水泥行业的重要抽样:经济驱动程序

马丁Lischka

赫尔佐格Maschinenfabrik GmbH & Co .公斤,德国

总2020年全球水泥产量约41亿吨,使其成为工业生产部门负责发出的单一最高贡献有限公司₂在世界范围内,直接与不少于27%的industrial-released有限公司₂。¹现代旋转窑水泥厂的生产能力5000 - 10000吨/天,每吨熟料生产,~ 910公斤有限公司₂排放到大气中。²这些排放来自三个主要来源:1)脱碳的石灰岩,2)燃料回转窑和iii)水泥厂的电力消耗的燃料。有一个重要抽样的角色隐藏在这个大局,说明这里有五个场景为关键过程控制参数称为“LSF”(石灰饱和系数),对经济的影响是主要的重点。

有限公司₂预算

为了满足国际气候变化协议的目标,引入“有限公司₂证书交易”在2005年在欧洲,除了勤奋的过程控制bdapp官方下载安卓版,新的成功和经济方面水泥厂操作出现。由于公司₂证书交易、可靠的重要性抽样必须考虑水泥生产从的角度尽可能低的有限公司₂生产和尽可能多的获得的数据的可靠性。³研究显示⁴5%最重要的变化过程监控参数,LSF(见技术信息框),导致增加有限公司₂排放16.4公斤的有限公司₂/ t熟料。同样的,公司₂从碳基燃料排放,5%相似的LSF的变化,增加17.2公斤有限公司₂/ t熟料。

抽样偏差可以很容易地引入对于LSF,从而严重放大经济后果。

技术信息框

相比,许多传统的采矿和矿物加工行业基于异构矿化和材料(如:贱金属,黄金矿石),水泥生产是基于相对同质的原材料(粘土、石灰石),辅以几骨料,以确保产品质量的一致性。传统上,因此,相反则较少受到关注这个行业内服务条款的严格。抽样的熟料通常从正在运行的进程执行流的循环每小时一个样本。取样后,熟料中粗碎颚式破碎机的粒径小于5毫米。这允许代表抽样样本数量减少到约100 g。在现代工厂中,样品由气动运输运到实验室。在实验室,使精细地面(< 45µm)和准备自动化x射线荧光光谱仪和x射线衍射(XRD)分析。能够使用自动分析器,只有10 - 15克的样品材料是必要的,这是压成一个钢圈(Ø51.5毫米)。因为分析器的x射线的穿透深度是只有几微米,在现实中只有很小一部分的分析这几克。很明显,抽样中扮演着一个关键的角色在这个测量系统上下文。 The effective sampling rate (clinker-to-aliquot) is closely related to the clinker production rate (see Table 1) but can be estimated as ~1 : 50,000,000—which under all circumstances is daunting.

然而,随后的样品制备也有相当大的影响分析的结果。一个可测量的参数为业者进行的质量和样品制备是标准差,用作测量之间的传播复制采样和分析结果。

除了古典元素的化学分析,所谓三模用于水泥工业化学分类。其中最重要的是所谓的石灰饱和系数(LSF)计算如下:5

曹LSF = 100×/ (2.8×SiO₂+ 0.65×菲₂O₃+ 1.18×艾尔₂O₃)

三个关键模用于监控和控制生产目标。在水泥生产过程中,中间产品的异质性降低不断从原料混合到成品(良好的过程控制)。原料的组成的混合和二次燃料使用熟料燃烧过程效率具有十分重要的意义,同时也有一个决定性的影响熟料的构成。因此,过程控制必须以这样一种方式进行,熟料的化学和物理性质尽可能保持不变。对于这个敏感目标,质量、representativity和过程取样操作的可靠性至关重要。

它的经济

为了说明这些技术关系的经济后果,一个估计当前的金融影响基于证书的价格€55 t¹有限公司₂(即使提高价格预计会在未来年)。非优化LSF估计的经济后果巨大的,如表1所示。这里LSF的相对误差从1%到5%不等,相关仿真数据由曹et al。⁴典型的日常生产。

表1。估计其他公司₂发布不同的错误决定所造成的生产能力lsf和金融影响的有限公司₂证书的价格交易。这些证书会节省运营成本水泥厂与控制过程接近产品规范和优化功耗。

	Rel误差(%) LSF的因素	生产t /天
		1000年	2000年	5000年	10000年
额外的释放(公斤有限公司2/天)
熟料	1	3280年	6560年	16400年	32800年
	2	6560年	13120年	32800年	65600年
	3	9840年	19680年	49200年	98400年
	4	13120年	26240年	65600年	131200年
	5	16400年	32800年	82000年	164000年
燃料	1	3440年	6880年	17200年	34400年
	2	6880年	13760年	34400年	68800年
	3	10320年	20640年	51600年	103200年
	4	13760年	27520年	68800年	137600年
	5	17200年	34400年	86000年	172000年
估计公司的成本2证书(€)
一天	1	370年	739年	1848年	3696年
	2	739年	1478年	3696年	7392年
	3	1109年	2218年	5544年	11088年
	4	1478年	2957年	7392年	14784年
	5	1848年	3696年	9240年	18480年
一年(300天)	1	110880年	221760年	554400年	1108800年
	2	221760年	443520年	1108800年	2217600年
	3	332640年	665280年	1663200年	3326400年
	4	443520年	887040年	2217600年	4435200年
	5	554400年	1108800年	2772000年	5544000年

高度敏感的抽样

很容易引入显著变化过程监测和控制如果没有适当的注意力带到bear-making代表性抽样必不可少的过程。这可以说明同样的LSF参数,基于光谱仪测量。结果下面的分析重复性测试(10从相同的样本分析结果)。有关显示了一个“意外”高铁₂O₃然而,平均LSF大小显著变化,从105.44到102.15。这一个样品制备变化因此负责LSF ~ 4%的相对误差,表2。即使很小的LSF的经济影响变化如表1所示,所有抽样,业者和样品制备的变化是明显的。TOS脱颖而出!

表2。常规光谱仪分析结果从一个简单的复制实验(10分析整除准备从相同的样本)显示容易LSF可以影响非代表性抽样、制备或分析不一致。主要的熟料抽样可变性必须添加到这个错误,这是完全是因为样品制备和分析。

测试	艾尔2O3	SiO2	曹	菲2O3	LSF
1	4.39	20.17	67.27	2.84	105.93
2	4.38	20.19	67.21	2.81	105.78
3	4.42	20.33	67.40	2.79	105.40
4	4.41	20.33	67.41	2.80	105.41
5	4.42	20.33	67.43	2.83	105.39
6	4.43	20.24	67.33	2.79	105.67
7	4.42	20.34	67.33	2.81	105.21
8	4.44	20.39	66.63	4.48	102.15
9	4.48	20.46	67.54	2.77	104.92
10	4.46	20.38	67.51	2.81	105.26
的意思是	4.42	20.32	67.31	2.97
SD	0.03	0.08	0.25	0.50
标准偏差	0.6%	0.4%	0.4%	16.9%

了解导致气候责任更大

上述经济关系定义的三个主要目标继续警惕关于优化水泥生产控制在最佳符合日益严格的气候政策的努力,今天的可持续性报告应该包括所有前瞻性水泥制造商:

• 过程和产品规格,尽可能最低气候影响的要求
• 设计的选择,更多的气候友好型水泥产品
• 低能耗运行和low-CO₂水泥厂排放

因此,今天既有环境、技术、经济(工厂规模、全球气候量表)以及一些“隐藏”抽样司机不断发展水泥industry-no长主要由狭隘的经济动机。服务条款的作用几乎无处不在,即使是一个小小的疲乏和经济成本是显而易见的,就像上面所示(表1),其中4%的LSF的不确定性(rel)导致成本估计潜在的额外的证书€4.4米每年。

还有其他,non-optimised抽样问题在水泥生产中,首先主要熟料抽样。经常在这个阶段,勺抽样应用抽样方法,极度需要重新考虑,因为一个完整的过程流的截面通常被认为是“几乎不可能”。非常公开的熟料并不多采样率的估计,也没有评估相关的抽样误差。

引用

1. 国际能源机构,技术路线图——水泥行业的低碳转型。国际能源署、巴黎(2018年)。https://www.iea.org/reports/technology-roadmap-low-carbon-transition-in-the-cement-industry(2021年6月30日通过)
2. p . Stemmermann Schweike, k . Garbev和g . Beuchle“Celitement——水泥工业可持续发展的前景”,水泥Int。8 (5),52 - 66 (2010)。https://celitement.de/wp content/uploads/2020/07/2010 - 10 - 26 - _celitement_a_sustainable_prospect_for_the_cement_industry - 1. - pdf
3. c·瓦格纳和K.H. Esbensen”,一个系统化的方法来评估测量不确定度有限公司₂燃煤排放的powerplants-missing贡献的理论抽样(TOS)”,化学。Eng。研究Des。89 (9),1572 - 1586 (2011)。https://doi.org/10.1016/j.cherd.2011.02.028
4. z曹、沈l . j .赵l . Liu s .杨钟和y之间的“动态建模机制水泥二氧化碳排放低碳水泥和熟料质量意识到”,Resour。Conserv。Recy。113年,116 - 126 (2016)。https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2016.06.011
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