Udvikling af Brænder til Cementovn Bilag

Størrelse: px

Starte visningen fra side:

Download "Udvikling af Brænder til Cementovn Bilag"

Birthe Larsen
8 år siden
Visninger:

1 AARHUS MASKINMESTERSKOLE Udvikling af Brænder til Cementovn Bilag Bilag 1: Bilag 2: Bilag 3: Bilag 4: Bilag 5: Bilag 6: Bilag 7: Bilag 8: Kemisk sammensætning af SRF og petcoke SRF sigteanalyse SRF vindsigteanalyse Udregning af brænder effekt Brændstofbesparelse Emission Beregningseksempel af luftdistribution Forsøgsopstilling koldovnstest Peter Søe Bak 2015

2 Indholdsfortegnelse 1 Kemisk sammensætning for petcoke og SRF Petcoke SRF Rådata sigte analyse Rådata vindsigte analyse Udregning af brænder effekt Brændstofbesparelse Emission Beregningseksempel for luftdistribution Forsøgs opstilling koldovn Side 2 af 14

3 1 Kemisk sammensætning for petcoke og SRF 1.1 Petcoke 1.2 SRF Side 3 af 14

4 Omregning til vådt indhold: c w c t (1 w) 0,6 (1 20,58) 47,6 % h w h t (1 w) 0,0786 (1 20,58) 6,23 % n w n t (1 w) 0,0216 (1 20,58) 1,71% s w s t (1 w) 0,0011 (1 20,58) 0,09% Side 4 af 14

5 2 Rådata sigte analyse Start Sold Total [gram] 16mm 8mm 4mm 2mm <2mm [gram] Sample Sample Sample Sample Sample Sample Sample Sample Sample Sample Sample Sample Sample Sample Sold 16mm 8mm 4mm 2mm <2mm Total Sample 1 20% 34% 24% 9% 14% 100% Sample 2 17% 35% 26% 9% 14% 100% Sample 3 19% 36% 24% 9% 12% 100% Sample 4 26% 31% 25% 8% 11% 100% Sample 5 17% 36% 26% 9% 13% 100% Sample 6 15% 41% 26% 8% 11% 100% Sample 7 12% 35% 29% 9% 14% 100% Sample 8 14% 38% 26% 9% 13% 100% Sample 9 15% 37% 26% 9% 12% 100% Sample 10 19% 37% 25% 8% 11% 100% Sample 11 19% 34% 26% 9% 12% 100% Sample 12 17% 34% 28% 9% 13% 100% Sample 13 11% 41% 25% 10% 13% 100% Sample 14 18% 35% 27% 9% 11% 100% Max 26% 41% 29% 10% 14% Min 11% 31% 24% 8% 11% Gennemsnit 17% 36% 26% 9% 12% Standardafv. 3,60 2,60 1,44 0,62 1,14 Side 5 af 14

6 3 Rådata vindsigte analyse Flow test 16mm 8mm 4mm 2mm <2mm Flyver Nedfald Flyver Nedfald Flyver Nedfald Flyver Nedfald Flyver Nedfald 8 m/s m/s m/s m/s m/s m/s m/s Flow test Blanding Flyver Nedfald 8 m/s m/s m/s m/s m/s m/s m/s Flow test % 16mm 8mm 4mm 2mm <2mm Flyver Nedfald Flyver Nedfald Flyver Nedfald Flyver Nedfald Flyver Nedfald 8 m/s 79% 21% 77% 23% 6 m/s 55% 45% 67% 33% 5 m/s 56% 44% 50% 50% 77% 23% 78% 22% 7% 93% 4 m/s 16% 84% 19% 81% 47% 53% 76% 24% 73% 27% 3 m/s 6% 94% 8% 92% 14% 86% 31% 69% 40% 60% 2 m/s 5% 95% 3% 97% 5% 95% 9% 91% 23% 77% 1 m/s 0% 100% 0% 100% 0% 100% 0% 100% 2% 98% Flow test % Flyver Remixed Nedfald 8 m/s 91% 9% 6 m/s 82% 18% 5 m/s 60% 40% 4 m/s 37% 63% 3 m/s 19% 81% 2 m/s 7% 93% 1 m/s 1% 99% Side 6 af 14

7 4 Udregning af brænder effekt Total energien fra de to brændsler er regnet ud fra produktionsdata fra 2014, og deres gennemsnitlige brændværdi: E petcoke m petcoke h i , GJ petcoke E SRF m SRF h i , GJ SRF Herefter regnes effekten for de to brændsler ud fra de driftstimer som fabrikken havde i 2014: Det giver en brænder ydelse på Q petcoke Q SRF E petcoke driftstimer 525, ,6 22,91MW E SRF dritstimer 861, ,6 37,52MW Q brænder Q petcoke + Q SRF 60,43MW Side 7 af 14

8 5 Brændstofbesparelse P brænder 60,43MW m klinker 141,8tons h m petcoke tons 2,6tons h m SRF tons 8,4tons h t h Pris petcoke 100euro tons Pris SRF 10euro tons Petcoke og SRF forbrug per produceret klinker: m petcoke,per klinker m SRF,per klinker Petcoke og SRF forbrug per effekt: m petcoke,per MWH m SRF,per MWH Forbrugsforskellen af petcoke og SRF ved 1 % øget TSR: m petcoke t ,63kg m klinker 141,8 petcoke tons klinker m SRF t ,39kg m klinker 141,8 SRF tons klinker m petcoke t kg MWh P brænder 60,43 m petcoke t kg MWh P brænder 60,43 Δm SRF P brænd (%TSR + 1) hi SRF 135,63kg h P brænd %TSR hi SRF 60,43 (0,5 + 0,01) 16,04 60,43 0, ,04 Δm petcoke P brænder (m SRF hi SRF ) 60,43 ( 0,038 16,04) 69,68kg h hi pet 31,224 Omregnet til kg/mwh: Side 8 af 14

9 Δm petcoke Δm petcoke 69,68 1,15 kg MWh P brænder 60,43 Δm SRF Videre omregnet prisen per MWh: pris petcoke Δm SRF 135,63 2,24 kg MWh P brænder 60,43 Δm petcoke pris petcoke 1, ,1153euro MWh 1000 pris SRF Δm SRF pris SRF 2, ,0224euro MWh 1000 Massen af brændstof per kg klinker produceret Massen af klinker per MWh Δm petcoke Δm petcoke m klinker 69,68 141, ,0005kg petcoke kg klinker Prisen for produceret tons klinker: Δpris petcoke Δm SRF Δm SRF 135,6 m klinker 141, ,001kg SRF kg klinker Δm klinker Δm petcoke Δm petcoke 1,15 0, kg klinker MWh pris petcoke Δm klinker 0, ,049euro tons klinker Δpris SRF pris SRF 0,0224 Δm klinker ,0096euro tons klinker Besparelsen pr produceret kg klinker bliver derfor: pris besparelse Δpris SRF + Δpris petcoke 0, ( 0,049) 0,0394euro tons klinker Side 9 af 14

10 6 Emission Q total behov Q SRF + Q petcoke 60,43MW t h hi petcoke MJ kg fuel hi SRF MJ kg fuel p ovn 990 mbar R i 189 J kg K co 2 R iso J kg K c petcoke 80,3 % c SRF 47,60 % s petcoke 3,10 % s SRF 0,09 % m klinker 141tons h For at regne forskellen i udslippet af CO 2 og SO 2 er der regnet den forskel som 1 % øget TSR giver i ændring af masseflowet og af SRF og petcoke. Δm SRF Q total (%TSR + 1) Q totol %TSR hi SRF hi SRF 60,43 (0,5 + 0,01) 60,43 0,5 0,038kg s 16,04 16,04 Δm petcoke Q total (m SRF hi SRF ) 60,43 ( 0,038 16,04) 0,0194kg s hi pet 31,224 Dette giver en tilvækst fra energien for både SRF og petcoke på: ΔQ petoke ΔQ SRF Q petcoke%tsr Q petcok+1%tsr 1 31,224 ((1 + 0,0194) 31,224) 0,591MW For petcoke regnes volumen af CO 2 og SO 2 per kg fuel og tid: v CO2, petcoke c petcoke 12, ,26 1,85 c petcoke 1,85 0,803 1,49 m 3 n kg fuel v SO2,petcoke s petcoke 32,064 21,89 0,68 s petcoke 0,68 0,0310 0,02m 3 n kg fuel v CO2, petcoke v CO2,petcoke Δm petcoke 1,49 0,0194 0,029m n 3 s Side 10 af 14

11 v SO2, petcoke v SO2,petcoke Δm petcoke 0,02 0,0194 1,47m n 3 h ρ CO2 p ovn R ico (189,0 273,15) 1,919 kg m n 3 2 ρ SO2 p ovn R iso ( ,15) 2,790 kg m n 3 2 Herefter kan reduceringen af CO2 og SO2 udslippet for petcoke beregnes per øget TSR. Δm CO 2,pr.TSR ρ CO 2 v CO2,petcoke 1,919 0,029 0,0557kg CO2 s 199,75kg CO 2 h Δm SO 2,pr.TSR ρ SO 2 v SO2,petcoke 2,790 1,47 0,001kg SO2 s 4,12kg SO 2 h Dette kan specifikt omregnes til ændringen i udslippet fra petcoke per tons klinker fabrikken producerer: Δm CO2,pr.klinker Δm CO2,pr.TSR m klinker 199,75 141,8 1,40kg CO 2 tons klinker Δm SO2,pr.klinker Δm SO2,pr.TSR m klinker 4,12 141,8 0,029kg CO 2 tons klinker Samme fremgangsmetode er brugt for at regne forskellen i reduceringen for SRF. Volumen af CO 2 og SO 2 per kg fuel og tid: v CO2, SRF v SO2,SRF c SRF 12, ,26 1,85 c SRF 1,85 0,476 0,88 m 3 n kg fuel s SRF 32,064 21,89 0,68 s SRF 0,68 0,0009 0,000612m 3 n kg fuel v CO2, SRF v CO2,SRF Δm SRF 0,88 0,038 0,033m n 3 s v SO2, SRF v SO2,SRF Δm SRF 0, ,038 0,0837m n 3 h Herefter kan reduceringen af CO2 og SO2 udslippet for SRF beregnes per øget TSR. Δm CO 2,pr.TSR ρ CO 2 v CO2,petcoke 1,919 0,033 0,064kg CO2 s 230,49kg CO 2 h Δm SO 2,pr.TSR ρ SO 2 v SO2,petcoke 2,790 0,0837 0,00006kg SO2 s 0,23kg SO 2 h Dette kan specifikt omregnes til ændringen i udslippet fra SRF per tons klinker fabrikken producerer: Δm CO2,pr.klinker Δm CO2,pr.TSR m klinker 230,49 141,8 1,63kg CO 2 tons klinker Side 11 af 14

12 Δm SO2,pr.klinker Δm SO2,pr.TSR m klinker 0,23 141,8 0,0016kg CO 2 tons klinker Dette giver ved 1 % TSR øgning en reducering af CO 2 udslippet: Δm CO2 Δm CO2,,petcoke + Δm CO2,,SRF 199,75 + ( 230,49) 30,74kg CO2 h Δm CO2,pr.klinker Δm CO2,petcoke + Δm CO2,petcoke 1,40 + ( 1,63) 0,24kg CO2 tons klinker Det betyder at CO 2 udledningen vil stige med 30,74 kg/h og 0,24 kg/tons klinker. Dette giver ved 1 % TSR øgning en reducering af SO 2 udslippet: Δm SO2 Δm SO2,,petcoke + Δm SO2,,SRF 4,12 + ( 0,23) 3,89kg SO2 h Δm SO2,pr.klinker Δm SO2,petcoke + Δm SO2,petcoke 0,029 + ( 0,0016) 0,0274kg CO2 tons klinker Side 12 af 14

13 7 Beregningseksempel for luftdistribution V aksial 8.500m 3 h p ind 1.230mbar p ud p ovn 990mbar T ud 200 M atm.luft 29kg kmol R 8.314J K mol Massefylden på luften som forlader dysen udregnes: ρ aksial,ud p ud ( M atm.luft ) T ud R ,15 ( 29 ) 0,73kg m Masseflowet for luft: Q aksial V aksial ρ aksial,ud , kg h Volumen flowet omregnet til Normal kubikmeter (0C og 1 atm.): V aksial m R T ( ,15) M atm.luft p atm 29 1, m 3 n h Massefylden på aksialluften fra brænderen: ρ aksial p ud M R T ud ( ,15) 0,73kg m3 Hastigheden på aksialluft, når denne forlader brænderen. Dette er udført ved Bernoullis læresætning om energi bevarelse. v aksial 2 ( p ind p ud ρ askial ) 2 ( ( ) 100 0,73 ) 256m s Fremadrettet impuls på aksialluften (brændermoment): aksial luftmoment Q aksial v aksial ,8N MW P brænder 65 Side 13 af 14

14 8 Forsøgsopstilling koldovnstest SRF retur Brænder Roterovn Side 14 af 14

Relaterede dokumenter

Udvikling af Brænder til Cementovn

AARHUS MASKINMESTERSKOLE Udvikling af Brænder til Cementovn Peter Søe Bak 2015 Projektets titel: Projekttype: Uddannelsesinstitution: Fagområde: Forfatter: Vejledere: Udvikling af Brænder til Cementovn