Problem och lösningar vid processoptimering av ... - BOFFE.COM

More documents

Recommendations

Info

$(Microsoft PowerPoint - MILJ\366gifter och METALLER)$

Figur 4-3. Tubvärmeväxlare för uppvärmning av rötslam. I så stor utsträckning som möjligt bör man därför eftersträva att uppvärmning sker på rötslammet, ej råslammet. I praktiken bör råslammet alltid tillföras efter värmeväxlaren på cirkulationsslingan för att minimera igensättningsproblem. Detta förutsätter dock att man har en god inblandning av råslammet i rötslammet, exempelvis i ledningen efter växlaren. Det finns flera fördelar med uppvärmning på cirkulationsledningen. Utrustningen är placerad utanför rötkammaren och därmed lättillgänglig. Rötkammartemperaturen är lätt att kontrollera. En extern värmeväxlare medger en representativ mätpunkt för temperaturen i cirkulationsledningen. Värmetillförseln kan styras både av temperaturen för och/eller efter värmeväxlaren. Om temperaturgivaren sitter efter värmeväxlaren tillförs rötkammaren ett slam med i stort sett samma temperatur oberoende av värmeförluster och eventuellt periodvis tillförsel av kallt slam. Figur 4-4. Spiralvärmeväxlare, principskiss. 4.3.3 Erfarenheter och fallgropar Allmän systemutformning Tillsats av värme till råslam ger generellt upphov till mer problem än tillsats av värme till rötslam. Råslam har högre viskositet än rötslam och ger därför normalt laminära flöden genom en värmeväxlare vilket leder till sämre värmeöverföring än vid turbulenta flöden. Detta – i kombination med slammets höga fettinnehåll – resulterar ofta i avsättningar av salter och fett på värmeväxlingsytorna, med sämre verkningsgrad som följd. Vid uppvärmning av rötat slam på en cirkulationsslinga till rötkammaren uppstår inte dessa problem eftersom detta slam har andra egenskaper (jämnare kvalitet, tunnare och mindre visköst, se kap 4.3). Dessutom kan flödena hållas högre vid cirkulationspumpning så att turbulens uppnås. 23 Val och dimensionering av värmeväxlare Vid uppvärmning bör de värmeavgivande ytorna inte överskrida temperaturer på 60–70 °C. Över omkring 70 °C koagulerar framförallt proteiner i slammet och man erhåller så kallad fastbränning med dålig verkningsgrad som följd. Det är av denna anledning viktigt att värmeväxlaren dimensioneras så att en betydande reservkapacitet finns för att medger kompensation för dessa beläggningar. Den typ av värmeväxlare som normalt bör användas är företrädesvis någon form av tubvärmeväxlare. Tubvärmeväxlare är oftast den mest energieffektiva utformningen av slamvärmeväxlare. Med 180 graders rörböjar minimeras tryckfallet i förhållande till överförd energi. Man bör även eftersträva maximal temperaturdifferens mellan den varma och kalla sidan för att erhålla största möjliga överförd energi i förhållande till pumpad slammängd. Det är viktigt att slamflödeshastigheterna i värmeväxlaren inte blir för låga, då detta leder till avsättningar. Diametern på slamledningen genom en tubvärmeväxlare väljs i förhållande till slamflödet som skall pumpas genom värmeväxlaren. En bra tumregel är att hastigheten skall vara ca 2,2–2,5 m/s. Vid denna hastighet erhålls fullständig turbulent strömning. Detta ger i de flesta fall en rördimension på 80–150 mm. Nackdelen med konventionella tubvärmeväxlare är att de är relativt utrymmeskrävande. Spiralvärmeväxlare som används för uppvärmning av rötslam är utformade så att inga stödpinnar finns
på slamsidans spiral. Normalt brukar ”spaltvidden” vara ca 25 mm vilket gör att turbulenta flödeshastigheter i de flesta fall kan upprätthållas. Fördelen med denna typ av växlare är att de är kompakta och därmed kräver litet utrymme. Nackdelarna är att man normalt får igensättningsproblem och därför behöver man öppna denna växlare flera gånger per år för rengöring. Dessutom brukar även tryckfallet genom denna typ av växlare vara högre än för tubvärmeväxlare. Jämfört med tubvärmeväxlaren ger spiralvärmeväxlaren erfarenhetsmässigt högre tryckfall, större igensättningsproblem och en högre kostnad räknat som överförd effekt per investering, vilket gör att denna typ av värmeväxlare generellt inte kan rekommenderas för uppvärmning av recirkulerande rötslam. Igensättningar Fibröst material (”trasor”) har en tendens att bilda kluster i rötkammaren som kan medföra igensättningar i cirkulationsvärmeväxlare, ledningar och pumpar, etc. För att minska mängden trasor in till rötkammaren kan en rad olika tekniker användas, som fina rensgaller och silar. Det material som rensas bort får dock enligt miljölagstiftningen inte deponeras utan måste förbrännas. I många fall ställer förbränningsanläggningarna höga krav på rensmaterialet, det skall vara tvättat, pressat och i vissa fall även emballerat. Kostnaderna för renshanteringen kan därmed bli avsevärda och snabbt överstiga kostnaderna för att åtgärda de problem som igensättningar skapar. Det gäller här att uppnå en balans. 4.4 Isolering av rötkammaren En god isolering av rötkammaren är nödvändig för att erhålla en rimlig uppvärmningskostnad och jämn drifttemperatur. Värmeförlusterna är en funktion av det så kallade U-värdet, rötkammarens storlek samt temperaturen på respektive sida om ytan. U-värdet (tidigare benämnt ”k”-värdet) är värmegenomgångskonstanten för en yta och varierar för olika material. Enligt VAV (1981) bör rötkammare för svenska förhållanden isoleras så att U-värdet som ett medelvärde för hela rötkammaren ligger under 0,5 W/(m 2 , °C). Som ett jämförelsevärde kan nämnas att ett isoleringslager på 15 cm mineralull ger ett U-värde på 24 0,3 W/(m 2 , °C). Nedanstående beräkningsformler kan användas för att kontrollera fördelningen av aktuell värmeförbrukning i en rötkammaranläggning. Värmebehov för kompensation av värmeförlusterna genom rötkammarens ytor beräknas med följande ekvation: E k = 24h/d · A · U · (T k – T 0 ) E k = tillförd värme (Wh/d) A = rötkammarytan U = värmegenomgångskonstanten (W/m 2 , °C) T k = rötkammartemperatur T 0 = omgivningstemperatur OBS! Ekvationen tar ej hänsyn till effekter av kraftig vind som kyler rötkammaren ytterligare. Dåligt isolerade rötkammare leder till hög värmeförbrukning på grund av de stora värmeförlusterna till omgivningen. Den här typen av problem är framför allt vanlig vid mindre, äldre anläggningar som byggdes utan någon ambition att utnyttja biogasen. Tilläggsisolering på befintlig rötkammare är ofta en relativt omfattande och kostsam åtgärd, som ändå kan vara motiverad genom de energibesparingar som erhålls. Vid termofil rötning kan effekten i form av kostnadsbesparingar bli avsevärd, men även vid mesofila temperaturer kan tilläggsisolering vara befogad. Rötkammare bör alltid vara isolerade för att minska värmeförlusterna. Vid uppförande eller ombyggnation av en rötkammare måste man uppnå en balans mellan värmeförlusterna och den ökade investeringskostnaden för isoleringen. Vanligtvis bestämmer man först hur stora värmeförluster som är acceptabla och vilket U-värde detta motsvarar. Därefter utformas rötkammaren med erforderlig isolering för att uppnå det önskade U-värdet. Nedanstående exempel illustrerar vad olika U- värden innebär. Antag en rötkammare bestående av en cylinder med diameter 14 meter och höjd 14 meter, volym ca 2 000 m 3 . U-värdet för den oisolerade rötkammarens yta antas till 4 W/(m 2 , °C) (motsvarar oisolerad betong). Ytterdygnsmedeltemperaturen sätts till +6 °C. Slamtemperaturen för mesofil rötning sätts till +38 °C och för termofil rötning gäller +55 °C. Med förutsättningar enligt ovan erhålls då följande värmeförluster:
Page 1 and 2: VA-Forsk rapport Nr 2005-10 Problem
Page 3 and 4: VA-Forsk Bibliografiska uppgifter f
Page 6 and 7: Innehåll Förord . . . . . . . . .
Page 8 and 9: Sammanfattning Under senare år har
Page 10 and 11: 1 Bakgrund och syfte Kostnaden för
Page 12 and 13: Tabell 2-2. Slambehandlingsprocesse
Page 14 and 15: internt eller externt. Energipriset
Page 16 and 17: Figur 3-4. Bandförtjockare. förtj
Page 18 and 19: Inmatning till rötkammaren Förtjo
Page 20 and 21: ozonbehandlingen, som syftar till a
Page 22 and 23: medför en tillräckligt god omblan
Page 26 and 27: Vid U-värde 4: Mesofil Värmeförl
Page 28 and 29: värmepump kylt rötslam Rötkammar
Page 30 and 31: krävs el för värmeåtervinningen
Page 32 and 33: överhuvudtaget få slammet att bö
Page 34 and 35: 5.3 Erfarenheter och driftfall Typ
Page 36 and 37: För val av en optimal och kostnads
Page 38 and 39: Figur 7-2. Dekantercentrifug för a
Page 40 and 41: på uppgifterna varierar kraftigt f
Page 42 and 43: Elförbrukning (kWh/ton TS in) . 40
Page 44 and 45: 2,5 (*) Uppgift saknas 2 Nm 3 /kg V
Page 46 and 47: Förekomst av filamentbakterier är
Page 48 and 49: Bilaga A: Exempel på uppföljnings

Problem och lösningar vid processoptimering av ... - BOFFE.COM

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?