Kjøling av rågass fra aluminium elektrolyseceller

Abstract

Formålet med denne oppgaven er å undersøke ulike konsepter for kjøling av rågassen i et av renseanleggene ved Hydro Sunndal. Det er foretatt en gjennomgang av aktuelle metoder, og metodene er evaluert og sammenlignet med hensyn på blant annet kompleksitet, nedkjølingspotensial og konsekvenser for filterne og viftearbeidet i systemet. Basert på disse vurderingene og etter samtaler med bedriften er det besluttet å analysere forholdene rundt vanninjeksjon i detalj. Dette skyldes at en slik løsning gir betydelige potensialer for reduksjoner i rågasstemperaturen, samtidig som det er foretatt få undersøkelser av konseptet tidligere. Det er utformet beregningsmodeller for å undersøke konsekvensene av vanninjeksjon i det aktuelle rørstrekket. For typiske driftsforhold kan rågasstemperaturen reduseres fra 100C til 72C ved injeksjon av tilstrekkelig små vanndråper i kanalen. I dette tilfellet vil veggtemperaturen være den begrensende faktor for hvor mye gassen kan kjøles ned. Dersom kanalen isoleres, vil gasstemperaturen kunne senkes til omtrent 60C. I begge tilfellene er det inkludert en rimelig sikkerhetsmargin for å unngå kondensasjon av svovelsyre. Volumstrømmen vil da reduseres med henholdsvis 6 % og 9 % i forhold til dagens situasjon, mens totalt viftearbeid minker med henholdsvis 9 % og 15 %. Riktig valg av dyser og bruk av avanserte reguleringsmekanismer vil være nødvendig for å sikre optimal ytelse i alle driftssituasjoner. En konkret utstyrsanbefaling med tilhørende data fra en enkelt leverandør indikerer at trykkluftkostnadene vil være så høye at systemet ikke er økonomisk lønnsomt med dagens prisnivå, på tross av energisparingen. Det anbefales å kontakte flere leverandører og innhente mer informasjon om komponenter og kostnader tilknyttet et slikt system. Det anbefales også å foreta nærmere undersøkelser av syreduggpunktsproblematikken og begrensningene dette gir ved eventuell implementering av et system for vanninjeksjon.