Zubadan-technologie basis voor koelen en verwarmen in recycling industrie. The Zubadan technology base for cooling and heating in recycling industry

Transcriptie

1 Door ing. Dick Havenaar Voorzitter redactieraad RCC Koude & luchtbehandeling Zubadan-technologie basis voor koelen en verwarmen in recycling industrie The Zubadan technology base for cooling and heating in recycling industry Jaarlijks komt in Nederland 1,2 miljoen ton huishoudelijk papier vrij. Nederland is koploper in Europa als het gaat om het scheiden van oud papier. Ruim 90 procent komt terug in de papierkringloop. Het papier wordt ontdaan van verontreinigingen en dient daarna als grondstof voor de productie van krantenpapier. Kempenaar Recycling in Roosendaal gebruikt voor scheiding van oud papier een sorteerinstallatie van Wagensveld BV uit Woerden, die 24 uur per dag en zes dagen per week in bedrijf is. De installatie is aan het eind van het sorteerproces voorzien van een sorteercabine waarin door een laatste controle en sortering optimalisatie van het eindproduct plaatsvindt. Voor het handhaven van de gewenste temperatuur is deze sorteercabine voorzien van een luchtbehandelingsinstallatie die door middel van overdruk, de ventilatie, de luchtkwaliteit en het klimaat onderhoudt. Voor de koude- en warmteopwekking wordt gebruik gemaakt van warmtepompen van Mitsubishi Electric. Deze warmtepompen zijn uitgevoerd met de Zubadan technologie waar- Aanvoer van het sorteerbont in het bedrijfspand en toevoer naar de sorteerinstallatie. door ook bij lage buitentemperaturen een constant verwarmingsvermogen wordt geleverd. Warmtepompen Stonecold Airconditioning Services uit Woerden, gespecialiseerd in koelen, verwarmen en ventileren, heeft de luchtbehandelingsinstallatie ontworpen, geleverd en geïnstalleerd. Het gaat hier om een installatie die werkt met 100 procent buitenlucht. Stonecold heeft bewust gekozen voor de toepassing van de Zubadan (Super Heating)-technologie van Mitsubishi Electric omdat er geen gasaansluiting beschikbaar is en een gasapparaat bij deze stofdeeltjes gevaarlijk en niet bedrijfszeker is. Door de Zubadantoepassing wordt ook veel bespaard op het energiegebruik. De warmtepompen zijn uitgelegd om bij een omgevingstemperatuur van -15 C in de winter en +35 C gedurende de zomer het benodigd koel- en verwarmingsvermogen te leveren. De warmtepompen werken met het koudemiddel R410A, een HFK die wereldwijd veelvuldig in de airconditioningindustrie wordt toegepast. Voor het handhaven van de gewenste aanvoertemperatuur van de toevoerlucht direct na uittrede van de luchtbehandelingskast (LBK) zijn twee warmtepompen model PUHZ- RP100YHM geïnstalleerd. Voor de nabehandeling van de lucht in de sorteercabine is een aparte warmtepomp toegepast die de twee binnenunits model PEAD-RP50JA voorziet van de benodigde koude of warmte. De temperatuur in de cabine kan naar wens van het daar aanwezige personeel worden ingesteld.. Opstelling van de Mitsubishi buitenunits/ warmtepompen buiten het bedrijfsgebouw. 105e JAARGANG JANUARI

2 RCC Koude & luchtbehandeling Regeling De temperatuur in het centrale uitblaaskanaal wordt geregeld door de Mitsubishi PAC-IF011 regelaar. Deze regelaar is geschikt voor aansturing en uitlezing van verschillende externe contacten ten behoeve van de Zubadan-buitenunits. De buitenunits worden door een interface direct aangestuurd. De vermogensregeling wordt geleverd door een signaal tussen 0-10V. Hierdoor wordt het koel-en verwarmingsvermogen van de warmtepompen geregeld in samenhang met de warmtewisselaars in de luchtbehandelingskast. De warmtepomp voor de sorteercabine wordt identiek geregeld. worden verwijderd. Het stof wordt als het ware naar beneden gedrukt en aan- en afgevoerd door de producttoe- en afvoeropeningen. Deze zijn voorzien van kunststof flappen. Ook wordt door de overdruk lucht afgevoerd door de in de cabine aanwezige stortkokers in de nabijheid van de sorteer- of uitleesplekken. Het papier dat met een bepaalde bandsnelheid door de sorteercabine wordt getransporteerd, werkt tevens als het ware als een aan- en afzuigventilator, waardoor de lucht met overdruk via de toe- en afvoeropeningen wordt afgevoerd. Het drukverlies hiervoor bedraagt circa 70 Pa. In de sorteercabine werken vier tot acht personen die nadat het gehele sorteerproces automatisch is verlopen, een allerlaatste controle uitoefenen en ongewenste materialen verwijderen. Hierdoor wordt het eindproduct geoptimaliseerd. Luchtbehandelingskast (LBK) De luchtbehandelingskast van ThermoAir heeft een totaal koelvermogen van 22 kw en een totaal verwarmingsvermogen van 28 kw. De kast is voorzien van een koel-verwarmingsblok dat gefabriceerd is volgens ontwerp en specificaties van de installateur. Deze luchtwarmtewisselaar is daardoor specifiek geschikt voor het Luchtbehandelingsinstallatie en LBK De luchtbehandelinginstallatie is ontworpen om in de zomer en in de winter een uitblaastemperatuur vanuit de luchtbehandelingskast van +18 C te onderhouden en dat bij een luchtintredetemperatuur van respectievelijk +35 C en 15 C (zie schema luchtbehandelingsinstallatie). Door nabehandeling van deze lucht door een aparte warmtepompinstallatie met binnenunits die zijn opgenomen in het uitblaaskanaal van de sorteercabine, wordt de daar gewenste temperatuur ingesteld en onderhouden. De temperatuur in de soteercabine is instelbaar tussen 17 C en 27 C. De lucht wordt met een snelheid van 8 m/s getransporteerd vanuit de LBK en met een snelheid van 4 tot 4,5 m/s via zes wervelluchtverdeelroosters ingebracht in de sorteercabine. Voor een gelijkmatige luchtverdeling in de sorteercabine zorgen deze zes roosters elk voor een toevoer van 335 m 3 /h behandelde frisse gekoelde of verwarmde lucht. De luchtbehandelingsinstallatie creëert een overdruk in de sorteercabine van 150 Pa. Deze overdruk zorgt er niet alleen voor dat de temperatuur op een aangenaam niveau wordt gehouden, maar ook dat de in de cabine aanwezige stofdeeltjes als gevolg van deze overdruk uit de cabine Schema van de luchtbehandelingsinstallatie ontworpen door Stonecold. 26 JANUARI e JAARGANG

3 De medewerkers in de sorteercabine zorgen door controle en nasortering voor optimalisatie van het eindproduct. werken met de beide opgestelde warmtepompen met de Zubadantechnologie en levert daarmee een gegarandeerde constante temperatuur naar de nabehandeling. Ook tijdens het ontdooien blijft de temperatuur constant. Stonecold heeft de wisselaar in de luchtbehandelingskast zo ontworpen dat de benodigde ontdooi-energie wordt onttrokken uit de warmte die de tweede Zubadan-warmtepomp levert aan het verwarmingsblok. De luchthoeveelheid bedraagt m 3 /h bij een externe druk van 200 Pa. De buitenlucht wordt boven het dak van het bedrijfsgebouw via een verticaal kanaal aangezogen. De toevoeropening is voorzien van een aanzuigkap met vogeldichtgaas. De LBK zuigt de buitenlucht aan. De lucht wordt in de kast gefilterd door een zakkenfilter met kwaliteit EU7. Een gelijkstroommotor van 550 Watt, die gevoed wordt door een wisselspanning, drijft de in de kast aanwezige centrifugaalventilator aan. Een kleine hoeveelheid lucht aangevoerd vanuit het centrale aanvoerkanaal houdt het schakel- en regelpaneel van de sorteerinstallatie op overdruk. Deze lucht zorgt voor koeling van de elektronische en elektrische apparatuur in de kast en voor stofonderdrukking. Zubadan-technologie Mitsubishi Electric heeft een inverter-scrollcompressor ontwikkeld waarbij een gas/vloeistofmengsel van het koudemiddel rechtstreeks in de compressor wordt ingespoten. Hierdoor is het mogelijk om een hoge eindtemperatuur voor het verwarmen van bijvoorbeeld water van 60 C zonder elektrische naverwarming mogelijk te maken bij lage omgevingstemperatuur. De Zubadan-technologie levert een constant verwarmingsvermogen bij een buitentemperatuur van +7 C tot 15 C. Bijkomende voordelen van de flashinjectie ten opzichte van standaard invertersystemen zijn: een kortere ontdooicyclus met een lagere frequentie, het sneller bereiken van de verwarmingsmodus (zie onderstaande grafiek met relatie tussen verwarmingsvermogen-buitentemperatuur van een conventionele warmtepomp en de Zubadanwarmtepomp). Snelle opwarming met Zubadan technologie Tijdens het verwarmen bij lage buitentemperaturen is de verdampingstemperatuur in de buitenunit laag. Bij compressie in een conventionele warmtepomp wordt de eindgastemperatuur te hoog. De compressor zal daardoor teruggeregeld moeten worden waardoor de verwarmingscapaciteit afneemt. De Zubadan-technologie maakt het door de flashinjectietechniek mogelijk om in één compressor een tweetrapscompressieproces te simuleren. De eind-persgastemperatuur wordt hierdoor lager, omdat de frequentiegeregelde invertercompressor wordt geregeld op de oververhittingstemperatuur, waardoor het volledige verwarmingsvermogen door de unit blijft geleverd. Drie expansieventielen in combinatie met een poweraccumulator en een HICwarmtewisselaar (HIC staat voor Heat Inter Changer) zorgen voor een regelbare verhouding van gas/ vloeistof die in de compressor wordt geïnjecteerd. Door deze flashinjectie wordt de verdamper van de binnenunit twee keer zo snel opgewarmd als bij een conventioneel warmtepompsysteem, waardoor de ontdooicyclus maximaal drie minuten duurt en met een frequentie van 120 à 150 minuten wordt uitgevoerd (zie illustratie snelle opwarming met Zubadan technologie). 105e JAARGANG JANUARI

4 RCC Koude & luchtbehandeling Linksboven: Zubadan-techniologie in Log P-H diagram / Rechtsboven: Koel-verwarmingscircuit van de warmtepomp Efficiënte Zubadan-techniek Het hart van de Zubadan-warmtepomp is een invertergestuurde scrollcompressor die energie uit de buitenlucht kan omzetten in hoogwaardig verwarmingsvermogen. De inverterregeling is een capaciteitsregeling die ervoor zorgt dat de compressor elk moment de capaciteit kan aanpassen aan de gewenste verwarmingsvraag. Een invertergeregelde compressor verlaagt het energiegebruik en verhoogt het comfort en de levensduur van het systeem. Hierdoor wordt bespaard op het energiegebruik en wordt de CO 2 -footprint verlaagd. Samenvatting Een sorteercabine van een papierrecyclingsinstallatie is voorzien van een luchtbehandelingsinstallatie die door middel van overdruk de ventilatie, de luchtkwaliteit en het klimaat onderhoudt. De installatie werkt met 100 procent buitenlucht en realiseert bij een buitenluchttemperatuur van -15 C een constante temperatuur van +17 C in het uitblaaskanaal naar de sorteercabine. De warmtewisselaar in de luchtbehandelingskast is aangesloten op twee warmtepompen van Mitsubishi Electric die werken met de Zubadan (Super Heating)-technologie, waardoor ook bij lage buitentemperatuur een constant verwarmingsvermogen en constante temperatuur worden geleverd. Ook tijdens het ontdooien. Stonecold heeft de warmtewisselaar in de luchtbehandelingskast zodanig ontworpen dat de benodigde ontdooi-energie wordt onttrokken uit de warmte die de tweede Zubadan-warmtepomp levert aan de warmtewisselaar. Summary A sorting cabin of a paper recycling plant is equipped with an air handling system that maintains ventilation, air quality and climate by means of overpressure. The plant uses 100 percent fresh air and achieves with a -15 C air temperature a constant temperature of 17 C in the duct to the sorting cabin. The heat exchanger in the unit is connected to two heat pumps from Mitsubishi Electric using the Zubadan (Super Heating) technology, that provides a constant heating power and temperature even at low outside temperatures. Stonecold has designed the heat exchanger in such a way that the required defrost energy will be distracted from the heat that will be delivered to the heat exchanger by the second Zubadan heat pump. v.b.n.b.: Sorteerbont, karton uit de grofzeef, het eindproduct (OI) voor toelevering aan de internationale papierindustrie, en het eindproduct (karton) voor toelevering aan de internationale kartonindustrie. 28 JANUARI e JAARGANG

5 RECYCLING SORTEERBONT BIJ KEMPENAARS RECYCLING BV IN ROOSENDAAL Het sorteerbont, een mix van te recyclen materialen in de gewenste verhouding 70/30 procent, wordt gevormd door 70 procent kranten, folders, tijdschriften, plastic en andere nietpapiereigenstoffen en 30 procent karton. Deze input, met een capaciteit van circa 25 ton per uur, wordt gedurende zes dagen per week en 24 uur per dag automatisch verwerkt. Het levert een eindproduct op van achttien tot negentien ton per uur. Het gewicht van het inkomende product bedraagt circa 300 tot 350 kg/m 3, waarbij opvalt dat het volume van het te verwerken karton twee maal zo groot is als dat van het papier. De door Wagensveld BV uit Woerden geleverde installatie sorteert door een grofzeef het krantmateriaal en kartonmateriaal groter dan A3-formaat. De overgebleven kranten en karton kleiner dan A3-formaat komen in de bunkerdoseerband. Van hieruit wordt dit mengsel gedoseerd op een verdeelband en onderverdeeld in twee stromen, die naar beide Carbo Separators geleid worden. Door middel van priktechniek worden zoveel mogelijk karton en andere stijve papiersoorten uitgesorteerd. Op de sorteerband worden handmatig het overgebleven karton en de nietpapiereigenstoffen verwijderd. Het eindproduct is OI-papier. Dat staat voor ontinktingspapier. Dit materiaal is de grondstof voor nieuw kranten- en tijdschriftenpapier. Karton is direct eindproduct en grondstof voor de kartonindustrie. Het wordt hoofdzakelijk gebruikt als verpakkingsmateriaal. Het sorteerbont is afkomstig van gemeenten, particulieren, organisaties, kantoren, verenigingen, collegabedrijven en dergelijke. Karton en oud papier zijn een van de belangrijkste grondstoffen voor de productie van nieuw karton en papier. Kempenaars Recycling verwerkt karton en speciale soorten papier van bedrijven en instellingen, karton van eigen klanten, maar ook van lokale, nationale en internationale afvalinzamelaars. Van zuiver karton tot karton met een gesteld percentage papier; het wordt verperst tot compacte balen en gereedgemaakt voor transport naar karton en papierfabrieken in Europa en Azië. Naast oud papier heeft het bedrijf ook tal van oplossingen voor folies, harde kunststoffen en ander kunststof afvalproducten. Overzicht van de sorteerinstallatie met boven (in grijs) de sorteercabine en rechts van de luchtbehandelingskast (LBK). Meer informatie: Mitsubishi Electric Cooling & Heating Alklima B.V. Van Hennaertweg 29 Postbus CD Papendrecht T: F: E: I: Stonecold Airconditioning Services Gildenweg HT Woerden T: F: E: info@stonecold.nl I: