Aanmaaktover 14 AANMAKEN 1 TON KALK PRIJS Recept

Transcriptie

1 TOVERS VAN HELDER Aanmaaktover 14 AANMAKEN 1 TON KALK PRIJS Vraag Wat is de prijs van het aanmaken van 1 ton kalk? Antwoord Recept ΔSσ ΔScf ΔSθ [kj/ K] [kj/ K] [kj/ K] AMT transportsysteem pm pm pm AMT 14.2,, 1 kalkfabriek pm pm pm AMT 14.3,, 1 binnenvaartschip pm pm pm AMT 14.4,, 1 vrachtwagen pm pm pm AMT 14.5,, 396 mensen pm pm pm AMT ,E+19 m³ lucht AMT 14.7,, kg kalksteen AMT 14.8,, 7 kg dieselolie zit in AMT 14.9,, 37 kg aardgas AMT 14.10,, 107 kg slibgranulaat pm pm pm AMT 14.11,, 75 kg subkoolpellets pm pm pm AMT 14.12,, kj stroom AMT 14.13,, 218 kg zuurstof AMT kg mergel malen AMT 14.15,, kg mergel branden AMT 14.16,, kalk malen AMT 14.17,, 200 tonkm doen AMT 14 1 ton kalk Gereedschappen transportsysteem In volgorde van inzet : overslagkraan, laadschop, transportbanden Dit alles bracht Helder onder de noemer 'inzet transportsysteem'. Het systeem draait 24 uur per dag,365 dagen per jaar. C ts = ton kalk /jaar = 0,02 ton/s Ti1 = 1/C = 63 s/ton kalk Td1 = 20 jaar = 6,E+08 s qi1 ts/ton = Ti1/Td1 = 1,E-07 ΔS inzet ts /ton = 1,E-07. Eigentover Transportsysteem [kj/ K]. Verder pm in afwachting van de eigentover kalkfabriek

2 In de kalkfabriek wordt de van elders aangevoerde kalksteen verder fijngemalen en geroosterd in een draaioven. De klinker wordt tot kalkpoeder vermalen. C kalkfabriek = ton kalk/jaar schatting ofwel 0,016 ton kalk/seconde Ti2 = 1/C = 63,1 s/ton kalk Td2 = 40 jaar = 1,E+09 s qi2 = Ti2/Td2 = 5,E-08 ΔS inzet k.f. / ton kalk = 5,E-08. Eigentover 18 Gereedschap [kj/ K]. Verder pm in afwachting van de eigentover binnenvaartschip De helft van de kalkproductie wordt per binnenvaartschip afgevoerd over 200 km.

3 Dit wordt doorberekend in vrachtwagen De helft van de kalkproductie wordt per vrachtwagen afgevoerd over 200 km. Dit wordt doorberekend in mensen Het aantal werknemers schatte Helder op 120, 200 dagen per jaar, 8 uur per dag. pw = 120 werknemers fu = 1,1 fk = 3 pm = 396 mensen Tim = Ti2 = 63 s / ton cement Tdm = 3,E+08 sec 45 jaar qi = Tw/Td = 2,E-07 ΔS inzet pm / ton kalk = qi. pm = 0,0001. Eigentover Helder [ kj/ K ] Verder PM in afwachting van de eigentover. Merk op: dit is exclusief binnnvaartschip en vrachtwagen, want hier is de levering van mensen al doorberekend in de verplaatstovers. zie ,E+19 m³ lucht Men Neme De lucht is nodig voor het leveren van zuurstof, maar ook voor het opnemen van kooldioxide, stikstofoxiden en fijnstof. Zie verder onder e.v. De prijzen voor de massa-overdrachten worden in de betreffende tovers verrekend kg kalksteen Hoeveelheden voor en na het bereiden van 1 ton kalk : Stof M m vóór m na n Ca 0,040 C 0,012 O₂ 0,032 [kg] [kg] [kg] CaCO₃ 0, CaO 0, CO₂ 0, Totaal Met HT 7 Kalksteen : HT 7 1 ton kalksteen halen AMT ,8 ton kalksteen ,7 kg dieselolie nemen Binnenvaartschip neemt 0,005 kg dieselolie/tonkm zie VT 14.6 Vrachtwagen neemt 0,062 kg dieselolie/tonkm zie VT 1.6 Totaal 6,709 kg dieselolie zie De prijs voor het nemen van dieselolie wordt doorberekend in kg aardgas Voor het branden van de kalksteen worden aardgas, slibgranulaat en energiepellets gebruikt. vormingswarmte Hf : CaCO₃ + warmte CaO + CO₂ ,0-394

4 ΔHf 1 mol CaO = 178 kj/ K ΔHf mol CaO = kj/ K.ton kalk μ draaioven = 0,70 schatting E kalkoven = kj/ K.ton kalk De aangewende brandstof is voor ca 33% fossiel. Helder nam hiervoor aardgas. 2,5 kg aardgas geeft kj uit KT 4 Voor E kalkoven is dan nodig 37 kg aardgas / ton kalk Met HT 4 Aardgas HT 4 1 ton gas halen AMT ,037 ton gas halen kg slibgranulaat Helder stelde dat het aandeel biomassa in de thermische energieproductie op ca 33%. Als biomassa wordt slibgranulaat opgehaald bij een rioolwaterzuiveringsinstallatie die 100 km verderop ligt. De verbrandingswaarde van dit granulaat is 14 mj/kg. Dus benodigd 107 kg biomassa/ton kalk Verder pm in afwachting van Brengtover Slibgranulaat kg energiepellets zie AMT Voor de opwekking van de laatste 1498 mj thermische energie worden subkool-pellets verbrand. De verbrandingswaarde is 20 mj/kg Dus benodigd 75 kg pellets/ton kalk Verder pm in afwachting van AMT 10 Subkool-pellets kj stroom schatting Uit ingewonnen informatie leidde Helder af dat het energieverbruik via stroom ongeveer 1/7 deel is van het thermische energieverbruik. Ofwel kj/ton kalk. Deze stroom is hoofdzakelijk nodig voor de voor- en nabehandelingen zoals malen, zeven ed. en het transportsysteem. Met AMT 4 Fossielstroom: AMT 4 1 kj stroom 0,008 0,000 0,007 AMT kj stroom nemen Pandgeld De prijzen zijn doorberekend in e.v., behalve: voor 218 kg zuurstof Voor het onttrekken van zuurstof aan dampkring voor verbranden biomassa, zie Sσ 1 mol O₂ = 205 J/ K slibgranulaat Het zuurstofverbruik voor het slibgranulaat stelde Helder gelijk aan dat van het papier in de subkoolpellets. Dus Sσ O₂ slibgranulaat = 290 kj/ K subkoolpellets polyetheen n o₂ = 1,5. n -CH₂- = 3964 M O₂ = 0,032 kg D zuurstof = n. M O₂ = 127 kg Sσ 127 kg O₂ = n. Sσ 1 mol O₂ = J/ K

5 ofwel 813 kj/ K subkoolpellets papier n o₂ = 8,5. n (C₆H₁₀O₅) = 1417 M O₂ = 0,032 kg D zuurstof = n. M O₂ = 45 kg Sσ 45 kg O₂ = n. Sσ 1 mol O₂ = J/ K ofwel 290 kj/ K Mengen en Roeren Kalkfabriek kg mergel malen De kogelmolens draaien op electrische stroom. Het verbruik van de stroom geeft lokaal geen entropisch effect kg mergel branden Samenvatting resultaten : verbranden aardgas verbranden slibgranulaat verbranden energiepellets plastic ,, papier decarbonisatie a Verhitten tot 1100 ⁰K verbranden 37 kg aardgas zie 14.9 Met KT 4 Aardgas: KT 4 2,47 kg aardgas verbranden AMT 14.15a1 37 kg aardgas verbranden verbranden 107 kg slibgranulaat zie 14.9

6 Bij gebrek aan informatie over de chemische samenstelling van het granulaat schatte Helder het entropisch effect van het verbranden ervan gelijk aan dat van het aardgas, zie hiervoor. verbranden 75 kg energiepellets zie 14.9 De samenstelling van de pellets schatte Helder op 50 massaprocent polyethyleen en 50 massaprocent papier. - verbranden 37 kg polyethyleen Vorming Sσ : n -CH₂- + 1,5 n O₂ n CO₂ + n H₂O (l) n. 200 n. 300 n. 210 n. 70 ΔSσ n mol -CH₂- = - n. 230 J/ K M -CH₂- = 0,014 kg n = 37/M = ΔSσ 37 kg -CH₂- = -n. 230 = J/ K of wel -608 kj/ K Het kooldioxidegas lost vervolgens deels op in zeewater, voor die vorming zie AMT 14.15a3. Spreiding Scf : Met BT 5 voor zuurstof, alleen Scf : BT 5 1 mol CO₂ 0,0-0,4 0,0 lucht cilinder AMT 14.15a2,, mol O₂ Met ET voor kooldioxide : lucht cilinder ET 1 mol CO₂ -0,3 0,4 1,1 AMT 14.15a mol CO₂ -816,6 983,8 2796,0 Opwarming Sθ : Voor zuurstof nul, want is geen broeikasgas. Voor kooldioxide zie AMT 14.15a3. verbranden 37 kg papier. Helder stelde dat het papier geheel uit cellulose bestaat. Vorming Sσ : (C₆H₁₀O₅)n + 8,5 n O₂ 6n CO₂ + 5n H₂O (l) n ,5n n n. 70 ΔSσ n mol -C₆H₁₀O₅- = - n. 290 J/ K M --C₆H₁₀O₅- = 0,222 kg n = 37/M = 167 ΔSσ 37 kg -C₆H₁₀O₅- = -n. 290 = J/ K of wel -38 kj/ K Het kooldioxidegas lost vervolgens deels op in zeewater, voor die vorming zie AMT 14.15c. Spreiding Scf : Met BT 5 voor zuurstof, alleen Scf : BT 5 1 mol CO₂ 0,0-0,4 0,0 lucht cilinder AMT 14.15a4,, mol O₂ Met ET voor kooldioxide : lucht cilinder ET 1 mol CO₂ -0,3 0,4 1,1

7 AMT 14.15a mol CO₂ -309,0 372,3 1058,0 Opwarming Sθ : Voor zuurstof nul, want is geen broeikasgas. Voor kooldioxide zie AMT 14.15a b Decarbonisatie Vorming Sσ : CaCO₃ + warmte CaO + CO₂ ΔSσ branden 1 mol CaCO₃ = 165 J/ K ΔSσ branden 1786 kg CaCO₃ = n. 165 = J/ K zie 14.7 Spreiding Scf : Met ET voor kooldioxide : of wel kj/ K ET 1 mol CO₂ -0,3 0,4 1,1 AMT 14.15b mol CO₂ Opwarming Sθ : Voor kooldioxide zie AMT 14.15b kg kalk malen De kogelmolens bewegen door electrische stroom. Het verbruik van de stroom geeft lokaal geen entropisch effect tonkm verplaatsen Het verplaatsen met behulp van electromotoren wordt buiten beschouwing gelaten omdat het verbruik van electrische stroom lokaal geen entropisch effect heeft. Zie verder onder voor de levering van de stroom. kalk verplaatsen Van 1 ton kalk wordt de helft per vrachtauto verplaatst naar klant over 200 km en de andere helft idem maar dan met een vrachtschip. Vervoersproducties : 0, = 100 vwtonkm Met VT 1 Vrachtwagen : en 100 vstonkm VT 1 1 vwtonkm 1,4-1,1 5,3 AMT 14.17a 100 vwtonkm Met VT 2 Vrachtschip : cement VT 2 1 vstonkm 0,08-0,08 0,40 AMT 14.17b 100 vstonkm Klaar! cement

8

9 loist in hermalle 0,5 miljoen ton kalk per jaar 150 medewerkers