• Refine Query
  • Source
  • Publication year
  • to
  • Language
  • 1
  • Tagged with
  • 1
  • 1
  • 1
  • 1
  • 1
  • 1
  • 1
  • 1
  • 1
  • About
  • The Global ETD Search service is a free service for researchers to find electronic theses and dissertations. This service is provided by the Networked Digital Library of Theses and Dissertations.
    Our metadata is collected from universities around the world. If you manage a university/consortium/country archive and want to be added, details can be found on the NDLTD website.
1

Analys av värmeåtervinningsmöjligheter och värmeväxlare kring elektrolysprocessen vid Bolidens Rönnskärsanläggning / Analysis of potential for heat recovery and heat exchanger for the electrolysis process at the Boliden Rönnskär plant

Lundberg, Anton January 2022 (has links)
Bolidens elektrolysverk på Rönnskär hade ett behov av att analysera potentialen för att återvinna och utnyttja spillvärme från kondensat för verket. Ångan som användes för existerande värmeväxlare varåtervunnen från olika processer inom Rönnskär, men även producerad av en oljepanna. Den ännu outnyttjade spillvärme som fanns på elektrolysverket skulle potentiellt kunna assistera existerande värmeväxlare för att minska oljekonsumtionen. Ett av målen var att undersöka om det var möjligt attöka temperaturen på elektrolyten till 63 ℃ med ytterligare en värmeväxlare före den nuvarandevärmeväxlaren. Uppvärmningspotentialen för en värmeväxlare med den kondensatmängd och kondensattemperatur som fanns på elektrolysverket skulle undersökas om temperaturen på kondensatet var lägre än 63 ℃. Projektet analyserade relaterade system inom elektrolysverket och mer specifikt avkoppringens utformning med olika maskiner och system. Analysen inkluderade också rekommendationer inom val av värmeväxlare, dimensionering och beräkningar för konfiguration av rörvärmeväxlaren. Sedan beräknades även kondensatmängd, kondensattemperatur, hållbarhetsanalys och ekonomisk analys. En känslighetsanalys utfördes för de viktigaste variablerna.  Resultaten visade att mängden kondensat var för liten för att motivera ytterligare en värmeväxlare. Detta ledde till två fallstudier för olika scenarion inom elektrolysverket vad gällde mängd kondensat, kondensattemperaturer och uppvärmningspotential för elektrolyten. I första fallet beräknades kravet på kondensattemperaturen för uppvärmning av elektrolyten till 63 ℃. I andra fallet utforskades uppvärmningspotentialen av elektrolyten med den beräknade kondensattemperatur på cirka 60 ℃. För båda fallen så användes varierande volymflöden mellan 53,5 liter/min till 126 liter/min. Det medfördeatt elektrolyttemperaturen kunde värmas upp till ett intervall på mellan 30 och 44 ℃. Elektrolytens uppnådda temperatur var beroende av vilket volymflöde som valdes. För att nå temperaturen 63 ℃ påelektrolyten behövdes en kondensattemperatur på cirka 96 ℃ för maxkapacitet. Bästa valet av värmeväxlare var rörvärmeväxlare. Utformningen av värmeväxlaren gav ett acceptabelt tryckfall och god total värmeöverföringskoefficient. Hållbarhetsanalysen visade att det var gynnsamt med en värmeväxlare för att minska koldioxidutsläppen. Minskade koldioxidkostnader gav en mer gynnsam ekonomi, frånsett eventuella investeringskostnader. Känslighetsanalysen visade att känsliga variabler har låg påverkan på resultatet och att de viktiga variablerna som temperaturer och flöden påverkaderesultatet som förväntat. Slutligen kunde man konstatera att denna lösning inte var gynnsam för tillfället på grund av brist på kondensatmängd, men kan vara relevant för elektrolysverket i framtiden. / Boliden's electrolysis plant at Rönnskär had a need to analyze the potential to reuse waste heat from the condensate. The steam used for existing heat exchangers was recovered by various processes within Rönnskär and/or produced by an oil fired boiler. The waste heat that was available at the electrolysis plant could possibly assist existing heat exchangers to reduce oil consumption. One of the goals was to investigate whether it was possible to increase the temperature of the electrolyte to 63 ℃with an additional heat exchanger before the current heat exchanger. The heating potential of a heat exchanger with the certain amount of condensate and condensate temperature that was present at the electrolysis plant would be investigated if the temperature of the condensate was lower than 63 ℃.The project analyzed related systems within the electrolysis plant and more specifically, the process of interest in terms of design with different machines and systems. The analysis also included recommendations in the selection of heat exchangers, dimensioning and calculations for the configuration of a shell and tube heat exchanger. The amount of condensate, condensate temperature, sustainability analysis and economic analysis were also calculated. The sensitivity analysis was performed on important and sensitive variables. The result showed that the amount of condensate was too small to justify an additional heat exchanger. This led to two case studies for different scenarios within the electrolysis plant in terms of amount of condensate, condensate temperatures and heating potential for the electrolyte. In the first case, the requirement for the condensate temperature for heating the electrolyte to 63 ℃ was calculated. In the second case, the heating potential of the electrolyte with the calculated condensate temperature and the different amounts of condensate were explored. The volume flow varied between 53,5 liters/min to 126 liters/min for the condensate with a temperature of about 60 ℃. This meant that the electrolyte temperature could be heated between a range 30 to 44 ℃. The temperature of the electrolyte was depended on the volume flow chosen. To reach the temperature of 63 ℃ on the electrolyte, a condensate temperature of approximately 96 ℃ was needed for maximum capacity. The best choices of heat exchangers were a shell and tube heat exchanger. The design of the heat exchanger gave an acceptable pressure drop and a good overall heat transfer coefficient. The sustainability analysis showed that it was beneficial to have a heat exchanger to reduce carbon dioxide emissions. By reducing the carbon emissions, it resulted in less cost for EUA (European union allowance), but the investment cost was not included in these calculations. The sensitivity analysis showed that sensitive variables have a low impact on the result and that the important variables such as temperatures and flows affected the result as expected. Finally, it could be stated that this solution was not favorable at the moment due to a lack of condensate but may be relevant for the electrolysis plant in the future.

Page generated in 0.0438 seconds