3D-print bidrager til at optimere gasanalyse i cementindustrien

Danske FLO2R laver anlæg til gasanalyse i cementovne. I den forbindelse har virksomheden patenteret en renseteknologi, der reducerer vedligeholdet af anlægget – og her spiller metal 3D-print fra Teknologisk Institut en afgørende rolle.

FLO2R er en dansk nichevirksomhed, der specialiserer sig i gasanalysesystemer til cementovne. Virksomheden har et strategisk partnerskab med den tyske industrikoncern ABB, hvor FLO2R leverer det fysiske anlæg, mens ABB sætter analysedelen på og sælger systemet til cementfabrikker rundt om i verden.

Gasanalysen bruger cementproducenterne til at optimere processen i forhold til, hvor meget brændstof cementovnene bruger, og så analyserer man også for at undgå eksplosionsfare. Desuden kan resultaterne af analysen bruges til at optimere kvaliteten og samtidig sikre, at man får så mange klinker igennem ovnen som muligt. Da cementproduktion står for 7-8 % af verdens samlede CO2-udslip, er optimering af produktionsprocesserne kritisk, og selv små forbedringer have en stor klimamæssig effekt – derfor spiller gasanalysen en afgørende rolle.

Og FLO2R har fundet en god løsning på, hvordan man løser en af de mest komplekse måleopgaver inden for gasanalyse:  At måle gassammensætningen i ovnindløbet på de store roterende cementovne, der producerer omkring 5.000 tons klinker om dagen. Faktisk er løsningen så god, at FLO2R har taget patent på den.

FLO2R's analyseprobe

Et udfordrende analysemiljø

De store roterende cementovne giver en række udfordringer i forhold til at analysere, da det er et ekstremt aggressivt miljø. Vi snakker temperaturer mellem 1.000-1.400 grader celsius, et støvindhold på op til et kilo per kubikmeter, klæbrigt, lava-lignende støv, og en ovn der er i konstant bevægelse. 

- Når du stikker et vandkølet rør ind i sådan en aktiv mineralsk proces, sådan som vi gør med vores analyseprobe, så er det jo det koldeste punkt overhovedet i ovnen. Så for at forhindre, at støv og 1.200 grader varme kondenserede gasser danner stenagtige belægninger på proben, er vi nødt til at blæse den ren en gang imellem. Ellers vil det kræve hammer og mejsel at fjerne belægningerne, forklarer Karsten Brink Floor, administrerende direktør i FLO2R.

Her er vi fremme ved humlen i FLO2Rs patenterede teknologi, som netop omhandler renblæsningen af analyseproben – en proces, hvor røret holdes frit for ophobet materiale ved hjælp af kraftig luftstrømning. Renblæsningen er afgørende for at sikre stabil drift, lange serviceintervaller og pålidelig datakvalitet, da proberne ellers risikerer tilstopning og nedsat levetid på grund af det ekstreme miljø.

Her kræver FLO2R’s løsning mindre vedligehold af proben, hvorved den bliver mere effektiv. Det betyder, at en enkelt FLO2R-probe typisk kan reducere en cementovns CO2-udslip med 3 %, hvilket svarer til at fjerne 15-20.000 bilers årlige CO2-udslip fra vejene.

3D-print spiller en vigtig rolle

En kritisk komponent i FLO2R’s løsning er en 3D-printet dyse, som sidder yderst i proben, bag det filter, hvor prøvetagningsprocessen foregår. Dysen muliggør, at luftstrømmen bliver distribueret præcist rundt om filteret, hvilket effektivt forhindrer, at støv og kondensater sætter sig fast.

- Dysen bliver 3D-printet i rustfrit stål på her Teknologisk Institut, og den har en kompleks intern geometri med forskellige kanaler, der sikrer optimal luftfordeling til den kraftige renblæsning, som FLO2R’s system kan levere, siger Morten Lisberg Jørgensen, seniorkonsulent og 3D-print specialist på Teknologisk Institut.

Den 3D-printede dyse fungerer som en stabil platform for probens mekaniske design og håndterer de betydelige termiske udvidelser, der opstår, når proben udsættes for 1.200 graders varme.

Dysen kunne i princippet svejses sammen af tre forskellige dele, men den er lavet i rustfri stål, som kan slå sig, og det er vigtigt, at delene sidder meget lige. For hvis der er nogen som helst skævhed i dysen, kommer hele filtret til at sidde skævt inde i probe-røret, og det ville gå ud over effektiviteten.

- Med 3D-print eliminerer vi risikoen for skævheder, der kunne opstå ved svejsning, og FLO2R får en konsistent kvalitet på de printede emner, lyder det fra Morten Lisberg Jørgensen.

For FLO2R er det en kæmpe fordel, at man med 3D-print får én komponent, som er formfast, i stedet for tre forskellige dele, der skal svejses sammen.

3D-print gjort det muligt for os at flow-optimere den indre geometri på en måde, der ikke ville være mulig med traditionelle produktionsmetoder, og det har optimeret effekten af vores patenterede renblæsning.

- Karsten Brink Floor, FLO2R