Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Energieffektivisering av kvalmgasåtervinning vid Barilla i Filipstad: Energikartläggning och åtgärdsförslag för en lägre energiförbrukning på Västra fabriken
Karlstad University, Faculty of Health, Science and Technology (starting 2013).
2015 (Swedish)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 180 HE creditsStudent thesisAlternative title
Energy efficiency of the fume recovery system at Barilla Plant in Filipstad : Energy mapping and action proposals for a lower energy consumption at the western factory (English)
Abstract [sv]

EU har som mål att år 2020 ha en 20 % lägre energiförbrukning jämfört med den prognostiserade användningen år 2020 (EU-upplysningen 2014). Ett företag som strävar efter att reducera sin energiförbrukning är Barilla i Filipstad som bedriver en bageriindustri där Wasa knäckebröd tillverkas. Vid bakningssteget förbrukas vanligtvis den största energin för bageriindustrier och kan stå för 66 % av den totala energiförbrukningen (Therkelsen et. al 2014). För att sänka denna energiförbrukning har Barilla värmeåtervinningssystem som tar tillvara på en del av energin i den kvalmgas[1] som sugs ut ur ugnen i bakningssteget. Detta sker genom att kvalmgasen duschas av kallare vätska i skrubbrar, vilket medför att vätskan värms upp och den värmeväxlas mot de lokala värmesystemen på fabriken. Den utvunna energin ersätter energibehoven från fabrikens elpanna eller oljepannor. De kallar denna process för kvalmgasåtervinning och den tillgodoser en stor del av det årliga energibehovet. Om det gick att erhålla mer energi ur kvalmgaserna innan de lämnar skorstenarna kunde en mer hållbar brödproduktion uppnås till följd av det lägre energianvändandet av både olja och el. Målet med denna studie var därmed att undersöka om kvalmgasåtervinningen på två av fabrikens produktionslinor kan effektiviseras sett ur ett energi- och miljöperspektiv.

Studiens resultat visar att det finns flera åtgärdsförslag som skulle medföra att mer energi kan erhållas ifrån kvalmgasåtervinningssystemen jämfört med rådande konfiguration. Detta energitillskott skulle innebära lägre driftkostnader för Barilla samt en reduktion av bränslebehov och koldioxidutsläpp sett ur ett bredare energiperspektiv. Genom att införa värmeväxling mellan skrubbervattnet på produktionslina 18 och det lokala värmesystemet VS6 skulle driftkostnaden reduceras med 1488 kSEK/år. Om hänsyn tas till den olja som Barilla slipper elda samt att den frigjorda elen ses som marginalel skulle 3765 MWh bränsle/år och 1261 ton CO2/år kunna reduceras via denna åtgärd. Via nuvärdesmetoden beräknades den maximala investeringspotentialen till 18,27 MSEK för detta åtgärdsförslag.

Studien har gjorts genom att utföra en kartläggning av samtliga energi- och masstransporter som de två kvalmgasåtervinningssystemen inkluderar. En dynamisk modell har skapats utifrån dessa balanser med hjälp av programvaran SIMULINK. Modellen konstruerades så att den beräknade ett årsbehov av energi ifrån el och oljepannorna som överensstämde med statistik angående energianvändningen 2014. I denna modell skapades också funktioner som kunde simulera konsekvenserna av att införa sju olika individuella åtgärder samt sex kombinationer av dessa.

Studien åskådliggör att det finns goda investeringsmöjligheter för att uppnå en mer hållbar brödproduktion. Gjorda känslighetsanalyser visar dock på att resultatens tillförlitlighet berörs av majoriteten av den uppskattning av data som gjorts. För att resultaten skall kunna anses vara mer precisa än kvalificerade gissningar krävs bättre indata i form av medelvärden baserade på loggade värden och mer information om de komponenter som används i systemet.

[1] Kvalmgas är ett samlingsnamn för den vattenånga som drivs ut, den luft som används för att driva med sig vattenångan samt den koldioxid som bildas under bakningsprocessen.

Abstract [en]

The EU aims to have a 20% lower power consumption compared to the forecasted usage by 2020 (EU-upplysningen 2014). A company that strives to reduce its power consumption is Barilla in Filipstad who conducts a bakery industry where Wasa crisp bread is manufactured. The baking stage is usually where most energy is required for bakery industries and could account for 66% of the total energy usage (Therkelsen et. al in 2014). To reduce this energy usage, Barilla uses a heat recovery system which extracts some of the energy in the fume gases[1] which are sucked out of the ovens in the baking step. This is accomplished by showering the hot gases with a colder fluid in a scrubber, which then heats up and can be transferred by a heat exchanger to the local heating systems at the factory. The extracted energy replaces energy needs from the plant's electric boiler or oil furnaces. They call this process fume gas recycling and it provides a major part of the annual energy demand. If it was possible to obtain more energy from the fume gases before they leave the chimneys, a more sustainable production of bread be could be achieved due to the lower energy usage of both oil and electricity. The objective of this study was to investigate whether the fume gas recycling on two of the plant's production lines work can be more efficient from an energy and environmental point of view.

The results of the study show that there are several measures that would allow the fume gas recycling to give more energy compared to the current configuration. This would mean lower operating costs for Barilla but also a reduction of fuel demands and carbon emissions seen from a broader energy perspective. By introducing a heat exchanger between the scrubber water at production line 18 and the local heating system VS6, operating cost would be reduced with 1488 kSEK/year. If account is taken to the amount of oil that Barilla doesn’t need to burn and if the released electricity that is no longer required is seen as electricity at the margin. A total of 3765 MWh fuel/year and 1261 tonnes CO2/year could be reduced with this measure. By using the present value method the lifetime cost was calculated to 18,27 MSEK. This means that investment costs should be less than this value in order to provide greater or equal revenue than expenditure.

The study was done by conducting a survey of all energy and mass transport that the two fume gas recycling systems include. A dynamic model was created based on these balances by using SIMULINK software. The model was configured so that the calculated energy needs from electricity and oil furnaces was the same as the statistics on energy use from 2014.  The capability to simulate the effects of introducing seven different individual actions and six combinations of these were also added to this model.

The study illustrates that there are good investment opportunities in order to achieve a more sustainable production of bread. Sensitivity analyses that were implemented in the study show, however, that the validity of the results is affected by a majority of the evaluated data. Input data in the form of averages based on logged values and more information about the components used in the system are required to obtain results that are to be considered more precise than educated guesses.

[1] Fume gases is a generic term for the water vapor that is driven out, the air that is used to carry the water vapour and the carbon dioxide produced during the baking process.

Place, publisher, year, edition, pages
2015. , 52 p.
Keyword [sv]
kvalmgas, simulering, värmeåtervinning
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kau:diva-36311OAI: oai:DiVA.org:kau-36311DiVA: diva2:819581
Educational program
Bachelor of Science in Enviromental and Energy Engineering, 180 hp
Supervisors
Examiners
Available from: 2015-06-12 Created: 2015-06-10 Last updated: 2015-06-12Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1980 kB)73 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1980 kBChecksum SHA-512
8463ca3965150f5dea812ddc86b8305eb64f9be9289108f393680f2b747352e7c9106a4bde85e0f76aca984bc2dbf773b385d9e9bb4deafe29364f9551076162
Type fulltextMimetype application/pdf
Arkivfil(1779 kB)43 downloads
File information
File name FULLTEXT02.pdfFile size 1779 kBChecksum SHA-512
6bdd24e82cabc881766b4ee0ec109b29cd71292417e22034209119eccc5621a314d3c235196a35aa6a632a6d60e4aac01aac41e92c790333ca2b235b53a3f943
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Faculty of Health, Science and Technology (starting 2013)
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 116 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 241 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf