Målinger i tanken til styring og optimering af beluftning - herunder brug af iltningstest som dokumentation for energieffektivitet Peter Andreasen, DHI Beluftning og terminologi Målinger i tanken - iltningstest Styring og optimering 1
Industrier ser på bundlinjen: Kan vi reducere omkostninger = bedre bundlinje Optimering og ny teknik Robust, sikker og med lavere energiforbrug AS1 6 5 Y-axis (g N/m³) 4 3 2 1
Hvor meget kan vi spare og er der andre fordele? Beluftning forbruger fra 40-70% af det samlede elforbrug. Besparelser: 10-25% (optimering), nyt belufterudstyr +10-50% Optimering af energiforbruget kan forbedre afløbskvaliteten eller økonomien og måske øge kapaciteten Ændret vedligehold kan spare tid og penge Måling af effektiviteten kan mere sikkert forudsige, hvornår bundbeluftere skal udskiftes eller hvis driftsbetingelser har ændret sig
Typer beluftning: Mekaniske overfladebeluftere Virker på overfladen Minimal service Middel effektivitet Aerosoler og støj Betydeligt varmetab (2 C tab -20% kapacitet om vinteren!) Højere alfa faktorer (0,7-0,9 )
Typer beluftning: Mekaniske overfladebeluftere 16,0 14,0 12,0 Temperatur i første og andet trin 23.12.04-7.3.05 Bundbeluftere gav for samme proces 25 C stort tab. C 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 19-12-04 08-01-05 28-01-05 17-02-05 09-03-05 29-03-05 Dato Trin 1 Trin 2
Bundbeluftere: Diffusorer små bobler Ofte i sektioner med tilhørende omrører eller dækker samlet areal Ingen støj - lav turbulens Højeste effektivitet Lavere alfa faktor (0,3-0,8 afhængig af overflade aktive stoffer mm)
Injektorer og lufttilførte turbiner Anvender mekanisk energi til at lave fine bobler slår en grov luftstrøm i stykker Mindre vedligeholdelse Alfa faktorer som for fin boblede bundbeluftere Bruges ofte i industrien
Først optimimering så skift af teknologi Mål 25% red. i kwh Make goals til iltning: Monitor: DATA O 2, NH +, 4 beluftning VÆRDI? Kr. Information CO 2 etc. Kan from nås? data -Test/målinger -Modelberegninger -Know-how optimering Implementering Behov for udstyrsskift What and how to Mål optimise nået?
Terminologi Effektivitet -Standard iltoverførsels effektivitet (SOTE -% evt. /m) -Standard iltoverførselsrate (SOTR kg/h) - Standard iltningseffektivitet (SAE kg/kwh) Når det er standard er det i rent vand, 20 C, 1 atm., 0 mg ilt/l, m.m.
Terminologi Proces: Standard formler korrigeres efter faktisk iltindhold (gradient), temperatur, barometertryk, vandkvalitet -Iltindhold og vandkvalitet er meget vigtige - gradient: (DO s DO/ DO s ) -Vandkvalitet alfa faktor: 0,1-1 -Korrektioner reducerer standard overførsler 30-80% af rent vands test
Hvornår er iltningstest relevante? Vil kende faktisk kapacitet Utilfredstillende iltindhold hvad er galt Registrere og vurdere performance og helbredstilstand af ens system Opstille nøgleparametre for udvidelser kan det optimeres, hvad skal forbedres, og hvad ved vi om spildevandets indflydelse mm Skal planlægges start ved nyt udstyr eller følg ændringer fx rengøring eller anden vedligehold er en investering!
Fuldt opblandet system O 2 Q Q C Q p C i V C R X X Q e Cp Q w Xp Q r C r X r
ASCE metode iltningstest Returslam standses til reaktoren Tilløbet standses Hvis vi ønsker energieffektiviteten skal der måles kw dc/dt=kla f *(C R -C) Ln (Cs-c) mod ti d 2 1. 5 1 0.5 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45-0.5-1 Series2 Linear ( Series2 ) Semi-log-plot eller ikke linær metode: Giver KLaf -1.5 tid
Overfladebeluftere Iltningstest giver iltningseffektiviteten kgo 2 /kwh 1.9 Målt effektivitet af overfladebelufter 1.6 1.3 1 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Neddykning, cm
Bundbeluftere Off-gas målinger bedste valg
Bobler og iltning V=0,3 m/s 1-10 m 3 /(m 2 *h) 1. Ilten diffunderer ud i et grænselag 2. Grænselaget med ilt trækkes ud i slipstrømmen 3. Slipstrømmen med mere ilt optages i den resterende væske Omrøring ved bundbeluftere giver derfor måske bedre iltoverførsel
Eksempel på udnyttelse af ilten med nye og gamle diffusorer Giver 15-25% mindre energibehov - Sæby Renseanlæg 2008 Måling på off-gas iltindhold og gasflow 4500 50 4000 45 3500 40 3000 35 30 l/m2/h 2500 2000 Nye diffusorer Gamle diffusorer 25 l/h afkast %udnyttelse 20 1500 15 1000 10 500 5 0 0 12:00 12:14 12:28 12:43 12:57 13:12 13:26 13:40 13:55 14:09 Tid
Hvorfor forskel i alfa værdi for bund- og overfladebeluftere? Overfladeaktive stoffer skal have tid til at komme ind omkring boblen Den tid der er til rådighed ved overfladebeluftere er kortere og giver mindre stof omrking bobler Dette er en sandsynlig årsag til lavere alfa værdier Overfladeaktive stoffer har højest koncentration i det mindste rene vand derfor højere alfa i første sektioner Alfa faktoren er ikke konstant!
Off-gas målinger til bundbeluftere Iltoverførsel OTE OTE målt som % ilt optaget evt. per m stigehøjde Hvis ilt og CO 2 modsvarer hinanden er: OTE ca.= (21%- ilt% i afkastluft)/21%
Off-gas målinger Giver en god indikation af iltoverførslen per meter (ofte 2-5% under procesforhold Iltudnyttelser kan følges over tid rengøring, alder, fouling og aflejring kan ses som ændringer i OTE Hvis iltudnyttelsen bliver for dårlig og det ikke skyldes vedligehold bør de skites her fås et mål ud over tryk stigninger
Effekter på bundbeluftere Opadgående vandhastighed 0,2 m/s => 50% reduktion af iltoverførslen Fuld dækning med bundbeluftere: Bedre end i sektioner dog ikke omrøring Bundbeluftere i sektioner Bedre med omrøring måske lige så godt eller bedre end fuld dækning Hastigheder 0,1-0,4 m/s nødvendig Stigning i slamindhold reducerer iltoverførsel Let slam kan give dårligere iltoverførsel (måske også overflade) Jern og andre udfældninger mindsker iltoverførslen
Off-gasanalyse overfladeaktive stoffer
Tak for jeres opmærksomhed