Vattensystem

I all industriell verksamhet används rikliga mängder vatten i olika processer samt som dricksvatten. I stålindustrin krävs tillgång till både kylvatten och hetvatten. Vid produktion av kylvatten för nedkylning av enskilda enhetsprocesser kan kommunvatten alternativt älvvatten användas. Vid produktion av hetvatten används vatten från det kommunala vattensystemet, fjärrvärmenätet. Vattensystemet är ett av de mediasystem som finns inom stålindustrin för att energi skall kunna transporteras.

Varm- och hetvattenanläggning

Varm- och hetvattenanläggningar används för att exempelvis förse industriella processer eller lokaler med värme. I de värmesystem där vattnets temperatur begränsas till under 120 °C benämner man det varmvattensystem och i de system där vattnets temperatur överstiger 120 °C benämns det hetvattensystem.

Nedan finns en principskiss för en varmvattenanläggning med tvårörssystem:

I värmepannorna värms vattnet för att sedan i framledningar föras från värmepannorna till radiatorer eller andra värmeförbrukare. Därefter förs vattnet tillbaka till pannan i returledningar. Systemet är kopplat via ett säkerhetsrör till ett expansionskärl. Expansionskärlet behövs för att kunna hantera skillnader i vattnets volym.

Hetvatten cirkuleras i ett hetvattensystem som är ytterligare ett av verkets vattensystem. Ytterligare användningsområden för hetvatten är uppvärmning av ventilationsluft och tappvarmvatten. Vanligtvis produceras hetvatten på ett antal platser inom industriområdet och distribueras därefter via ett stort slutet ledningssystem ut till samtliga användare.

Den största mängden hetvatten produceras i det flesta verk i en panncentral. Panncentralen består av en eller flera gasol- eller oljeeldade pannor som i vissa fall har kompletterande steg där ånga kondenseras och genererar ytterligare hetvatten efter värmeväxling. Elpannor finns ofta som komplement och används de säsonger när det totala bränslepriset överskrider det totala elpriset. I vissa verk finns även avgaspannor som utnyttjar värmen i de utgående rökgaserna för generering av hetvatten.

De vatten som används i hetvattensystemet kommer vanligtvis från kommunvattensystemet och då främst från fjärrvärmenätet. På så sätt kan överskottsvärme utnyttjas för uppvärmning av bostäder. Hetvattensystemen är generellt mer komplicerade än varmvattensystemen.

Expansionssystem

Ett expansionssystem behövs för att kunna hantera skillnader i vattnets volym. Således är alla varm- och hetvattenanläggningar försedda med ett säkerhetsrör som är kopplat till ett expansionskärl genom vilken ånga och hetvatten kan blåsas vid expansion. Expansionssystemet hindrar därigenom att pannan utsätts för höga tryck. Se principskiss under varm- och hetvattenanläggning.

Det finns två sorters expansionssystem:

öppna
slutna

Öppna expansionssystem är de system vars vatten står i förbindelse med omvärlden på så sätt att anläggningens högsta tryck inte kan överskridas. I öppna system kan nödvändigt tryck uppnås genom att placera expansionskärlet tillräckligt högt.

I system med högre vattentemperaturer krävs slutna expansionskärl för att kunna nå nödvändigt tryck. I dessa system erhålles trycket med hjälp av antingen en kompressor eller en pump. I de system där inte enbart expansionskärlet utan även anläggningens vattenrum är avstängbart mot omvärlden kallas slutna system. Merparten av all hetvattensystem är slutna system.

Kylvattensystem

I alla järn- och stålindustrier finns ett stort kylvattensystem. Detta vatten har som uppgift att kyla den utrustning som används i industrins samtliga processer för att motverka eventuella skador på denna. Kylvattenflödena kan i vissa verk uppgå till flera tusen kubikmeter per timme. Vid så stora vattenflöden är det av stor vikt att priset per enhet vatten inte är för högt för att den totala kostnaden inte skall bli orimlig.

I de flesta industrier används vatten från ett närliggande vattendrag för kylning, exempelvis älvvattensystemet eftersom priset per enhet är lägre än för vatten som kommer från kommunvattensystemet. För en stor industri är det ändå alltid av intresse att se över kostnader för vatten och göra de eventuella besparingar i älvvattensystemet eller besparingar i kommunvattensystemet som är möjliga. Stora fördelar kan uppnås om den värme som ursprungligen kommer från kylvattensystemet utnyttjas i hetvattensystemet.

SSAB i Borlänge har gjort stora kostnadsbesparingar, cirka 130 000 SEK på elkostnaden genom att minska trycket i kylvattensystemet:

Sänkning av kylvatten vintertid

Kommunvattensystem

Kommunvattensystemet är ett av industrins två vattensystem. I stora stålindustrier kan användningen av kommunvatten vara upp till tio gånger så stor som det verkliga behovet. Kommunvatten som enbart borde användas i duschar, tvättställ och på toaletter används även i industrins processer för generering av kylvatten respektive hetvatten. Det är till viss del en fördel att använda rent kommunvatten för framtagning av kylvatten i kylvattensystemet eftersom detta motverkar eventuella igensättningar i värmeväxlare etc.

Den största nackdelen vid för hög användning är den ökade kostnaden för vatten som användandet av kommunvatten genererar. Detta eftersom priset för kommunvatten idag är relativt högt i jämförelse med vad det var för ett antal år sedan. Ofta kan besparingar i kommunvattensystemet göras om en grundlig genomgång av systemet genomförs. Alternativt kan kostnadsbesparingar göras genom att ett älvvattensystem används för framtagning av kyl- respektive hetvatten.

Besparingar i kommunvattensystem

Besparingar av kommunvatten kan göras utifrån två synvinklar. Dels används kommunvattensystemet i en rad enhetsprocesser där älvvattensystemet skulle vara ett lika bra alternativ. Dels förekommer läckage från ledningar i kommunvattensystemet både synligt och osynligt. Med osynligt menas att ledningar kan vara förlagda i mark alternativt under befintliga golv.

Ett hål med en area på 5 mm² medför ett vattenläckage som motsvarar den ungefärliga vattenmängden 5000 m³/år.

För att motivera eventuella besparingsåtgärder vad gäller användandet av kommunvatten bör den verkliga vattenförbrukningen jämföras med en teoretiskt beräknad förbrukning av kommunvatten. Den beräknade förbrukningen fastställer hur stor andel av kommunvattnet som används för toalett- och duschbruk och inte i industrins processer. Genom att jämföra den verkliga förbrukningen med den beräknade förbrukning kan det avgöras vilka typer av insatser som är motiverade för att sänka förbrukningen av kommunvatten.

Älvvattensystem

Den mängd vatten som används i en industri är konstant oavsett om vattnet kommer från kommunvattensystemet eller älvvattensystemet. Det vanligaste användningsområdet för älvvatten är i det kylvattensystem som järn- och stålindustrin kräver tillgång till i ett flertal enhetsprocesser.

Priset för älvvatten är betydligt lägre än priset för kommunvatten men kostnaderna för användningen av älvvatten kan ändå uppgå till storleksordningen miljoner kronor. Därmed kan det även i detta system vara av intresse att se över eventuella besparingar i älvvattensystemet.

Besparingar i älvvattensystem för kylning

Den mängd älvvatten som används i kylvattensystemet kan i vissa fall minskas. Vattnet i kylvattensystemet används för överföring av värme från diverse processer och för att minska flödet är det en strävan att erhålla så stort värde på temperaturskillnaden mellan ingående och utgående vatten (Tut och Tin i figuren) som möjligt.

Om den mängd vatten som tillförs älvvattensystemet vid kylning minskar så medför det att temperaturskillnaden mellan in- och utgående älvvatten blir större. I varje enskilt fall måste det klarläggas om det är tillåtet med denna förhöjning av vattentemperaturen vid recirkulering av vattnet till älven.