Analys av värmeåtervinningsmöjligheter och värmeväxlare kring elektrolysprocessen vid Bolidens Rönnskärsanläggning

Sammanfattning: Bolidens elektrolysverk på Rönnskär hade ett behov av att analysera potentialen för att återvinna och utnyttja spillvärme från kondensat för verket. Ångan som användes för existerande värmeväxlare varåtervunnen från olika processer inom Rönnskär, men även producerad av en oljepanna. Den ännu outnyttjade spillvärme som fanns på elektrolysverket skulle potentiellt kunna assistera existerande värmeväxlare för att minska oljekonsumtionen. Ett av målen var att undersöka om det var möjligt attöka temperaturen på elektrolyten till 63 ℃ med ytterligare en värmeväxlare före den nuvarandevärmeväxlaren. Uppvärmningspotentialen för en värmeväxlare med den kondensatmängd och kondensattemperatur som fanns på elektrolysverket skulle undersökas om temperaturen på kondensatet var lägre än 63 ℃. Projektet analyserade relaterade system inom elektrolysverket och mer specifikt avkoppringens utformning med olika maskiner och system. Analysen inkluderade också rekommendationer inom val av värmeväxlare, dimensionering och beräkningar för konfiguration av rörvärmeväxlaren. Sedan beräknades även kondensatmängd, kondensattemperatur, hållbarhetsanalys och ekonomisk analys. En känslighetsanalys utfördes för de viktigaste variablerna.  Resultaten visade att mängden kondensat var för liten för att motivera ytterligare en värmeväxlare. Detta ledde till två fallstudier för olika scenarion inom elektrolysverket vad gällde mängd kondensat, kondensattemperaturer och uppvärmningspotential för elektrolyten. I första fallet beräknades kravet på kondensattemperaturen för uppvärmning av elektrolyten till 63 ℃. I andra fallet utforskades uppvärmningspotentialen av elektrolyten med den beräknade kondensattemperatur på cirka 60 ℃. För båda fallen så användes varierande volymflöden mellan 53,5 liter/min till 126 liter/min. Det medfördeatt elektrolyttemperaturen kunde värmas upp till ett intervall på mellan 30 och 44 ℃. Elektrolytens uppnådda temperatur var beroende av vilket volymflöde som valdes. För att nå temperaturen 63 ℃ påelektrolyten behövdes en kondensattemperatur på cirka 96 ℃ för maxkapacitet. Bästa valet av värmeväxlare var rörvärmeväxlare. Utformningen av värmeväxlaren gav ett acceptabelt tryckfall och god total värmeöverföringskoefficient. Hållbarhetsanalysen visade att det var gynnsamt med en värmeväxlare för att minska koldioxidutsläppen. Minskade koldioxidkostnader gav en mer gynnsam ekonomi, frånsett eventuella investeringskostnader. Känslighetsanalysen visade att känsliga variabler har låg påverkan på resultatet och att de viktiga variablerna som temperaturer och flöden påverkaderesultatet som förväntat. Slutligen kunde man konstatera att denna lösning inte var gynnsam för tillfället på grund av brist på kondensatmängd, men kan vara relevant för elektrolysverket i framtiden.