status: openbaar Opdrachtgever: SenterNovem Programma Reductie Overige Broeikasgassen Contactpersoon: de heer ir. M. Dieleman Auteur: ir. S. Lobregt Lobregt Project Development b.v. Mariastraat HM Apeldoorn Apeldoorn, mei 2006

2 1 Achtergrond Eind 2005 werd SenterNovem door verschillende partijen aangesproken op mogelijke problemen met NH 3 /CO 2 koelinstallaties. In de rapportages van gesubsidieerde projecten is niet of nauwelijks sprake van deze problemen. SenterNovem heeft opdracht verstrekt om uit te zoeken in hoeverre veronderstelde problemen juist zijn. 2 Werkwijze De informatie is verkregen door interviews met: Koeltechnisch installateurs Eigenaren koel- en vrieshuizen Componentenleveranciers. De studie is afgesloten met een bijeenkomst voor NEKOVRI leden op 19 april Eigenaren van NH 3 /CO 2 systemen zijn uitgenodigd ervaringen te delen. Diverse informatie is nog gecontroleerd. 3 Ordening problemen De problemen met CO 2 koelinstallaties zijn onder te brengen in vijf categorieën: A. Incidenten B. Niet goed functionerende componenten C. Niet goed functionerende systemen D. Niet CO 2 gerelateerde problemen E. Onterechte verhalen A. Incidenten Op diverse locaties is sprake geweest van CO 2 lekkage. Voor zover bekend heeft dit geen schade aangericht. Oorzaken zijn bijvoorbeeld een gaatje in een koeler, of een fout in de besturing waardoor drukken op konden lopen. Het meest voorkomende incident betreft vocht in CO 2. Vocht geeft problemen met kleppen en pompen. Dit is ondervangen door de systemen standaard uit te rusten met een droger. Bij het monteren van leidingen in bestaande koel/vriescellen dient het installatiebedrijf zich er van bewust te zijn dat door dampdrukverschil warme vochtige lucht wordt aangetrokken en het vocht aan de binnenzijde van het leidingwerk bevriest. Dit is ook het geval bij andere typen koelinstallaties. Andere incidenten zijn: Toepassen van een CO 2 droger op basis van actief aluminium. Dit aluminium is in het systeem gekomen. Door zeer regelmatig filters te reinigen is het merendeel van het aluminium weer verwijderd. Ongeveer een jaar na dit incident lijkt er op de korte termijn geen sprake van substantiële blijvende schade. Wel zijn afspraken gemaakt over ondervangen van eventuele schade op de middellange termijn. 2

3 Uitvallen van de ammoniakkringloop van de koelinstallatie. De warmte uit het CO 2 systeem kan niet afgevoerd worden. De druk in het CO 2 systeem loopt en dit leidt uiteindelijk tot afblazen van CO 2. Het betreft vooral processen met warme producten. Onzorgvuldigheid met olie. Olie voor de ammoniak en de CO 2 compressor werd met behulp van de zelfde slang gevuld. Hierdoor kwam verkeerde olie in een kringloop en viel de compressor in storing. B. Niet goed functionerende componenten Compressoren (CO2) Verstevigingen aan het ontwerp. Bij diverse zuigers is schade geconstateerd aan kleppen. Mogelijke oorzaak is vloeistofslag. Er zijn bij sommige compressoren wijzigingen aangebracht in olieafscheiders. Dit heeft in een enkel geval geleid tot teveel olie in het koelsysteem. Persgasontdooien wordt beperkt door een maximaal drukverschil over de compressor. Bij een kritisch ontworpen installatie geeft dit storingen Bij kleinere compressoren verdient oliekoeling extra aandacht. Koelers / vriesapparatuur Bij sommige processen / situaties lijkt de verdamping van CO 2 matig op gang te komen. Dit speelt vooral bij onderkoelde vloeistof en een klein temperatuurverschil. De onderkoelde vloeistof heeft waarschijnlijk een laminair stromingsgedrag. Pas bij het verdampen komt gas vrij wat zorg draagt voor turbulenter stromingspatroon en daarmee een veel betere warmteoverdracht, waarna de koeler gaat werken. Oplossingsrichtingen lijken gevonden in een beheerste inspuiting van luchtkoelers. Pomp Op diverse plaatsen zijn pompen vervangen. Oorzaken lijken te liggen in mechanische problemen, of cavitatie. De cavitatie is veroorzaakt door vuil, vocht of olie. Grenco beschrijft in de studie Testinstallatie CO 2 plaatvriezers met CO 2 persgasontdooien van 5 september 2003 dat het inbrengen van olie, direct voor cavitatieproblemen zorgt. Er wordt geconstateerd dat door de olie eerder dampvorming optreedt. Dit kan beperkt worden door extra valhoogte voor de pomp. Bij mechanische problemen wordt aangegeven dat er problemen zijn geweest met de koeling van de elektromotor. Cascadecondensor Vooraf het grootste risicopunt. Wat gebeurt er als deze lek gaat? In de praktijk blijkt de cascadecondensor geen problemen op de leveren. Bij een enkele condensor is tijdens het afpersen een lek geconstateerd. Recent lijkt sprake geweest te zijn van een lekkage in ene CO 2 /HFK systeem. Er ontstaat dan een onduidelijke oplossing. De continuïteit van de koeling lijkt niet in gevaar geweest te zijn. 3

4 Ontdooien Ontdooien met alleen oververhit persgas (zonder condenseren) heeft problemen opgeleverd. Afdooien duurt vrij lang en door de hoge temperaturen warmte komt veel vocht vrij. Tevens komt veel warmte in de vriescel. Er zijn verder problemen met elektrisch ontdooien geconstateerd. De oorzaak ligt echter in de grootte van het koelerblok en de verdeling van ontdooielementen over het blok. Dit probleem is niet direct CO 2 gerelateerd. Appendages Appendages vormen waarschijnlijk de grootste bron van problemen. Het betreft hier doorlekkende kleppen, kapotte spindels, vastlopende kleppen, ringen welke verdwijnen in het systeem etc. De problemen zijn niet specifiek voor één leverancier of één type klep. Besturing Bij enkele projecten lijkt de besturing weinig stabiel. Met name de mogen/moeten regeling lijkt voor problemen te zorgen. De besturing geeft aan dat de compressor niet op vollast functioneert, er wordt een extra koudevrager bijgezet, er komt vrij snel een grote hoeveelheid CO2 gas vrij, de compressor moet dan zeer snel optoeren om de extra capaciteit te verwerken, de 100% wordt bereikt, er wordt door de mogen/moeten regeling weer capaciteit afgeschakeld waarna de compressor weer snel terugtoert en de cyclus zich herhaalt. Binnen het koelsysteem (leidingen en koelers) geeft dit snel aan- en afschakelen drukstoten en een verstoring van stromingsprofielen en daardoor mogelijk een verslechtering van de warmteoverdracht. Leidingwerk Er zijn problemen geweest met vocht in leidingwerk en mogelijk met te krap of juist te groot gedimensioneerde leidingen. C. Niet goed functionerende systemen Er is slechts één systeem bekend dat niet naar tevredenheid functioneert. Hierover is al eerder gerapporteerd naar SenterNovem. Wel zijn de afgelopen maanden aanmerkelijke verbeteringen bereikt. D. Niet CO 2 gerelateerde problemen Bij ARDO in Zundert heeft men besloten de CO 2 vriestunnels te vervangen door een ander vriesconcept. Deze nieuwe tunnels van SKT werken niet op -50 C, maar op - 38 C en gebruiken ammoniak. Dit is aanmerkelijk energiezuiniger. Het CO 2 deel komt daardoor in zijn geheel te vervallen. Het CO 2 vrieshuis werkte wel naar tevredenheid. Echter door het vervallen van de machinekamer moeten de luchtkoelers vervangen worden door ammoniak. Deze vervanging heeft geen negatief invloed op het energiegebruik. 4

5 E. Onterechte verhalen Er zijn onterechte suggesties gedaan over: Olieproblemen in olievrije (CO 2 indirect) installaties Stilstand bij seizoensproductie wat leidt tot de conclusie dat een hele fabriek stil ligt. Stankoverlast van NH 3 bij een locatie waar geen NH 3 /CO 2 koeling staat. Dat appendages vervangen zijn, terwijl dit niet het geval is Een momentopname (invriezen) welke gelijk gesteld wordt aan een slechte energie-efficiency bij vriesbewaren. Opmerking over branche vreemde installateurs waarmee de competentie ten onrechte in twijfel wordt getrokken. 4 Tevreden gebruikers Veruit het merendeel van de gesproken bedrijven toont zich tevreden met de keuze voor NH 3 /CO 2. Dit komt mede naar voren uit diverse vervolginvesteringen (o.a. Menken Beheer, Klaas Puul, 4 Fruit, W. van der Zwan) Naast de investeringen van deze bedrijven bieden steeds meer koeltechnische installatiebedrijven CO 2 koelsystemen aan. Geen enkele installateurs die CO 2 toegepast heeft komt hier op terug als zijnde een niet geschikte koudemiddel. Aanbevelingen Om mogelijk ontstane onrust omtrent CO 2 weg te nemen en een verdere transitie van H(C)FK s naar natuurlijke koudemiddelen te stimuleren worden de volgende aanbevelingen gedaan: 1. In samenwerking met NVKL en componentenleveranciers een brochure uitgeven met DO en DON T s voor CO 2 2. In samenwerking met relevante brancheverenigingen (oa. NEKOVRI, NVVK en / of NVKL) een congres organiseren omtrent de ervaringen met CO 2 3. Geanonimiseerd publiceren van de resultaten van dit onderzoek in een artikel voor Koude- en Luchtbehandeling. Met betrekking tot de recente studie van Ceelie Energie over regelgedrag van koelinstallaties, dit blijkt een bredere, vooral energiegebruik gerelateerde, problematiek die meer aandacht verdient. 5