Metalliteollisuusintegraatin energiatehokkuuden kehittäminen

Teollisessa tuotannossa karkaa ympäristöön prosessi- ja savukaasujen, jäte- ja jäähdytysvesien sekä poistohöyryjen mukana ylijäämälämpöä. Lämpöä voidaan ottaa talteen ja hyödyntää esimerkiksi teollisuuden prosesseissa, lämmityksissä tai kaukolämpönä. Hyödyntämällä ylijäämälämpöä voidaan tuotantolaitosten energiankäytön tehokkuutta parantaa, mikä vähentää polttoaineiden tarvetta ja kasvihuonepäästöjä. Harjavallan Suurteollisuuspuisto on laaja teollisuusalue Kokemäenjoen varrella. Tämän diplomityön tavoitteena on kehittää teollisuusalueen energiatehokkuutta löytämällä teollisuusprosesseissa syntyvälle ylijäämälämmölle käyttökohteita ja tarkastelemalla, miten ylijäämälämpöä voitaisiin hyödyntää tehokkaimmin. Jo nyt alueella hyödynnetään paljon ylijäämälämpövirtoja, mutta potentiaalia ylijäämälämmön hyödyntämiseksi on edelleen runsaasti. Lisäksi tämän tutkimuksen toteutusta puoltaa alueelle rakennettava uusi rikkihappotehdas, jonka myötä talteenotettavan lämmön määrä edelleen kasvaa. Alueen energiatehokkuuden tarkastelemiseksi muodostetaan alueen energiatase, ja perehdytään tarkasti alueen energiantuotantoon ja -jakeluun sekä tämänhetkisiin lämmitys- ja jäähdytystarpeisiin. Aikaisempien energia-analyysien ja tutkimuksien sekä energiataseen pohjalta arvioidaan toimenpiteitä, joilla ylijäämälämmön hyödyntämistä voidaan lisätä. Kaikkien toimenpiteiden vaikutuksia arvioidaan koko alueen energiataseen kannalta, jotta ei päädytä optimoimaan vain yksittäisten prosessien energiatehokkuutta. Työn tuloksena esitellään erilaisia konkreettisia toimenpide-ehdotuksia, joilla teollisuusalueen energiatehokkuutta voidaan kehittää. Työssä huomattiin, että vaikka alueen lämmitys- ja jäähdytystarpeiden integrointi on hyvällä tasolla, löytyy alueelta paljon kohteita, joissa lämmityksiä toteutetaan sähköllä tai höyryllä, vaikka matala-arvoisempikin lämmönlähde riittäisi. Työssä ehdotetuilla toimenpiteillä sähkön ja höyryn käyttöä voidaan korvata prosessilämmöllä yhteensä 26 GWh vuodessa. Lis
In industrial processes, a considerable amount of excess heat is generated and rejected to the environment with process or exhaust gases, waste or cooling waters and steam. That excess heat can be recovered and utilized internally in industrial processes and heating or externally in district heating. By recovering excess heat the energy efficiency of industrial processes can be improved, which leads to a reduced need of fuels and reduction in greenhouse gas emissions. The Harjavalta Industrial Park is a large industrial area on the banks of the Kokemäenjoki River. The aim of this study is to analyse the ways with which the energy efficiency of the area could be improved by recovering excess heat from industrial processes and how it could be used in the most efficient way. A considerable amount of excess heat is already utilized, but there is still potential for further integration. In addition, a new sulfuric acid plant that will be built in the area will increase the amount of excess heat. To analyse the energy efficiency of the area, an energy balance is formed and energy generation, distribution and current cooling and warming needs are analysed. Based on these and former studies of the energy system, some actions are evaluated to increase the utilization of excess heat. All the actions are analysed based on the overall energy balance in order to avoid optimising single processes only. As a result, different concrete actions to improve energy efficiency are presented. It was discovered that although the integration of heating and cooling needs is at a decent level, there are still some processes where electricity or steam is used in heating where hot water could be used instead. With the proposed actions there is potential to replace 26 GWh of steam and electricity with process heat per year. Additionally, it was discovered that by planning the heat recovery of the new sulfuric acid plant carefully, the need of fuels in energy generation can be reduced by 10 GWh