Industrielle kølesystemer

Status Sidste revision
  2001

Download dansk resumé af BREF-dokumentet (2001, Pdf- fil)

Download hele BREF dokumentet på engelsk (2001, 323 sider/2,5 MB)

Download en Orientering der uddyber og forklarer BREF dokumentet.

Nedenfor kan I læse en kort introduktion til BREF-dokumentet for industrielle kølesystemer. I kan få et indblik i hvilke typer af kølesystemer, der er beskrevet i dokumentet, de væsentligste miljøpåvirkninger, samt se eksempler på hvad der ifølge BREF-dokumentet er bedste tilgængelige teknik inden for de forskellige systemer.

BREF-dokumentet for industrielle kølesystemer er et tværgående dokument, der dækker anvendelsen af kølesystemer i flere industrielle sektorer.

Dokumentet omfatter som udgangspunkt de typer af kølesystemer, som almindeligvis benyttes inden for de industrielle aktiviteter, som er omfattet af IPPC-direktivet. BREF-dokumentet omfatter følgende typer af kølesystemer:

  • Kølesystemer med ét gennemløb (med eller uden køletårn)
  • Åbne recirkulerende kølesystemer (våde køletårne)
  • Kølesystemer med lukket kredsløb
    • Luftkølede kølesystemer
    • Våde kølesystemer med lukket kredsløb
  • Kombinerede våde/tørre (hybride) kølesystemer
    • Åbne hybride køletårne
    • Hybridtårne med lukket kredsløb

BREF-dokumentet omfatter kun kølesystemer, der anvender luft og/eller vand til varmeveksling. Brugen af kølemidler som ammoniak og CFC-gasser er ikke omfattet af dokumentet.

Nedenfor introduceres de forskellige kølesystemer kort, med angivelse af primære miljøpåvirkninger og eksempler på bedste tilgængelige teknik. For en mere uddybende beskrivelse af de forskellige systemer, herunder teknikker, emissioner mv. henvises til PDF-fil af det det danske resumé  (2001) eller hele BREF-dokumentet  på engelsk (Pdf- fil, 335 sider/4,5 MB).

Anvendte kølesystemer

Kølesystemer er baseret på termodynamiske principper og er konstrueret med henblik på at fremme varmevekslingen mellem en industriel proces og kølemidlet og til at frigive overskudsvarme fra processen til omgivelserne.

Industrielle kølesystemer kan kategoriseres efter deres konstruktion og køleprincip:

  • Brugen af vand som kølemiddel
  • Brugen af luft som kølemiddel
  • Brugen af både vand og luft som kølemiddel

Udvekslingen af varme mellem den industrielle proces og kølemidlet forstærkes ved hjælp af varmevekslere. Fra varmevekslerne transporterer kølemidlet varmen til omgivelserne. I åbne systemer er kølemidlet i kontakt med omgivelserne. I lukkede systemer cirkulerer kølemidlet inden i rør eller spiraler og er derved ikke i direkte kontakt med omgivelserne.

Kølesystemer med ét gennemløb anvendes normalt til anlæg med stor kapacitet, og på steder hvor der er tilstrækkeligt med kølevand og mulighed for at sende vandet ud igen (til overfladevand). Hvis der ikke er nok vand til rådighed, anvendes i stedet recirkulerende systemer (køletårne).

I tårne med åben recirkulering sker kølingen af kølevandet ved kontakt til en luftstrøm. Tårnene er konstrueret med henblik på at forøge kontakten mellem luft og vand, og luftstrømmen kan enten skabes ved hjælp af mekanisk træk ved anvendelse af ventilatorer eller ved naturligt træk. Mekanisk træk benyttes til både små og store kapaciteter, mens naturligt træk hovedsageligt anvendes til store kapaciteter (fx på kraftværker).

I systemer med lukkede kredsløb køles de rør eller spiraler hvori kølemidlet løber, hvorved der sker en afkøling af selve kølemidlet. I våde systemer oversprøjtes rør eller spiraler med vand. I tørre systemer er det kun en luftstrøm, der passerer rør og spiraler. Ved begge konstruktioner kan spiralerne være udstyret med finner, der forøger køleoverfladen og dermed køleeffekten.

Våde systemer med lukkede kredsløb anvendes normalt ved mindre kapaciteter, mens tør luftkøling kan benyttes til både mindre og større kapaciteter, i situationer hvor der ikke er tilstrækkeligt med vand til stede, eller hvor prisen på vand er meget høj.

Åbne og lukkede hybride kølesystemer er mekaniske tårne, der muliggør våd og tør drift med henblik på at reducere dannelsen af en synlig røgfane. I perioder med lave lufttemperaturer i omgivelserne, kan tårnene drives som tørre systemer. Herved reduceres det årlige vandforbrug, samt dannelsen af en synlig røgfane.

Miljøpåvirkninger

Miljøpåvirkningerne fra industrielle kølesystemer varierer alt efter hvilke typer kølesystemer der er tale om. Fokus er dog hovedsageligt på at forøge den samlede energieffektivitet og reducere emissioner til vandmiljøet. Nedenfor er listet de væsentligste miljøpåvirkninger der kan forekomme fra forskellige typer af industrielle kølesystemer:

  • Det direkte energiforbrug til kølesystemet (pumper, ventilatorer m.m.)
  • Det indirekte energiforbrug (energiforbruget til den proces, som skal køles)
  • Vandforbrug
  • Medrivning af fisk og andre vandorganismer ved store vandindtag
  • Påvirkning af recipienten ved udledning af store mængder varmt vand
  • Emissioner af stoffer til overfladevandet
    • Anvendte additiver i kølevandet og reaktanter heraf
    • Luftbårne stoffer fra køletårnets luftindtag
    • Korrosionsprodukter fra korrosion af kølesystemets udstyr
    • Lækage af proceskemikalier (produktet) og reaktionsprodukter heraf
  • Anvendelsen af biocider
  • Emission til luften af dråber indeholdende vandbehandlingskemikalier
  • Støjbelastning
  • Risikoforhold (lækage fra varmevekslere eller mikrobiologisk forurening i form af fx Legionellabakterier i våde kølesystemer)
  • Affald fra drift af kølesystemet

Eksempler på BAT

Nedenfor er listet eksempler fra BREF-dokumentet på bedste tilgængelige teknik inden for industrielle kølesystemer. Som udgangspunkt bør mulighederne for genvinding af varme fra processen undersøges og så vidt muligt implementeres, inden det kommer på tale at etablere et egentligt kølesystem.

Proces- og stedkrav

  • Det er mest energieffektivt at køle store mængder af varme på lavt niveau (10 - 25 °C) med åbne systemer med ét gennemløb
  • Anvendelsen af grundvand til køling bør minimeres
  • Ved køling af farlige stoffer med risiko for forurening af omgivelserne (ved lækage) bør der anvendes indirekte kølesystemer, hvor der benyttes et sekundært kølekredsløb

Reduktion af det direkte energiforbrug

  • Reduktion af vand og/eller luftmodstand i kølesystemet
  • Anvendelse af udstyr med lavt energiforbrug (pumper, ventilatorer, m.m.)
  • Modulering af luft- og vandstrømning ved køling af processer, som kræver variabel drift

Reduktion af vandforbrug og varmeemissioner til overfladevand

  • Recirkulation af kølevand ved anvendelse af lukkede eller åbne våde systemer
  • Forøgelse af antallet af gange, kølevandet recirkuleres

Reduktion af udledningen af kemiske stoffer til omgivelserne

  • Korrekt udformning af kølesystem, således at stillestående zoner eller turbulens i kølesystemerne undgås, da reduceret begroning og korrosion reducerer behovet for behandling af kølevandet med kemiske stoffer, hvorved emissionen til overfladevand reduceres
  • Anvendelse af mere korrosionsbestandigt materiale til køleudstyr og køletårne m.h.p. at reducere behovet for keramisk beskyttelse af materialet
  • Forebyggelse af lækage af processtoffer til kølekredsløbet
  • Anvendelse af alternativ kølevandsbehandling (ikke-kemisk)
  • Anvendelse af mindre miljøskadelige kølevandsadditiver
  • Optimering af anvendelsen af kølevandsadditiver (overvågning og dosering)

Reduktion af emissioner ved optimeret kølevandsbehandling

  • Valg af hensigtsmæssig vandbehandlingsmetode samt styring (timing og frekvens) og overvågning heraf

Reduktion af luftemissioner

  • Etablering af vindspredningsfang
  • Optimering af kølevandsbehandlingen med henblik på at reducere koncentrationen af stoffer i de dråber, der emitteres til luften

Reduktion af støjbelastningen

  • Anvendelse af støjsvagt udstyr til kølesystemet
  • Etablering af yderligere støjreducerende udstyr på kølesystemets indløb og udløb

Forebyggelse af lækager og mikrobiologiske risici

  • Konstruktionsmæssig forebyggelse af lækager
  • Jævnlig inspektion af kølesystemet
  • Minimering af risikoen for forekomst af Legionellabakterier
    • Undgåelse af stillestående zoner og bibeholdelse af tilstrækkelig vandhastighed
    • Optimering af kølevandsbehandlingen med henblik på at reducere begroning, alge- og amøbevækst og -forplantning
    • Periodisk rensning af køletårnsbassin
    • Anvendelse af passende værnemidler ved inspektion og vedligeholdelse af køletårne

Ovenstående liste med eksempler på BAT er udførligt beskrevet i BREF-dokumentet for industrielle kølesystemer. Download nedenstående materiale, hvis I vil vide mere om BAT inden for området:

Resumé af BREF-dokumentet (dansk, 2001, Pdf- fil)
Forord (dansk, 2001, Pdf- fil)
Anvendelsesområde (dansk, 2001, Pdf- fil)
Konkluderende bemærkninger  (dansk, 2001, Pdf- fil)
Hele BREF dokumentet (engelsk, 2001, Pdf- fil, 323 sider/2,5 MB)