2017/03/01

第4回 食品産業もったいない大賞 事例発表会「低温水熱源ヒートポンプ利用など、各種取組による熱エネルギーの有効活用」
発表者

味の素冷凍食品株式会社 九州工場

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１． 味の素冷凍食品株式会社 九州工場の紹介
所在地：佐賀県佐賀市諸富町徳富１８０９番地

操業開始：１９７８年６月１日（弊社３番目の工場）
従業員数：３４０名（２０１６年４月）
エネルギー：第１種エネルギー管理指定工場
生産量 ：１２，４８０トン（２０１５年度）
生産品 ：ギョーザ、シューマイ、唐揚げ等の家庭用製品、業務用製品
現在の生産工場は子会社含め、国内７工場、海外７工場にて生産中

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２．主な省エネルギーの取り組み内容（１）①廃油混焼ボイラーによる省エネ（２００６年～）⇒当工場最大省エネ設備 植物性廃油を年間200Kl以上燃焼、Ａ重油使用量25％削減 工場全エネルギー量の6％②ヒートポンプによるボイラー給水加温（２０１４年～）⇒20℃の冷却水でも熱源に！冷温同時取出しによる冷却塔負荷低減と給水加温で一石二鳥の省エネ効果③ボイラー連続ブロー水の熱回収（２０１４年～）⇒独自の連結シェル＆チューブ熱交により完璧な熱回収とボイラー室内の環境改善により省エネを実現④ボイラー連続ブロー水量の適正化（２０１５年～）⇒ブロー量の適正管理により、ブロー水を1,000ｔ削減、無駄な加熱を抑え燃料削減＋節水の実現⑤冷凍機循環冷却水ポンプの電力削減（２０１４年～）⇒ポンプ容量の見直し結果、エコポンプ＆モータ容量ダウンにより電力削減72ＭＷｈ削減／年⑥ギョーザ蒸機の廃熱利用温水装置（２０１５年～）⇒今まで捨てていた「もったいない排気熱」で温水を製造、蒸気量削減及び省エネを実現⑦蒸気トラップ変更による蒸気漏れ改善（２０１５年～）⇒トラブルの多いトラップをオリフィス式に変更しトラブルと蒸気漏４０㎏/ｈ(約３％蒸気量)削減⑧簡易温水暖房装置（２０１５年～）⇒屋外排気口に車用ラジエータ設置し、簡易の温水循環暖房を製作、冬季のエアコン電力を削減

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２．主な省エネルギーの取り組み内容（２）
廃油混焼

冷凍機＆ボイラー周りの省エネフロー

①廃油蒸気

重油

ボイラー

冷凍機

④給水

②
熱交

ブロー量適正化③ﾌﾞﾛｰ

ヒートポンプ

熱交ポンプ

クーリングタワー⑤給水タンク4３．事例紹介① 廃油混焼ボイラーによる省エネ（２００６年～）
使用済みサラダ油の再利用
・２００６年燃焼可能な混焼ボイラー導入
・２０１５年度使用量：使用済みサラダ油207㎘
発熱量からA重油換算 ⇒25％のボイラー燃料(サラダ油はバイオマスエネルギーとしてほぼ灯油と同等の発熱量(36.7ＭＪ／ℓ)・省エネルギー(原油換算量)：196.0 ㎘ (換算係数0.947)

工場全エネルギー6％に相当 (ＣＤ1000万円/50円L)
ＣＯ２削減量：515.4t(排出係数2.49)申請（４０年杉人工林の年間CO2吸収量の約60ヘクタール6万本に相当）【２００６～２０１５年の１０年間の通算】使用済みサラダ油使用量：２，１５０ ㎘

原油換算：２，０４３ ㎘
ＣＯ２削減量：約５，３５０ｔ
5３．事例紹介②ヒートポンプによるボイラー給水加温（２０１４年～）（１）
超小型ヒートポンプユニット(MDI社)で低コストのシステムを製作
・熱源は20～35℃冷凍機冷却水 冷温同時取出方式採用。熱回収後、冷却塔に戻し負荷低減
給水20℃→50℃昇温（ヒートポンプで循環加温）入力(10kw×2台)で出力100kwを発生⇒COP 5
年間給水量12,000ｔを平均30℃昇温に必要な熱量は1674GJ（効率0.9、原油換算43.8kl）
・既存加温の蒸気加熱：蒸気量656ｔ(2.55GJ/蒸気ｔ)コスト276万円(蒸気単価4,200円/ｔ) 原油換算32.9㎘(43.8×混焼率75％）
・ヒートポンプ：92.76Mwh（7.73kwh/給水ｔ）電気代139万円（15円/kwh）原油換算23.8㎘（電力換算係数0.257）
従ってヒートポンプによる省エネ量は①給水加温：原油換算量 9.1㎘/年（混焼無20.0kl）CO2削減量23.8ｔ/年（混焼無52.4ｔ）
省エネメリット額：137万円（276-139）（2014年度は250万円）②冷却塔負荷低減量：1,340GJ/年（1674－92.76×3.6）設備負荷量7,234GJ/年（28万kcal/ｈ、6,180ｈ稼働）の18.5％相当 ⇒ 原油換算等の省エネにはならないが、単純なコストメリットは≒22万円（運転経費120万円/年）

・設備製作費用500万円（HP＆熱交設備400万円、電気配管他工事100万円）投資回収1.8年(設置2014年)

6３．事例紹介②ヒートポンプによるボイラー給水加温（２）
（模式図）

冷凍機

10kw×2ﾌﾟﾚｰﾄ熱交

ヒートポンプクーリングタワーマルチサイクローン

冷却水取入・取出

クーリングタワーに戻る冷凍機冷却水は冬季２０℃、夏季３５℃程度⇒これがヒートポンプの熱源（冷たい水でも熱源としてはOK）①分岐した冷却水はプレート熱交換器で吸熱され、右図のヒートポンプからの循環水に熱回収されて５～6℃程度下がって左側のクーリングタワーへ戻る。⇒（この時、約80 kwの冷却負荷低減）②回収した熱はヒートポンプで更に加熱(20kw)され、ボイラー給水加温(約100kw)となる。
尚、プレート手前のマルチサイクローンにより冷却水の砂ゴミや小異物を除去し、プレート汚れ防止に繋げている。
更に循環ポンプをインバーター化させ、時々流量を1.5倍程度上げる事でプレート付着物のクリーニングを実施している。
プレート洗浄は1回/年で問題なし。

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３．事例紹介③ボイラー連続ブロー水の熱回収（２０１４年～）
連続ブロー時、排水ピットでの大量湯気の完全解消と熱回収・シェル＆チューブ熱交換を配管ピット内に入れ込み 余分な設置スペースを無くす。
独自の３連式をブロー配管に直結、熱回収・当工場の連続ブロー量 は約1,000ｔ/年、ボイラー缶水0.7MP(165℃)⇒50℃ 給水温度まで下げる。
飽和水比ｴﾝﾀﾙﾋﾟｰ差（488kJ/kg）⇒ 回収熱量は488×1000×1000×0.9＝439GJ（回収効率0.9）
Ａ重油発熱量39.1GJ/kl、混焼率75％、ボイラー効率0.9、重油単価50円/L（2015年度）

・結果、省ｴﾈﾒﾘｯﾄ（燃料削減金額）439×0.75÷39.1/0.9×1000×50≒47万円/年（混焼無71万円）
・設備費用150万円（熱交設備50万円、循環配管・電気工事他100万円）投資回収2.1年（設置2014年）
・ボイラー室内の環境改善を実現（ブロー水の熱回収は完璧、大量湯気は完全解消）

・省エネ原油換算量 8.5 ㎘/年（439×混焼率0.75×原油換算係数0.0258）（混焼無11.3㎘）
・CO2削減量 22.6ｔ/年（439×0.75×CO2換算係数0.0686）（混焼無30.1ｔ）
シェル&チューブ熱交製作ﾎﾟﾝﾁ絵

ピット内設置の熱交設置前

設置後

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３．事例紹介④ボイラーの連続ブロー水量の適正化（２０１５年～）
貫流ボイラーは専任者不要ため、意外と管理出来ていないのが連続ブロー水量である。
適切な管理（センサー含）では給水量７～８％でOK、2014年度は給水量12,000ｔに対し2,000ｔ（16％）

かなりブロー量過多であった。
・2015年度は8％目標で管理。その結果、1,000ｔ以上のブロー水削減を実施。
ボイラーのトラブル、性能低下等の問題発生なし。
缶水飽和水比エンタルピー0.7MP(697.14KJ/kg)－給水の同比エンタルピー50℃(209.34KJ/kg)＝487.8×1,000,000/0.9（ボイラー効率）＝５４２ＧＪ の省エネルギーである。

・省エネ原油換算量は542×0.75×0.0258 ≒10.5 ｋｌ/年（混焼無14.0㎘）
・CO2削減量は542×0.75×0.0686 ≒ 27.9ｔ/年（混焼無37.2ｔ）
・省ｴﾈﾒﾘｯﾄ額は542×0.75÷39.1×＠50円/l(重油)＋1,000ｔ節水（20万円）≒72万円/年（混焼無90万円）（感想）

投資ゼロで、ブロー量を適正化した結果、小さな省エネと節水（排水削減）を実現。
当工場は廃油混焼と水処理費用が安いので成果は少ないが、一般仕様のボイラーや市水・排水利用企業では更に効果が出る。
9３．事例紹介⑤冷却水ポンプの電力削減（２０１４年～）
大型冷凍設備の循環冷却水ポンプ（１５kw×２台）の省エネ検討結果、揚程を下げ水量は確保することで、インバーターよりもモーター容量を下げる選択を行う。
・ポンプ容量を１５→１１kw（酉島エコポンプ）へ切り替え、電力計測の結果、5.5ｋｗ/台の電力削減（省エネルギー）が出来た。
設備費用110万円（ポンプ２台80万円、設置工事30万円）
この設備は３６５日稼働の設備で有り、冷凍機の負荷状態で１～２台運転。
年間平均運転台数1.5台、電力料金15円/kwｈとして計算、・省エネメリットは5.5×1.5×24×365×15≒108.4万円、投資回収1.0年

・省エネ原油削減量は5.5×1.5×24×365÷1000×0.257（換算係数）⇒ 18.6㎘/年
・CO2削減量は5.5×1.5×24×365÷1000×0.598(九電CO2係数)⇒ 43.2ｔ/年（感想）
ポンプ変更だけで省エネが可能、同様設備あれば検討価値がある。

ポンプがオーバースペックではないか？
いま1度、確認すべきである。
（条件によりインバーターが良い場合もある）
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３．事例紹介⑥蒸機の廃熱利用温水機（２０１５年～）
取組みの原点「蒸機から強烈に室外へ排気されている湯気が利用できないか？」⇒ 熱がもったいない！
・排気ダクトに熱回収専用ラジエーター（フィンコイル）を取付熱回収（ブライン循環）、更にオールステンレス製のブレージングプレート熱交器にて縁切行ない、プロセス水にも使用可能へ。
温水製造は①１パス ②タンク循環の２通り、出来た温水は保温タンク（容量8ｔ）へ貯める。
水温は常温20⇒60℃以上(蒸気量が多い製品では65℃)に昇温、人が触れる場所では電動CVで40℃以下にて使用。
・省エネメリットは温水使用量60℃・８ｔ/日（2,400ｔ/年）平均40℃昇温に必要熱量は402GJ
蒸気加熱の温水では（場内蒸気圧0.3MP蛇缶効率0.9で2.23GJ/ｔ）⇒180ｔの蒸気が必要。
従って、約76万円/年（2015年度 4,200円/蒸気ｔ、混焼率75％時）（2014年度は108万円）
・省エネ原油換算量7.8㎘/年（混焼無10.4kl）CO2削減量20.7ｔ/年（混焼無27.6t）
製作費用500万円（設備400万円、配管工事100万円）投資回収4.6年（2014年度）
温水製造能力は約5万Kcal/h・60℃温水1.2ｔ/h以上 （20ｔ/日 以上）他ラインへ供給出来れば、更なる省エネ・投資回収に繋がる。
設置前の排気ﾀﾞｸﾄ

ﾀﾞｸﾄに設置したﾗｼﾞｴｰﾀ

ﾗｼﾞｴｰﾀ内部

循環ﾎﾟﾝﾌﾟ＆ﾌﾞﾚｰｼﾞﾝｸﾞﾌﾟﾚｰﾄ

温水ﾀﾝｸ＆制御盤

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３．事例紹介⑦蒸気トラップ変更による蒸気漏れ改善（２０１５年～）
最近、小型ボイラーは殆どが貫流で、発生蒸気は湿り気とドレンが増加⇒トラップ故障原因（ｴﾈﾙｷﾞｰ損失等）
そんな中、オリフィス式トラップへの変更で漏れを解消！⇒省エネ＆メンテナンスフリー実現

但し、設置には正確な蒸気流量データ必要、間違えると蒸気漏れやドレンが溜まり省エネにはならない。
また、蒸気流量変動が２倍以上有る箇所には不適。

＊情報（新型ｚは許容量が相当増大、設定が容易）

15箇所の変更で約40kg/hの蒸気漏れを改善（小量1.5kg/h６ヶ所、中量3.0kg/h７ヶ所、大量6.0kg/h ２ヶ所）
年間300日生産から・蒸気量漏れ改善量は 40×24×300＝288ｔ/年
・蒸気熱量は 飽和蒸気、水の比エンタルピー差（場内蒸気圧0.3MP－水20℃）2.64GJ/ｔ×288≒760GJ

・省エネメリット121万円/年（2015年蒸気単価4,200円/ｔ×288ｔ）＊メンテナンス費用は含まず
・投資100万円（機器、配管工事）投資回収0.8年

・省エネ原油換算量14.７㎘/年 (混焼無19.6㎘) CO2削減量39.1ｔ/年 (混焼無52.1t)

変更前のトラップ

変更後のトラップ12

３．事例紹介⑧ 簡易温水暖房装置（２０１５年～）・ギョーザ蒸機の廃熱温水機製作後、もっと簡単に廃熱回収が出来ないか？と考え新たに製作。
・工場にはまだまだ、おいしい熱源が沢山あり、それを使わない手はない！
特に屋外の排気口から勢い良く出ている湯気、そこに自動車用ラジエータを直列に2台取付、室内には熱交換器（小型ラジエータ＋ファン）５台設置、その間を耐熱保温ホースで繋ぎ温水循環。
実測で１パス、水温が25℃→５３℃に昇温。冬季、事務所暖房の補助に使用。
＊捨てている熱が思った以上に大きい事と簡単に温水が取り出せる事を実感！！
実際には50℃温水（40→50℃）が75Ｌ/分、効率80％で循環供給⇒36,000Kcal/h（42kw）が発生、冬季5ヶ月110日、17時間（7:00～24:00）稼働、総熱量は67.3Gcal(36,000×17×110）≒282GJ
・同等発熱量エアコンの場合、42/COP3≒14kw相当、電気量=26,180kwh（14×17×110）×15円/kwh≒39万円の省エネ

・省エネ原油換算量6.7㎘/年 （26.18千kwh×0.257係数） CO2削減量15.7ｔ/年（26.18千kwh×0.598九電係数）
・製作費用は（自動車用ラジエータ大小8台、耐熱保温ホース120ｍ、簡易循環ポンプ、室内機製作、設置工事他）100万円、投資回収2.5年

生産時廃熱回収循環ポンプ

室内熱交ファンA

室内熱交ファンB13

４．省エネルギー量のまとめ
原油換算
削減量 ㎘ /年

CO2
削減量 ｔ/年①廃油混焼ボイラー

196.0

515.4

②ヒートポンプによるボイラー給水加温

9.1

23.8

③ボイラー連続ブロー水の熱回収

8.5

22.6

④ボイラー連続ブロー水量の適正化

10.5

27.9

⑤冷凍機循環冷却水ポンプの動力削減

18.6

43.2

⑥ギョーザ蒸機の廃熱利用温水装置

7.8

20.7

⑦蒸気トラップ変更による蒸気漏れ改善

14.7

39.1

⑧簡易温水暖房装置

6.7

15.7

271.9

708.4

省エネ取組事項

合計①～⑨までの省エネルギー総量は２７１.９㎘（CO2削減量708.4ｔ）の見込み。

２０１５年度の当工場の全エネルギー使用量１２５ＴＪ（原油換算3,240㎘）より上記省エネによる九州工場でのエネルギー削減率は８.4％。
もし①廃油混焼が無かったら、省エネルギー量（原油換算）100.6㎘／年では3.1 ％になる。

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５．今回の取り組みで分かった事（１）植物性廃油は熱カロリーも灯油同等で高く、上手く扱えば省エネ・CO2削減の目玉である。
（２）ヒートポンプ熱源は20～35℃の冷却水でも利用可、システムを上手く使うと冷温同時取り出しの一石二鳥、省エネにも。

（３）ブロー水熱回収（シェル＆チューブ熱交）で、ボイラー室内に蔓延した大量の湯気を解消、環境改善含め省エネ実現。
（４）貫流ボイラーは自動化ゆえ、管理不在でブロー量・水質など改善箇所が多い。
（５）蒸機や焼き機など加熱機器の残熱排気からの熱回収方法について①ダクトに設置した熱回収用フィンコイル(ラジエータ）は想定以上の熱回収が出来た。
②ちょっとした工夫（側面カバーが脱着式する）で、フィン洗浄が容易にでき、性能を維持。
③ブレージングプレートにより熱回収系と温水加熱系を縁切、出来た温水はプロセス用にも使用可。
④蒸機の廃熱（80～85℃湯気）は熱効率も良く55～65℃温水が出来る。

（６）「熱交換器による熱回収」は誰にでも簡単に出来る省エネ案件であり、短期間で投資回収が可能。
（７）熱回収による50～60℃の低温水は大量に出来るも、その有効活用は更に検討必要。
（８）ポンプのモーター容量低減変更は省エネ効果が大きい事を実感。
（９）蒸気の質改善（湿り⇒渇き）により、更なる省エネを生み出す事が出来る。
（10）難しい事は考えないで、簡単で小さな省エネでも集めれば大きくなる。
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６．最後に今回の省エネ事例、特別な技術・考えは不要です。
蒸気を使われている(食品等)工場には特に横展開が可能です。
是非、試して頂きたい。
省エネの取り組みで大切な事は結果を想像して楽しくやることです。
上手く行かなくても、やり続けていると嬉しいご褒美が貰えます。
また、工場にはまだまだ「おいしい」熱源がいっぱい有り、それを使わない手はありません。

勿体無い！です。
今日はありがとうございました。
以上
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