Syrgasanvändning vid cement och kalktillverkning samt utveckling av radarbaserad mätteknik för schaktugnar

Transkript

1 Syrgasanvändning vid cement och kalktillverkning samt utveckling av radarbaserad mätteknik för Dnr Att genom ny kunskap och ny teknik skapa förutsättningar för minskad miljöpåverkan vid produktion av cement och kalk. Detta görs med stöd av vetenskapliga datormodeller för optimering sammansättningen av förbränningsgaser, bränsle, råmaterial och process, samt genom att utveckla ny mätteknik som möjliggör bättre styrning av schaktugnsprocessen.

2 Projektet Koordinator Projektledare Erik Viggh Institutionen för Tillämpad fysik och Elektronik Professor Industridoktorander Rainer Backman Dan Boström Matias Eriksson Erik Viggh Forskare Bodil Hökfors Patrik Ottoson Process Automation Torbjörn Ottosson Projektet går från till (26 månader) Slide 2-24/04/2016 Name of presentation - author

3 Delprojekt WP 1: Syrgasanvändning i kalk och cement processerna: Matias Eriksson och Bodil Hökfors WP 2: Utveckling av radarbaserad mätteknik för mätning i : Mikael Wendel och Patrik Ottoson Målen för dessa två delprojekt är : Utveckling av processmodell för kalk- och cementklinker-produktion. Optimera syrgas användning i kalk och cement processerna med avseende på kostnader, emissioner, produktkvalitet. Utveckla ny mätteknik för beröringsfri mätning av kalcineringsgrad vid produktion i kalkschaktugn, samt kommersialisering av ny mätteknik. Utnyttjande av ny mätdata vid processmodellering Slide 3-24/04/2016 Name of presentation - author

4 WP 1: Syrgasanvändning i kalk och cement processerna Task 1: Utveckling av processmodellverktyg Byte av mjukvara från AspenPlus till SimuSage/CHEMAPP Task 2: Syrgasanrikning i en oxyfuel process för kalk Vi undersökte återcirkulation av rökgaser och identifierat första best case vid konstant O2 flöde. Nu går vi vidare med dessa case med högre O2 flöden/koncentrationer. Task 3: Syrgasanrikning i en oxyfuel process för cement Vi undersökte Full och Partiell (one-string) oxyfuel och identifierat best case vid konstant O2 flöde. Nu går vi vidare med best case högre O2 flöden. Task 4: Tillämpning av post-combustion capture avskiljning av CO2 på en oxyfuel kalk/cementprocess med en CO2 anrikningsprocess kopplad till utgående rökgaser. Vidare optimering av processerna i Task 2 och Task 3: ASU: Hur koncentrerad O2 lönar det sig producera? CCS: Hur koncentrerad CO2 lönar det sig producera? Slide 4-24/04/2016 Name of presentation - author

5 WP 2: Utveckling av radarbaserad mätteknik för mätning i : Task 1: Laboratorieförsök lasermätning, korrelation kalcinering/temperatur Task 2: Utvärdering av tester, skapande av parametrar för reglering av kalkugn Task 3: Förberedelse av ugn för testkörning i fullskala Task 4: Validering av reglerparametrar genom provkörning i kalkugn Task 5: Utvärdering av provkörning, översättning till programkod Task 6: Utnyttjande av ny mätdata vid processmodellering Task 7: Utvärdering av möjligheter inom andra industriella applikationer Task 8: Rapportering Slide 5-24/04/2016 Name of presentation - author

6 MinBas-dagen 2016 Vinnova Dnr Syrgasanvändning vid cement och kalktillverkning samt utveckling av radarbaserad mätteknik för WP 2 Utveckling av radarbaserad mätteknik för Stockholm Mikael Wendel Nordkalk AB, Patrik Ottosson Radarbolaget AB

7 WP 2 Utveckling av radarbaserad mätteknik för Bakgrund WP2 - Syftar till att bestämma kalcineringsgraden i en blandning av kalciumoxid/kalciumkarbonat med hjälp mikrovågor och radar. Arbetspaketet består av: Införskaffande av testutrustning Genomföra laboratorieförsök i testugn (förberedelser, mätning, beräkning) Genomföra fullskaleförsök på schaktugn Koppla data till ugnsstyrning Projektledning 2

8 Nuläge: WP 2 Utveckling av radarbaserad mätteknik för Specialanpassad testugn Antennhus för placering på testugnen Eldfast testlåda Mätningar under uppvärmning, C 3

9 Mätning: WP 2 Utveckling av radarbaserad mätteknik för Radar (dielektricitetskonstant och dämpning [db]) Temperaturloggning (material och ugn [ C]) Vikt (ugn med last [kg]) Effektförbrukning ([kwh]) Keramik Mantelplåt Provlåda Rx-antenn Tx-antenn Prov 4

10 Mätresultat: WP 2 Utveckling av radarbaserad mätteknik för Full låda (brutto) Differens mot (tom låda) Temperatur (+900 C) Dämpning 5

11 WP 2 Utveckling av radarbaserad mätteknik för Fin fraktion och +720 C: Temperatur Dielektricitetskonstant Dämpning 6

12 WP 2 Utveckling av radarbaserad mätteknik för Kalcineringsmätning: CO 2 frigörs vid uppvärmning av CaCO 3, vilket leder till att material blir porösare och lättare. Samtidigt minskar bandgapet i keramer vid högre temperaturer. Dessa effekter påverkar både dielektricitetskonstanten (hur snabbt mikrovågorna färdas) och absorptionen (hur mycket mikrovågorna dämpas). Nästa steg i projektet Laboratorieförsök med våg-, effekt-, temperatur- och radarmätning. 7

13 WP 2 Utveckling av radarbaserad mätteknik för Mätning på schaktugn: 8

14 WP 2 Utveckling av radarbaserad mätteknik för Förberedelser för mätning på schaktugn: Mäta långt: Kalksten: 4,9 m Bränd kalk: 5,6 m Mäta igenom isoleringsmaterial 9

15 Mäta långt: WP 2 Utveckling av radarbaserad mätteknik för 9,3 9,2 m Kalksten, Bränd kalk, CaCO CaO 3 10

16 WP 2 Utveckling av radarbaserad mätteknik för Mäta igenom isoleringsmaterial: 11

17 WP 2 Utveckling av radarbaserad mätteknik för Frågor 12