WASTE REFINERY Centrum för optimal resurshantering av avfall

Transkript

1 Siktet inställt på resultatspridning Att ta del av och sprida information om alla intressanta resultat från de idag 20-talet beviljade projekten inom Waste Refinery är nu en än tydligare och viktigare aktivitet för Waste Refinery. Det kommande året kommer att bli intressant, kan jag lova, nu när majoriteten av projektet når resultatfasen. Några av projekten presenteras på årets Energisession i Skövde den 5 februari samt också på Waste Refinerys öppna seminarium den 13 mars i Borås. Passa på att anmäla er om ni inte redan har gjort det! En annan glädjande nyhet är att kansliet från februari utökas med Jelena Todorovic. Jelena har disputerat inom avfallsfrågor i Luleå och kommer närmast från TPS i Nyköping. Evalena Blomqvist, Centrumledare Parter i Waste Refinery I februari börjar Jelena Todorovic vid Waste Rafinerys kansli. Hon kommer framförallt att jobba med centrumledning tillsammans med Evalena. Jelena disputerade vid Luleå tekniska universitet, med en avhandling som handlade om behandling och användning av askor från avfallsförbränning. Hon har erfarenhet av projektledning och forskning kring biobränsleförbränning, karakterisering av avfall och behandling av askor. SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut Borås Energi och Miljö Borås Stad Högskolan i Borås Metso Power Stena Metall Renova IMEGO Biogas Väst/Business Region Göteborg Brämhults Juice SIK Institutet för Livsmedel och Bioteknik Chalmers Tekniska Högskola Institutet för jordbruks- och miljöteknik (JTI) Profu Götaverken Miljö Nordens Pappersindustri Dalkia Kretsloppskontoret Göteborgs Stad Läckeby Water Group Västra Götalandsregionen (VGR) Energimyndigheten (STEM) Prenumerera på nyhetsbrevet Avbeställ prenumeration Nya projekt Vattentvätt för flyg- och cyklonaska från avfallsförbränning Syftet med projektet är att undersöka om avfallsaska från fluidbäddpannor (Borås Energi och Miljö AB) och från rosterpannor (Renova AB) kan bli stabilare genom tvättning, samt att utreda hur den behandlade askan därefter ska klassas. Aska från förbränning av avfall innehåller stora mängder metaller, klorider och sulfater av olika typer. Vissa av dem finns i föreningar som är lösliga och det gör deponering av askan till ett problem eftersom askan definieras som farligt avfall. En långsiktigt hållbar hantering av våra förbränningsaskor i Sverige behöver utvecklas för att möta framtidens behov. Kontaktperson: Britt-Marie Steenari, Chalmers Tekniska Högskola Projekttid: start september 2008, avslut april 2009 Sänkt bäddtemperatur i fluidbäddpannor för avfallsförbränning etapp 2 Projekt målsättning är att utvärdera om sänkt bäddtemperatur i avfallsförbränningspannor ger förväntade driftsfördelar såsom minskad risk för: bäddagglomerationer, påslag och slitage av överhettare samt minskade emissioner, askflöden och förbrukning av additiv. Utvärderingen baseras på praktiska försök som genomförs vid två 20 MWt BFB pannor för avfallsförbränning i Borås. Den avslutade förstudien (se s.5) visade på stora möjligheter till driftsfördelar. Etapp 2 syftar till att demonstrera kontinuerlig drift med en låg bäddtemperatur samt att utvärdera ekonomiska och miljömässiga vinster med densamma genom att utförliga provtagningar parallellt med termodynamiska beräkningar utförs. Förändringar i beläggningar, askor och partiklar kommer att analyseras vid normaldrift och sänkt bäddtemperatur. Kontaktperson: Fredrik Niklasson, SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut Projekttid: start januari 2009, avslut februari (6)

2 Nya Projekt Termisk och biologisk behandling i ett systemperspektiv etapp 2 Målsättningen med hela projektet är att utvärdera nya och förbättrade tekniker för behandling och återvinning av organiskt och brännbart avfall. Utvärderingen görs i ett systemperspektiv där en regions samlade avfalls- och energisystem beaktas. Vidare genomförs utvärderingen med hjälp av fallstudier i Borås och Göteborg. I arbetet utnyttjas modellverktyg för avfallshanteringen (ORWARE) respektive energisystem (Martes, Markal) samt andra resurser från medverkande parter. Med hjälp av de systemmodeller som vidareutvecklats och anpassats inom etapp 1 kan de ekonomiska och miljömässiga konsekvenserna av en förändring analyseras genom scenarioanalys. Inom etapp 2 av projektet kommer förändringar i framtidens system, fram till 2030, att utvärderas. Kontaktperson: Johan Sundberg, Profu Projekttid: start januari 2009, avslut februari 2010 Förädling av rötrest från större biogasanläggningar Biogasanläggningar producerar en rötrest med ett högt näringsinnehåll som i ett hållbart samhälle därför borde återföras till skog och mark. För att kunna återföra näringsämnena från större biogasanläggningar lokaliserade i storstadsregioner krävs att rötresten och främst kvävet uppkoncentreras för att få rimliga lag rings- och transportkostnader. Projektet avser därför att värdera alternativ för omhändertagande av rötrest för stora avfallsbiogasanläggningar och biogasanläggningar som ingår i energikombinat med de förutsättningar som där finns för samordning med värmeproduktion, spillvärmeutnyttjande, gashantering m m. I projekten beskrivs förutsättningar vid dessa typer av anläggningar, alter nativa uppkoncentreringstekniker, krav och värdering på alternativa produkter. Utvärdering av alternativen görs inom en systemanalys som inkluderar värderingen av nyttan från ett ekonomiskt, miljömässigt och resurssnålt perspektiv. 24 h H 2 O Kontaktperson: Gunilla Henriksson, SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut 2 10 min Wash Projekttid: start februari 2009, avslut februari 2010 Misssa inte... Energisessionen den 5 februari i Skövde Årets energisession i Västra Götalandsregionen anordnas i Skövde 5-6 februari. Waste Refinery arrangerar i år en session med fokus på biologisk behandling av avfall. Kommer vi att nå miljömålet med 35% biologisk behandling av matavfall år 2010? Vilka hinder och möjligheter finns? För att nå ett hållbart samhälle krävs att effektivare processer utvecklas. I Sverige finns det potential för en mångdubbling av biogasproduktion. För mer information om programmet är ni Välkomna att läsa på Västra Götalandsregionens hemsida Centrifuge Filter To analysis: Original sample H 2 O leachate Kemisk fraktionering av avfallsbränslen Projektet syftar till att reducera driftstörningar och underhållskostnader vid avfallsförbränning genom att öka förståelsen för hur oorganiska komponenter är bundna i avfallsbränslet. Hur bränslet reagerar i processen påverkas både av förbränningsprocessen i stort men också av hur komponenterna är bundna. Två metoder för kemisk fraktionering av avfallsbränslen kommer att utvärderas och resultaten kommer därefter att korreleras med oönskade (oorganiska) reaktioner i en förbränningsprocess. Syftet är att finna en lämplig metod för kemisk fraktionering och karaktärisering av avfallsbränslen utifrån hur hårt kritiska komponenter sitter bundna och vilken potentiell risk de därmed medför i en förbränningsprocess. (Figur 1) Kontaktperson: Frida Claesson, SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut och Högskolan i Borås Projekttid: start september 2008, avslut oktober h 2 10 min 2 24 h 2 10 min NH 4 Wash HCl Wash Centrifuge Centrifuge Filter Filter NH 4 Ac leachate HCl leachate Solid residue Figur 1 Principskiss över olika fraktioneringssteg som ingår i kemisk fraktionering och karaktärisering av avfallsbränslen 2 (6)

3 Pågående projekt Robusta mättekniker on-line för optimerad biogasproduktion Efterfrågan på biogas är idag större än tillgången samtidigt som de flesta biogasanläggningar inte drivs vid sin fulla kapacitet. Detta beror bl.a. på att biogasprocessen är känslig för störningar, vilket kan leda till långa driftstillestånd med minskade intäkter och ökade kostnader som följd. Idag görs huvudsakligen manuella provtagningar och analyser på viktiga parametrar, t ex flyktiga fettsyror och ammoniumkväve, vilket är tidskrävande. För att kunna öka behandlingen och bibehålla en stabil biogasproduktion krävs bättre teknik för övervakning som kan appliceras on-line. Detta projekt syftar till att undersöka robusta mättekniker som har förutsättningar att appliceras i biogasprocessen där slitage på mätutrustning kan vara stor, t ex pga korrosion. Arbetet utförs dels vid Borås Energi och Miljös produktionsanläggning på Sobacken och dels i laboratoriemiljö under kontrollerade betingelser. För att kunna skapa ett bättre beslutsunderlag för driftpersonalen finns behov för on-linemätning i det inkommande flödet till rötkammaren för att erhålla substratblandningens innehåll av organiskt material, såväl som i det utgående flödet från rötkammaren för att erhålla rötkammarens innehåll av lättflyktiga fettsyror m.m. I kontakter med leverantörer har konstaterats att tillgängliga instrument sällan uppfyller de mätområdes- eller sammansättningskrav som behövs, vilket innebär att mätning måste föregås av provspädning alternativt finfördelning och provfiltrering. I det aktuella projektet kan de aktiviteter som utförs vid produktionsanläggningen delas in i följande inriktningar 1. Identifikation av mätmetod möjlig att applicera on-line, men där driftssäkerheten måste säkerställas med avseende på den speciella miljön (t.ex. jonselektiv elektrod för ammonium) 2. Identifikation av mätmetod möjlig att applicera on-line, men som inte mäter en specifik parameter och där det krävs kalibreringsarbete för att erhålla bra mätvärden på önskade parametrar (t.ex. FT-NIR för flyktiga fettsyror) 3. Identifikation av mätmetod som måste anpassas för onlinemätning med bl.a. spädning och finfördelning innan applikation kan ske (t.ex. TOC, COD) För att klargöra variationen av olika parametrar i det inkommande materialet till rötkammaren samlas prover regelbundet in för kemisk analys samt mätning med NIR (near infrared spectroscopy), som idag används i den kemiska industrin on-line. Målet är att undersöka om det går att korrelera dessa analyser och mäta halten organiskt material för att kunna beräkna belastningen till processen. I en laboratorierötkammare som efterliknar processen vid Sobacken görs försök med kontrollerade störningar som inte kan utföras vid produktionsanläggningen. Även här görs kemiska analyser för att korrelera med NIR-mätningar där målet är att se om man kontinuerligt kan mäta rötkammarens innehåll av t.ex. olika lättflyktiga fettsyror. Kontaktperson: Åke Nordberg, JTI Projekttid: start januari 2009, december 2009 Andra pågående projekt Figur 2 Driftspersonal på Borås biogasanläggning Kartläggning och identifiering av lukt från biogasprocessen Bedömning av två torktekniker för biologiskt avfall Detektion av bränslespridning i en fluidbädd Förbättrad pannprestanda vid avfallsförbränning Svavelrecirkulation Behovsstyrd sotblåsning i avfallspannor Förbehandlingars inverkan med avseende på efterföljande biologisk behandling/rötning av olika avfallsmaterial Vägen genom en förbränningsanläggning för Oorganiska Komponenter i AvfallsBränslen, VOKAB 3 (6)

4 Avslutade projekt Energiåtervinning av brännbar fraktion från fragmentering av metallhaltigt avfall etapp 1 Den brännbara fraktionen från upparbetning av metallhaltigt avfall, SLF (shredder light fraction), som inte får deponeras längre, innehåller en hel del metaller och har en relativt hög klorhalt. Det finns en oro för att bränslet skall ge beläggningsoch korrosionsproblem i förbränningsanläggningar. Eftersom rötslam har visat positiva effekter på biobränslens alkalirelaterade driftproblem så har detta projekts uppgift varit att teoretiskt göra en bedömning av hur rötslam kan påverka beläggningsbildning och korrosion vid samförbränning av SLF. Figur 3 Metallhaltigt avfall är en av de fraktioner som bildas i samband med fragmentering av skrotade bilar Termodynamiska beräkningar har utförts av Metso Power. Normalt avfallsbränsle använt i Borås avfallspannor med inblandning av SLF och rötslam i olika mängder har simulerats. Resultatet av projektet är: De termodynamiska beräkningarna visade att tillsatsen av rötslam i bränsleblandningen inte gav någon påtaglig positiv effekt gentemot korrosion. Det bör dock nämnas att denna teoretiska studie koncentrerade sig på överhettarkorrosion och beaktade inte effekten av zeoliter (aluminiumsilikater), fosfors smältdata eller erosion och partikeltäthet i rökgasen pga rötslammets höga askmängd, som man i tidigare projekt har sett som positiva vad gäller beläggningsproblematik. De termodynamiska jämviktsberäkningarna påvisade inte att rötslam reducerade bildningen av gasformiga klorider. Samförbränning med SLF (ca 20%) ger höga halter av framförallt blyklorider. Mängden zinkklorid blev också förhöjd men i nivå med halter som vid förbränning av normalt Boråsavfall. Bly- och zinkklorider kondenserar vid lägre temperaturer än alkaliklorider varmed det främst är i eldstaden, i de lägre temperaturdelarna på överhettaren samt på ekonomisern som problem kan förväntas. Förbränning med upp till 20% inblandning av SLF i en 40 bars mättad ångpanna (utan överhettare) bör inte ge väsentligt ökade problem. Denna teoretiska studie bör verifieras praktiskt för att på så sätt även få med de parametrar som inte kunde beaktas teoretiskt. Kontaktperson: Marianne Gyllenhammar, Stena Metall Drift och underhåll av avfallsförbränningsanläggningar en jämförelse av två tekniker och strategier Detta arbete har syftat till att skapa och demonstrerat en metod för att enkelt jämföra drift- och underhållskostnader för olika avfallsförbränningsanläggningar. Metoden går ut på att inledningsvis grovt sortera in kostnaderna i olika poster, jämföra mot andra anläggningar och sedan förfina kostnadsindelningen där intresse finns eller där följdfrågor väcks. Med denna ansats kan arbetsinsatsen och tidsåtgången för jämförelsen hållas så låg som möjligt. Få studier av detta slag finns eftersom avfallsförbränningsanläggningar ofta har en unik uppsättning av tekniklösningar och driftsstrategier, vilket gör direkta jämförelser krångliga och omfattande. Konsekvensen blir därför ofta att jämförelser uteblir vilket i sin tur medför att den kunskap som finns hos anläggningsägare om lyckade teknik- och strategival ej synliggörs. Branschgemensamma utmaningar förblir i viss mån också osynliga. Den demonstrerade metoden synliggör tydligt effekterna av olika teknik- och strategival och påvisar var förbättringspotentialerna ligger hos de olika anläggningarna. Metoden har också varit enkel att använda och bedöms lämplig för att applicera även på ett större antal anläggningar. Kontaktperson: Andreas Johansson, SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut ksek/gwh BEM Renova El Olja Additiv (tot) Personal Figur 4 Fördelning av de huvudsakliga kostnaderna för drift av förbränningsanläggning 4 (6)

5 Avslutade projekt forts. Sänkt bäddtemperatur i FB-pannor för avfallsförbränning - förstudie Avfallsförbränning har globalt sett två syften; kvittblivning av avfall samt energiåtervinning. Vid avfallsförbränning begränsas ångtemperaturen i överhettarna av korrosionsangrepp pga relativt höga halter av alkalimetaller och klor i bränslet. Förbränningsprocessen resulterar i att både alkalimetaller och klorföreningar hamnar i rökgasen och flygaskan, och kan därmed ge upphov till vidare korrosion i anläggningen. I detta projekt har initiala studier utförts för att utvärdera om sänkt bäddtemperatur i fluidbäddavfallspannor ger lägre halter av alkaliklorider i konvektionsstråket. Om så är fallet, skulle en sådan drift ge upphov till ökat elutbyte. Resultaten är av intresse för anläggningsägare som kan förbättra driften i befintliga anläggningar genom att justera driftpunkten samt för panntillverkare för möjligheten till modifiering och optimering av design av nya anläggningar. Delmålet för förstudie var att fastställa vid hur låg bäddtemperatur de befintliga avfallspannorna i Borås kan köras med bibehållen stabil drift och med tillräcklig förbränningstemperatur för att uppfylla givna direktiv för avfallsförbränning. Effekter på processen och driften utvärderas vid olika bäddtemperaturer genom att de data som normalt samlas in utvärderades samt att kompletterande prover av bäddmaterial och aska togs vid olika drifttillstånd för vidare analys. Försöken visade att det går att omfördela luft och rökgasflöden så att bäddtemperaturen sänks från ca 870 C till runt 700 C, samtidigt som kravet på 850 C/2 sekunder kunde upprätthållas och emissionerna av CO var densamma. NO x -emissionerna ökade dock med ökad topptemperatur. Påverkan på bäddkemin samt eventuell ackumulering av oförbränt material i bädden orsakat av att syrehalten sänktes, har inte utretts p.g.a. den korta driftperioden. Kemisk analys av siktad bäddsand ut från pannan visade att kloridhalten ökat mer än fyra gånger vid sänkt bäddtemperatur i 30 timmar. Detta indikerar att den kemiska balansen i bädden påverkats betydligt av temperatursänkningen. För att bestämma vad det får för konsekvenser behövs ytterligare försök med utförligare och längre mätningar. För alkalihalterna iakttogs däremot inga mätbara förändringar. Kontaktperson: Fredrik Niklasson, SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut Andra avslutade projekt - Ladda ner slutrapporter från hemsidan Långsiktigt mål inom biologisk behandling Förberedande metodutveckling för att kartlägga spridning av lukter och luktämnen från biologisk behandling av avfall Siktning av avfall Etanol ur avfall Misssa inte... Waste Refinery Seminarium 13 mars i Borås Välkommen till ett intressant kostnadsfritt seminarium innehållande spännande resultat från avslutade och pågående Waste Refinery projekt. Seminariet vänder sig till dig som arbetar med avfall och energifrågor inom offentlig, privat och akademisk verksamhet. Mer information om programmet går att läsa på. Figur 5 Skillnaden i sammansättningen av retursanden vid A) normal bäddtemperatur, och B) efter 30 h under 750 C 5 (6)

6 Frågan Varför har ni valt att medverka i Waste Refinery och vad har ni för förväntningar? Vad anser ni att centrumet kan bidra med till samhället? Klas Hesselman, VD, SIK Institutet för Livsmedel och Bioteknik - En viktig komponent i SIKs forskningsstrategier är samspel med starka, kompletterande kompetenser utanför SIK. Samspelet är ett naturligt uttryck för SIKs roll i kunskapskedjan, mellan universitet/högskolor, andra institut och industrin, där det är vår uppgift att göra kunskap tillgänglig och användbar för företagen. - SIKs arbete med utveckling och tillämpning av metoder för miljösystemanalys av livsmedelskedjan från jord till bord har varit framgångsrikt, även internationellt, och lett till ökade insikter om att ett effektivt utnyttjande av råvaror har stor betydelse för miljöpåverkan från livsmedelsproduktion. SIK har också kompetens inom sensorik och mikrobiologi, vilket är värdefullt i arbetet med risk- och acceptansfrågor. Detta gör oss till en lämplig forskningsutförare inom ett par av Waste Refinerys fokusområden. Waste Refinery Komptenscentrumet Waste Refinery syftar till att verka för resurssnål, säker och miljövänlig avfallshantering, som långsiktigt kan bidraga till att minska beroendet av fossila bränslen och medverka till ett kretslopp av näringsämnen. Waste Refinery är ett nationellt centrum inrättat vid SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut. Forsknings- och utvecklingssamarbetet inom Waste Refinery sker i ett gemensamt kluster bestående av representanter från näringsliv, samhälle och forskningsorganisationer. Waste Refinery verkar för: Att vara en ledande kompetens inom avfallshantering. Att bedriva FoU i samarbete mellan institut, högskola, samhället och näringsliv. Anders Victorén, Sales and Project Manager Service, Metso Power - Metso har nyckelprodukter för avfalls- och energiåtervinning för ett framtida hållbart samhälle. Vi erbjuder idag totallösningar för avfallsanläggningar inkluderande miljövänlig teknik såsom pannor, bränsleberedning, rökgasrening samt integrerade styrsystem i världsklass. För att våra anläggningar skall fortsätta att vara ledande när det gäller bränsleflexibilitet, elproduktion och tillgänglighet samt låga Life Cycle Costs, måste ständig utveckling ske. Vi tror att Waste Refinery är en viktig mötesplats där vi både kan dela med oss av och utveckla vår kompetens inom området. - Inom Waste Refinery kan man på ett systematiskt sätt och i kommersiell skala utveckla tekniken för material- och energiåtervinning från avfallsströmmar. Projekten som drivs i centrumet syftar till att minska användningen av ändliga naturresurser och minska mängden deponi. Vinnarna är ju både miljön och samhället. Att vare en mötesplats för frågor som rör avfallshantering. Kontakta wasterefinery@sp.se Håll utkik......efter information om mötet Avfall i nytt fokus - från system till styrmedel som anordnas av Waste Refinery och Hållbar avfallshantering, september 2010 i Borås. Mötet vänder sig till dig som arbetar inom avfalls- och återvinningsområdet, t ex beslutsfattare, entreprenörer, myndigheter, länsstyrelser, kommuner, beställare, ingenjörer, intresseorganisationer, konsulter och forskare. Evalena Blomqvist, centrumledare Tel: Jelena Todorovic, centrumledare Tel: Anette Ingemarson, sekreterare Tel: Carolina Hiller, nyhetsbrev och hemsida Tel: (6)