2017 www.entropie.nl TOVERS VAN HELDER Aanmaaktover 20 AANMAKEN 1 TON KALKZANDSTEEN PRIJS 6.051 Vraag Wat is de prijs van het aanmaken van 1 ton kalkzandsteen? Antwoord Recept ΔSσ ΔScf ΔSθ [kj/ K] [kj/ K] [kj/ K] 1 1 transportsysteem pm pm pm 2,, 1 kalkzandsteenfabriek pm pm pm 3,, 1 binnenvaartschip pm pm pm 4,, 1 vrachtwagen pm pm pm 5,, 396 mensen 138-15 27 6 2,E+19 m³ lucht 0 0 0 7,, 934 kg zand 905-81 376 8,, 49 kg kalk 505 285 1.780 9,, 8 kg water 62 0 0 10,, 8 kg dieselolie in 15 11,, 5 kg aardgas 76 12 909 12,, 34.097 kj stroom 288-3 249 13,, 0 kg 0 0 0 14 999 kalkzandsteen maken 0 0 0 15,, 200 tonkm doen 176-98 459 AMT 15 1 ton kzsteen klaar 2.150 100 3.800 Gereedschappen 1 1 transportsysteem In volgorde van inzet : overslagkraan, laadschop, transportbanden Het systeem werkt 300 dagen/jaar 12 uur/dag ofwel 1,E+07 s/jaar C ts = 3,E+05 ton kzsteen/jaar Ti1 = 1,E+07 / C = 43 s/ton kzsteen Td1 = 20 jaar = 6,E+08 s qi1 ts/ton = Ti1/Td1 = 7,E-08 ΔS inzet ts /ton = 7,E-08. Eigentover Transportsysteem [kj/ K Verder pm in afwachting van de eigentover.
2 1 kalkzandsteenfabriek In de kalkzandsteenfabriek wordt de van elders aangevoerde kalk,zand en water gemengd, geperst en verhit en ziedaar kalkzandsteen. C kz.fabriek = 300.000 ton kz.steen/jaar schatting ofwel 0,010 ton kz.steen/seconde Ti2 = 1/C = 105,1 s/ton kz.steen Td2 = 40 jaar = 1,E+09 s qi2 = Ti2/Td2 = 8,E-08 ΔS inzet kz.f. / ton kz.steen = 8,E-08. Eigentover 18 Gereedschap [kj/ K] Verder pm in afwachting van de eigentover. 3 1 binnenvaartschip De helft van de productie wordt per binnenvaartschip afgevoerd. Afgelegde weg 200 km Zie verder 15 4 1 vrachtwagen De helft van de kalkproductie wordt per vrachtwagen afgevoerd. Afgelegde weg 200 km Zie verder 15 5 396 mensen Er werken 120 werknemers 200 dagen/jaar 8 uur/dag ofwel 5.760.000 s/werknemer.jaar pw = 120 werknemers fu = 1,1 fk = 3 pm = 396 mensen Tiw = 5.760.000 / C = 19 s / ton kz.steen Tdw = 3,E+08 sec 45 jaar qi = Tiw/Tdw = 7,E-08 ΔS inzet pm / ton kz.steen = qi. pm = 3,E-05. Eigentover Helder [ kj/ K ] Met ET Helder: ET Helder 1 Helder afspelen 4.720.677-527.490 910.289 5 3,E-05 Helder doen 138-15 27
Men Neme 6 2,E+19 m³ lucht De lucht is nodig voor het leveren van zuurstof, maar ook voor het op van kooldioxide, stikstofoxiden en fijnstof. De prijzen voor de massa-overdrachten worden in de betreffende tovers verrekend. 7 934 kg zand T'overzicht Met HT 5 Zand : HT5 1 ton zand 969-86 403 halen klaar AMT 15.7 0,9 ton zand 905-81 376 8 49 kg kalk Met AMT 14 Kalk : AMT 14 1 ton kalk 10.274 5.799 36.202 klaar AMT 15.8 0,049 ton kalk 505 285 1.780 9 16 kg water Met HT 9 Drinkwater : HT 9 1 ton water 3.906 0 12 halen klaar AMT 15.9 0,016 ton water 62 0 0 10 5,2 kg dieselolie Binnenvaartschip neemt 0,005 kg dieselolie/tonkm zie VT 14.6 Vrachtwagen neemt 0,046 kg dieselolie/tonkm zie VT 1.6 Totaal 5,169 kg dieselolie 15 De prijs voor het van dieselolie wordt doorberekend in 15 11 8 kg aardgas Voor het verhitten en stomen in de autoclaaf wordt aardgas verbruikt. Zie verder 14 12 34.097 kj stroom Het energieverbruik via stroom is ongever 1/10 deel van het thermisch energieverbruik. ofwel 34.097 kj/ton kzsteen. 14 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 klaar 0,008 0,000 0,007 12 34.097 kj stroom doen 288-3 249 Pandgeld De prijzen zijn of worden al doorberekend. 13 0 voor 0 kg Roeren & mengen Autoclaaf
14 999 kg kalkzandsteen maken Kalkfabriek In de massaverhouding 95:5 worden zand en kalk gemengd onder toevoeging water. Van de kalkzandspecie worden stenen geperst. Daarna in de autoclaaf vacuüm zuigen,verhitten met stoom tot 200 C, 10 bar druk opbouwen en een klein etmaal klaar. Tijdens dit proces wordt de kalk geblust en ontstaat calciumsilicaathydraat als bindmiddel tussen zandkorrels. ongebluste kalk, zand, water kracht kracht kracht, warmte Mengen Stenen persen kalkzandspecie vormelingen Stomen, 200 C, 10 bar warmte Kalkzandstenen Vorming Sσ : 5CaO + 5H₂O(l) + 6SiO₂ (CaO)₅.(SiO₂)₆.(H₂O)₅ Gehanteerde molmassa's M Ca O₂ H₂ Si 0,040 0,032 0,002 0,028 T'overzicht Termen M n m Sσ Sσ Hf Hf reactievgl [kg/mol] [kg] [kj/ K.mol] [kj/ K] [kj/mol] [kj] Vóór CaO 0,056 878 49 0,034 30-635 -6,E+05 H₂O 0,018 878 16 0,070 61-285 -3,E+05 SiO₂ 0,060 1.054 63 0,034 36-910 -1,E+06 SiO₂ 0,060 14.518 871 Na SiO₂ 0,06 14.518 871 5CaO.6SiO₂.5H₂O 0,730 176 128 0,500 88-10.100-2,E+06 ΔSσ = 26 ΔHf = -7,E+03 endotherm ΔSσ n mol CSH = 26 kj/ K.ton kalksteen Toelichting : Hf calciumsiliciumhydraat is zo goed mogelijk geschat. De massa-verhouding 95:5 voor zand en kalk combineren met de massa-verhouding in de vormingsreactie 3,11 : 1 : 4 Doen 8,42 kg aardgas 11 Vacuüm zuigen : De autoclaaf met de kalksteenvormelingen wordt vacuüm gezogen. Helder schematiseerde dit voor 1 ton kalksteen met het 1 m optillen van een luchtkolom met grondvlak 0,5 m², dan is de arb A vacuüm = 0,5. 100 kpa = 0,5 m³. 100.000 N/m² = 50.000 Nm = 50 kj/ton kalksteen μ = 0,7 E vacuüm 1 ton kalksteen = 71,4 kj/ton kalksteen Zie voor de levering van de stroom 12 10 ato stoomdruk opbouwen bij 476 K : Neem rondom de ton kalksteenvormelingen 1 m³ waterdamp op 476 K en 10 ato, dan geldt: P. V = n. R. T ofwel
n = P. V /(R. T) = 253,1 mol H₂O E damp 200 opwarmen = 200. Cp. n = 200. 0,034. n = 1.721,2 kj schatting Om n mol water te verdampen is nodig E verdampen n mol H₂O = n. MH₂O. ΔvH = n. 0,018. 2256 = 10.278,4 kj Tot slot is er energie nodig om de tas vormelingen op 200 te brengen: Met C k.z.steen = 0,84 kj/kg. K en ρ k.z.steen = 2000 kg/m³ : E verhitten vormelingen = 200. C k.z.steen. V. ρ = 336.000 kj/ton kalkzandsteen De energie wordt geleverd door aardgas, zie hieronder. Vormingswarmte : ΔHf n mol CSH = -7.025 kj/ton kzsteen T'overzicht In totaal benodigd 340.975 kj/ton kzsteen. Deze energie wordt met aardgas opgewekt. Met KT 4 Aardgas: KT 4 2,47 kg aardgas klaar 22 4 267 14 8,42 kg aardgas doen 76 12 909 15 200 tonkm verplaatsen Vrachtwagen Wegbrengen 0,5 ton kalkzandseen 14 over 200 km 4 Met VT 1 Vrachtwagen : VT 1 1 vwtonkm klaar 1,6-0,9 4,1 15 100 vwtonkm doen 163-88 411 Binnenvaartschip Verplaatsen : 0,5 ton kalkzandsteen 14 over 200 km 3 Met VT 14 Binnenvaartschip : VT 14 1 vstonkm klaar 0,13-0,10 0,48 15 100 vstonkm doen 13-10 48 Klaar! Bron: Bouwstenen voor een duurzame toekomst' KWA Bedrijfsadviseurs BV 2010