NOx-dannelse nær varme flater
Master thesis
Permanent lenke
http://hdl.handle.net/11250/2454910Utgivelsesdato
2017Metadata
Vis full innførselSamlinger
Sammendrag
I smelteverk produseres metall ved svært høy temperatur, noe som blant annet fører til dannelse av termisk NOx. Denne oppgaven tar utgangspunkt i målinger av avgassen som kommer ut ved tappingen av metallet, som ble målt i forbindelse med doktorgraden til Kamfjord i 2012. Det er da observert en forhøyet konsentrasjon av NOx som ikke kan forklares ut fra en forbrenningsreaksjon. En hypotese går ut på at tidligere forbrenninger i området varmer opp veggene så mye at de i en tid etterpå fører til oppvarming av luften i nærheten, som da danner termisk NO. Resultatene tyder på at hypotesen stemmer.
Litteratur er gjennomgått for å finne hva som tidligere er studert og testet av NO-dannelse i smelteovner. Det er også funnet artikler som gjør eksperimenter for å måle NO-dannelse kun fra luft, og ikke gjennom en forbrenningsreaksjon.
Et forenklet forsøk med kun luft er tiltenkt for å teste hypotesen ovenfor. En ovn er tilgjengelig for dette, og beregninger er gjort med bakgrunn i den. For å se hvordan en varm vegg vil spille inn på dannelsen er det ønskelig med et laminært grensesjikt. Dette gir en del begrensninger for luftstrømmen gjennom ovnen, og estimeringene tyder på at lite NO vil dannes siden dimensjonene for luftrøret bli for små. Det er også gjennomført en datasimulering for å sammenligne de forventede resultatene i denne ovnen, og de tyder også på at mengden NO som dannes vil være tilnærmet null.
Videre er det gjort noen simuleringer for å undersøke generell dannelse av NO i tørr og fuktig luft, for å slå fast tiden som trengs for likevekt ved ulike temperaturer, og hvor høye likevektskonsentrasjonene da er. Informasjonen tyder på at termisk NO dannes over 1500 K, mens de høye konsentrasjonene og hurtig dannelse først skjer over 1800 K. Tiden for dannelse synker eksponentielt ved økt temperatur og likevektskonsentrasjonene øker med økt temperatur.
Til sist er det gjort analyser av avgassen til ovn 1 på Elkem Thamshavn, for å se etter sammenhenger mellom faktorer i produksjonsprosessen og konsentrasjonene av NO. Disse faktorene er avgassens temperatur og volum, tilføring av råmaterialer og åpning av ovnsporter. I perioden på 12 timer er det funnet få trender og sammenhenger i hvordan konsentrasjonen av NO endres, men åpningen av ovnsportene fører til høyere avgasstemperatur og -volum.