SGC METODER ATT HÖJA VERKNINGSGRADEN VID A VGASKONDENSERING. Rapport SGC 045. Kjell Wanselius KW Energiprodukter AB. December 1993

Transkript

1 Rapport SGC 045 METODER ATT HÖJA VERKNINGSGRADEN VID A VGASKONDENSERING Kje Wanseius KW Energiprodukter AB December 1993 SGC Rapport SGC 045 ISSN ISRN SGC-R--45--SE

2 PROJEKT SGC METODER ATT HÖJA VERKNINGsGRADEN VID A VGASKONDENSERING Kje W anseius K W ENERGIPRODUKTER AB Peter Myndes Backe 12 5tr STOCKHOLM te fax Mamökontor

3 SGC~ SGC:s FÖRORD FUD-projekt inom Svenskt Gastekniskt Center AB aveapporteras normat i rapporter som är fritt tigängiga för envar intresserad. SGC svarar för utgivningen av rapporterna medan uppdragstagarna för respektive projekt eer rapportförfattarna svarar för rapporternas innehå. Den som utnyttjar eventuea beskrivningar, resutat e dy i rapporterna gör detta het på eget ansvar. Dear av rapport får återges med angivande av käan. En förteckning över hittis utgivna SGC-rapporter finns i sutet på denna rapport.! Svenskt Gastekniskt Center AB (SGC) är ett samarbetsorgan för företag verksamma inom energigasområdet. Dess främsta uppgift är att samordna och effektivisera intressenternas insatser inom områdena forskning, utvecking och demonstration (FUD). SGC har f n föjande deägare: Svenska Gasföreningen, Sydgas AB, Sydkraft AB, Göteborg Energi AB, Mamö Energi AB, Lunds Energi AB och Hesingborg Energi AB. v:ns~kniskt CENTER AB &Yr:"v t~ örgen Thune

4 K W ENERGIPRODUKTERAB Kje Wanseius METODER RIT HÖJR UERKNINGSGRRDEN UID HUGHSKONDENSERING (PROJEKT SGC 90.68). nneh~sförteckning: Sammanfattning. Läsanvisning s Bakgrund och syfte. Metod och avgränsningar. Definitioner. Teori. Förbränning. Verkningsgrader över 100%? Luftöverskotti avgaser. Förbränningsuftens temperatur. Förbränningsuftens uftfuktighet. Jämförese: naturgas, gaso, stadsgas och oja. Verkningsgradsmätning genom kondensatmängdsmätning "hinkmetoden". Vad innehåer kondensatet. Några tumreger för ekonomisk optimering vid avgaskondensering. Principer vid avgaskondensering. Praktiska utföranden av avgaskondensorer. Indirekt eer direkt kyning. Separat AKO eer AKO inbyggd i pannan. Hea pannvattenfödetgenom AKOn. Returvatten från ett radiatorsystem.

5 6. 3 Tvåstegskyning, returvatten från radiatorsystem och förvärmning av tappvarmvatten Returvatten från radiatorsystem samt värmeväxare för förvärmning av tappvarmvatten. 7 Verkningsgradshöjning utöver kyning med vatten. 7.1 Förvärmningav förbränningsuften. 7.2 Koppa in värmepump Befuktning och förvärmning av förbränningsuften. 8. Exempe på panns):'"stem som utnyttjar befuktning av förbränn1ngsuften. 8.1 Fagersta Energetics 8.2 Franska, INNOREX från SECCACIER Franska 2, SYSTEM EQUIPTECHNIC. 9 sutsatser och försag ti praktiska försök. Referenser. Biaga. Verkningsgradstabe.

6 4 SAMMANFATTN NG. För att få ordentig kondensering av avgaserna bör vid tunga driftfa avgaserna kyas ti 40 grader C eer ägre. Avgaskondenseringen sker i en avgaskondensor (AKO). Om avgaserna kys ti 80 grader C "- 50 -"- 40 -"- 30 -"- 20 -"- Bir förbränningsverkningsgraden (gäer naturgas med 20% uftöverskott = ambda 1,2) 97,1% 97,6% 98,1% 101,1% 105,3% 107,9% 109,6% För t ex okauppvärmning är förhåandena vid utomhustemperaturen O grader C ett tungt driftfa. Va av metod att åstadkomma god kyning av avgaserna beror på anäggningens förutsättningar. Generet är det mest ekonomiskt att först kya med vatten (returvatten, förvärmning av tappvarmvatten etc) så ångt det går. KALLVATTEN REURVATTEN Exempe på avgaskondensering i bostadsfastighet där avgaserna kys i två steg. Första steget med värmesystemets returvatten och i andra steget med b i vande tappvarmvatten. I tunga driftfa kys avgaserna t i L ca 34 grader C viket motsvarar 107% förbränningsverkningsgrad.

7 5 Förutom kyning med vatten visas tre metoder att ytterigare kya avgaserna för att på så sätt höja verkningsgraden: - förvärmningav förbränningsuften, inkopping av värmepump, - befuktning och förvärmning av förbränningsuften. Metoden att befukta och förvärma förbränningsuften är mest intressant i föjande fa: - avgasernakan endast kyas med returvatten - returvattnets temperatur igger mean 45 ti 52 grader C. Detta förhåande gäer för många fjärrvärmecentraer, bockcentraer och industriea panncentraer. BR;o~NARE REURVATIEN BEfUKTARE O:H LUf'CRV,IIIMARE AKO och befuktning av förbrännings uften. 50 gradigt returvatten i första steget. I normaa fa utan befuktning kys avgasterrperaturen ti ca 52 grader c viket innebär 99,9% i förbränningsverkningsgrad Andra kysteget i AKOn ännar värmeenergi t i en anordning för förvärrming och befuktning för förbrännings uften. Därmed konmer mer kondensenergi att fä as ut på det första kysteget i AKOn reativt om ingen befuktning sker. Avgastemperaturen efter AKOn bir ca 43 grader C viket ger en förbränningsverkningsgrad om 104,3%. Befuktningenhöjer såedes vekningsgraden med 4,4%-enheter. I Sankeydia<;Jram visas energifödena för: - en tradit~one panna - en traditione panna + AKO i bostadshus - en traditione panna + AKO och 50 gradigt kyvatten - en traditione panna + AKO och 50 gradigt ky vatten + be fuktare.

8 6 AVGASFORLUSTER TILL SKORSTEN AVGASFORLUSTER TILL SKORSTEN Kondensvorne 117. KOnnborvOrne BY. Kondensvorne 37. " ~OnnborvQrne ~% ' ; o r TRADITIONELL PANNA Vorne son upptas pannon 92% L ~ J r on ensvorne ~ m PANNA -r:) MED ~'L-----V-Or_n_ ton -s AKD _ upptas 1 panna + AKO o-n J 1. Energiföde i en tradhione L värmepanna. 2. Energiföde i en traditione värmepanna och AICO instaerad i bostadshus. Kyning både med radiatorvatten och förvärnning av tappvarmvatten. Förbränningsverkningsgraden bir mycket hög ca 107% vid tunga driftfa. AVGASFORLUSTER TILL SKDRSTEN AVGASFORLUSTER TILL SKORSTEN Konnbor vorne 2.5Y. KondensvOrne _ 5% -- '-, ~~nnbor v!"jrne '-- PANNA MED AKD Vorne son upptas 1 ponn9. ~ AKO gg_st. KondensvOr'e PANNA MED AKD + BEFUKTNING VOrne son upptas 1 P,onno t AKO 05% 3. Energif-öde i en traditione värmepanna med 50 gradigt returvatten. System som förekonmer bock- och fjärrvärmecentraer. 4. Sanma systern som fig 3 konpetterat med befuktningvilket resuterar i en verkningsgrad jämförbar med fig 2.

9 7 En metod att på ett mycket enket sätt mäta förbränningsverknings~raden vid avgaskondensering presenteras. Metoden gar ut på att mäta mängden kondensat och mängden gasenergi under en period och att räkna fram specifika kondensatmängdenper kwh förbrukad energi. Ur ett diagram kan sedan förbränningsverkningsgraden aväsas. Det enda instrument som behövs för mätningen är en hink. Därför kaas metoden för "hinkmetoden". En yckad anäggning med avgaskondensering, dvs en anäggning med god ekonomi, innebär systemtänkande. Sjäva AKOn är endast en de i systemet. Tiverkare av AKO och befuktare evererar enheterna norma t som separata dear. standardpannor kan användas och vissa standardbrännare kan också användas. Ett franskt företag tihandahåer at i ett paket dvs brännare-panna-akobefuktare. Marknaden för anäggningar där befuktning är ekonomiskt attraktivt är störst om man kan använda befintiga brännare och pannor. Därför föresås att ett praktiskt försök görs i en befintig panncentra i storeksordningen 1-2 MW.

10 8 LiiSRNU SN NG. Börja med att äsa sammanfattnin~enoch avsnitt 3 som handar om definitj.oner. sedan Därefter kan du direkt gå ti avsnitt 6 och 7. Genom att skumma igenom detta avsnitt får du dig en bid av oika inkoppingsmöjigheter. Nu är det dags att gå ti avsnitt 4 som handar om teori. Här äser du vada dear. Senare när du vi fördjupa dig i någon av de principer som visas i avsnitten 6 och 7 bir du tvungen att gå tibaka ti teoriavsnittet. Avsitt 8 visar på några tiverkare som marknadsför system för befuktning av förbränningsuften. Avsnitt 9 ger några sutsatser av rapporten samt visar på försag ti praktiska försök med befuktning av förbränningsuften. I rapporten numreras bider och diagram först efter det kapite med underavsnitt de tihör och därefter med en bokstav i afabetisk ordning. Ex diagram 4. 2B är andra diagrammet i kap i t e 4. 2.

11 9 1. BRKiiRUND OCH SYFTE. Avgas(rökgas)kondensering utnyttjas at oftare i pannanäggningar.med gas som bränse är avgaskondensering ekonomiskt intressant redan vid reativt små anäggningar, ca 50 kw. Inkoppingssystemen ti avgaskondensorerna (AKOna) varierar des beroende på tiverkare av AKO och des beroende på anäggningens förutsättningar. En de tiverkare bygger in AKOn i pannan ti en färdig enhet. Oika metoder finns att förbättra kondenseringen med hjäp av kompetteringsutrustning. Den nyaste av dessa hjäpsystem är anordning för att befukta och förvärma förbrännings! uften. Syftet med rapporten är att: Visa på oika sätt att kya avgaserna med vatten. gå igenom tre metoder att höja verkningsgraden med hjäpmede. ) Förvårroningav förbränningsuften. 2) Inkopping av värmepum?. 3) befuktning av förbränn1ngsuften. Visa på företa<;~ som marknadsför produkter som utnyttjar befuktn1ng av förbränningsuften. Ge försag ti praktiska försök. 2. METOD OCH RUiiRHNSNINiiRR. Med hjäp av teoretiska beräkningar visas i tabeer och diagram konsekvenser av oika åtgärder. Befintiga erfarenheter används för att visa på oika sätt att kya avgaserna med vatten. Brosch:(rer används för att redovisa produkter som utnyttjar tekniken att befukta förbränningsuften. Rapporten behandar naturgas i första hand. En de jämföreser görs rried gaso, stadsgas och oja. studien avgränsas ti värmepannor och ångpannor med normaa uftöverskott i förbränningen. Metoder att förhindra kondens i skorstenar vid avgaskondensering behandas ej.

12 O 3. DEFINITIONER. RÖKGASFÖRLUSTER. Innebär den värmeenergi som går ut i skorstenskanaen. Rökgasförusterna påverkas av avgastemperaturen och uftöverskottet hos avgaserna. FÖRBRÄNNINGSVERKNINGSGRAD eer ELDNINGSTEKNISK VERKNINGSGRAD. Innebär den värmeenergi som UJ?ptas av pannan och eventue AKO i förhåande t1 tiförd bränseenergi. Fås fram genom att från den tiförda bränseenergindra ifrån rökgasförusterna. (Ej att förväxamed kemisk förbränningsverkningsgrad som används inom fastbränseedningstekniken.) STRÅLNINGs-OCH KONVEKTIONSFÖRLUSTER. Innebär den värmeenergi som pannan ämnar ifrån sig ti pannrumrosuften i form av stråning och konvektion. PANNVERKNINGSGRAD. Innebär den energi som momentant ämnar pannan i form av uppvärmt vatten i förhåande ti tiförd bränseenergi. AVGASKYLARE. En värmeväxare som kyer avgaserna efter en panna utan att uppnå kondensering. RÖKGASKYLARE. Lika avgaskyare men avsedd för icke gasformiga bränsen. EKONOMISER (EKO). Lika rökgaskyare och avgaskyare men ordet används i första hand vid ångpannor och då kymediet är matarvatten. AVGASKONDENSOR (AKO). En avgaskyare som kyer avgaserna ti så åg temperatur att vattenångan i avgaserna kondenserar. RÖKGASKONDENSOR. Lika avgaskondensor men avsedd för icke gasformiga bränsen KONDENSATIONSPANNA. En färdig enhet med brännare+panna+ako.uttrycket används oftast för pannor med atmosfärsbrännare. BEFUKTNING. Inbegriperäven att förbränningsuften uppvärms. Hu; undre (effektiva) värmevärdet. HÖ ; övre (kaorimetriska) värmevärdet. Hö; Hu+ kondensvärmenfrån den vattenånga som bidas vid förbränningen.

13 11 4. TEORI. 4.1 FÖRBRHNN NG. För att förbränna m3 natur!i!as behövs 10,5 m3 uft. Gasbandningen som er has är en perfekt (stökiometriskt) gasbandning och betyder att a naturgas bir förbränd. I praktiken behövs ite mer uft för att förbränningen ska bi bra dvs utan att ofuständig förbränning uppstår. Ett vanigt värde är att fäktgasbrännarebrinner med 20% uftöverskott (=ambda, 2) viket i bid 4.A betyder ca 2,1 m3 uft. Luften består av 20,9% syre och 79,1% kväve (ink ädegaserna). Det är endast s~ret i uften som tisammans med naturgasen brj.nner och ger energi. Kvävet och uftöverskottet?asserar rakt igenom pannan utan att vara ti nagon nytta. När naturgas och syre brinner bidas värme. Förbränningsprodukterna består vid stökiometrisk förbränning av 9, 8% kodioxid och 18,8% vattenånga. Observera att då av~asanays tas så är den teoretiskt maximaa kodj.oxidhaten 12, O% i stäet för 9,8%. Detta beror ~å att den voym vattenångan utgör inte är med. anaysprovet. Vattenängen i avgaserna har kondenserat ut i sjäva anaysapparaten. GRSBLRNDN NG 111>"5 10, 5 11>"5 LUFT 2.,1.m NG ~---~ ~ 11>"5 1 8, 3 11>"5 KVAVE LUFT-KOT 0\/ERSK S E F 18, 8" =2~ 11>"5 VA N-.äii!A ö 9,8" =1.. 1 t02 jr j RUGRSER NNINii?1,41! = 8,3 11>"5 KVAVE 2.,1 m3 LUFT- 0\/ERSKOTT Bid 4.1 R. Brännbar gasbandning brinner och b i r avgaser. Procent-siffrorna härrör från stödometrisk förbränning.

14 UERKN N6S6RRDER ÖUER 00%? Normat utnyttjas endast bränsets kännbara (sensiba) värme i pannanäggningar. Detta har ett ti att man i Europa (utom Engand) har definierat verkningsgraden ti bränsets undre (effektiva) värmevärde, Hu. Om avgaserna kys ti så åg temperatur att en de av vattenångan i avgaserna kondenserar ut utvinns även en de av kondensvärmen (atent värme). Det är mycket energi som frigörs då vattenånga kondenserar. Ex för att värma 1 iter vatten från O ti 100 grader C åtgår 116 Wh (100 kca). För att förånga iter 100 gradigt vatten ti 100 gradig ånga, atså in$en temperaturhöjning utan endast fasförändring, atgår 628 Wh (540 kca). Denna fasförändringsenergi vinner man tibaka då vattenångan kondenserar. Kondensvärmen är såedes en energimängd utöver den kännbara värmen. Om kondensvärmen inräknas tisammans med den kännbara värmen erhås bränsets övre(kaorimetriska) värmevärde, Hö. Om man tar tivara en de av kondensvärmen eder detta ti att man med traditione verkningsgradsberäkning erhåer verkningsgrader över 100%. Om vi i Sverige och övriga Europa hade räknat verkningsgraden ti det övre värmevärdet, som Engand och USA, så skue vi sippa förkara det mystiska med att uppnå över 100% verkningsgrad. Men det finns fördear med att håa sig ti det undre värmevärdet viket visas senare. Några bränsens värmevärden. Hu kwh/mn3 Naturgas (dansk) 10,8 Gaso-propan 26,1 Stadsgas(Stockhom) 4,7 Edningsoja 9900 Hö kwh/mn3 12,0 28,4 5, Kondensvärme kwh/mn3 1,2 2,3 0,6 600 i % av Hu 11,1 8,8 12,8 6,1

15 AVGASFORLUSTER TILL SKORSTEN KondensvO.rne 11/. KOnnborvOrne 8/. Kondensvorne TRAD IT I DNELL PANNA VOrne son upptas 1 ~;;~annan "27. Bid 4.2R. Energi f L öde för en traditionel värmepanna. Bränse = naturgas. AVGASFORLUSTER TILL SKORSTEN KondensvOrne 3%..._ ~Onnborvorne '--'% o m ~ s o r, r PANNA MED AKD Vorne: son upptas panna AKD 107% Bid 4.2B. Energiföde för en panna med avgaskondensor. Bränse= naturgas. Förbränningsverkningsgraderna som anges i biderna 4. 2A och 4. 2B förekommer ofta men kan i det enskida faet avvika kraftigt. En dåig systemösning, panna+ AKO, kan ha ägre förbränningsverkningsgrad än en vägjord traditione panna.

16 14 Fördear och nackdear med att räena uerk:ningsgrader ti det undre uärmeuärdet. Tabeernanedan visar förbränningsverkningsgrader baserat på undre (Hu) respektive övre (Hö) värmevärdet för några intressanta värden. Förbränningsverkningsgrad Hu Hö Naturgas 90% ~ 81,0%- * Gaso-propan 90%- ~ 82,7% Stadsgas(Stockhom) 90% ~ 79,8%- Edningsoja 90%- ~ 84,9% Naturgas 111, H ~ OD% Gaso-propan 108,8% ~ 100% Stadsgas(Stockhom) 112,8% ~ OD% Edningsoja 106,1% ~ 100% * Omvandingav förbränningsverkningsgraden 90%, baserat på undre värmevärdet, ti motsvarande baserat på övre värmevärdet. Antag naturgas. 90% * 10,8/12,0 ~ 81,0% Fördeen med att räkna verkningsgraden ti det undre värmevärdet är att det är enkare att jämföra två bränsen i en värmepanna. T ex om en panna edas med 100 kw oja med 90% förbr.verkn.gradså upptar pannan 90 kw. Om samma panna matas med 100 kw naturgas och har 90% förbr.verkn.grad. så upptas även här 90 kw. Räknar man ti det övre värmevärdet måste man i ojefaet eda med 106 kw ti 84,9% förbr.verkningsgrad för att pannan ska ta upp 90 kw. Med naturgas bir motsvarande värden 111 kw ti 81% förbränningsverkningsgrad för att pannan ska ta upp 90 kw. Det är såedes enkare att jämföra oika bränsen då verkningsgradsberäkningarna sker mot det undre värmevärdet. Nackdeen är, som nämnts tidigare, att det kan vara svårt att förkara att man kan komma över 100% i verkningsgrad.

17 15 Förbrönnngsverkningsgrod % o 105 PANNA + AKD ,_ ' r r LAGTEMPERATUR PANNA STANDARD PANNA o Avgostenp groder C Bid 4.2C. Förbränningsverkningsgradens förändring med temperaturen på avgaserna. Bränse= naturgas. Luftöverskott 20% e Ler arix:a 1,2. Diagram på bid 4. 2C visar hur förbränningsverkningsgraden förändras med avgastemperaturen. Kurvan är beräknad för 20% uftöverskott (= ambda 1,2) i avgaserna och att förbrännin$suftens temperarur är O grader C. Kondenser1ngen börjar där kurvan viker av vid ca 55 grader C. Om man drar ut den räta injen, innan kondenseringen börjar, kommer injen att träffa punkten 100% på den odräta axen. Atså, om ingen kondensvärme finns i avgaserna, bir verkningsgraden 100% då avgaserna kys ti O grader C. I biaga finns förbränningsverkningsgraderna i tabeform för 5 oika uftöverskott i avgaserna.

18 16 4.:5 LUFTÖUERSKDTT RUGRSER. Luftöverskottet i avgaserna vid förbränning (bid 4.A) är en barast som bör minimeras. Detta gäer i synnerhet vid avgaskondensering. Ju större uftöverskott ju ägre daggpunkt. Detta innebär att vid en viss temperatur på kyvattnet i AKOn fäs at mindre kondensvatten ut (=sänkt verkningsgrad) ju större uftöverskottet är. Brännaren får dock inte trimmas ti så ågt uftöverskott att risk uppstår för ofuständig förbränning. Konsekvenserna av varierande uftöverskott visas i diagram 4. 3A. Antag att vi har en överdimensionerad avgaskondensor som kyer avgaserna ti 40 grader oavsett variationer i uftöverskott. Vid uftfaktorn ambda 1,1 erhås förbränningsverkningsgraden 106,2% och vid ambda, 5 erhås 104, 6%. Detta innebär en skinad på 1,6%-enheteratså en icke obetydig inverkan. I brännarens minastäge är det svårast att håa åga uftöverskott utan att förbränningen försämras. Emeertid är det ur årsverkningsgradssynpunkt viktigare att minasten har ågt uftöverskott än att maxasten har det. Därför är det utomordentigt viktigt att kontroera minastens värde. F'ORBRANNINii'S VERI<NINGSGRAD '... '" '" '" '"' '"' '" '" '"'.., ' ' Bid 4.:5R ' 2.' N~NALT VARDE rm EN RikTIGT INTRII'I'1AD rlaktgasbrannar[ - ' '..,.....,.., , ' ' ' ' ' ~... ' ' ' ' '-' ' '..,.., ' ' I. ' ' O.., LUFTOVERSKOTT LMBDA ' " I AVGASER Förbränningsverkningsgradens förändring med uftöverskottet då avgaserna har kyts ti 40 grader c. Förbränningsuftens temp= 20 grader C. Naturgas.

19 FÖRBRÄNN NGSLUFTENS TEMPERRTUR. Bestämning av ett bränses värmevärde, viket verknings~radsberäkningar baseras på, antar att förbrännngsuften har temperaturen O grader C. Om förbränningsuftenär varmare än O grader ökar verkningsgraden g i vet att avgastemperaturen är ika. Normat är dock förbränningsuftens temperatur +20 grader C viket verknin~sgradstabeer och diagram ofta har tagit hänsyn t1. standardbrännare brukar maximat tåa en förbränningsuftstemperatur på grader C. Är högre temperatur aktue måste speciet utformade brännare användas. Ju varmare förbränningsuften är ju högre verkningsgrad uppnås. Värma förbränningsuft. "Hur många grader måste förbränningsuften värmas för att förbränningsverkningsgraden ska öka 1%-enhet?" Cp (uft) Täthet (uft) kj/kg o K = 1,293 kg/m3n För att värma m3n uft K åtgår m3n * 1,293kg/m3n* 1 kj/(kgo K* K= 1,293 kj = 1,293/3,6 Wh = 0,359 Wh För att förbränna kwh naturgas krävs O, 97 m3n uft. Vid ambda 1,2 i uftöverskott krävs 1,2 * 0,97 = 1,164 m3n uft. 1% av kwh naturgas = 10 Wh Antag temphöjning på uften ti x K 10 = 0,3592 * 1,164 *x x= 23,9 K såedes vid uftöverskottet ambda=, 2 måste förbränningsuften värmas 23,9 K för att verkningsgraden ska öka med %-enhet. Diagram bid 4. 4A visar ovanstående vid varierande uftöverskott.

20 " " " " 2i ao " " 12 IL Q. GRADER C BrO.nse: Naturgas NORMALT VARDE FOR EN RIKTIGT -INTRIMMAD FLAKTGASBRANNARE o I. O 5.7 LAMBOA o, c o, LUFTOVERSKOTT I AVGASER Bid 4.4R. Erfoder i g värmning av förbrännings uften, vidaika uftöverskott i avgaserna, för att förbränningsverkningsgraden ska öka 1%.

21 FÖRBRiiNN NGSLUFTENS FUKTHRLT. I detta avsnitt beskrivs vad som händer när förbränningsuften befuktas. Vi repeterar först förbränning med torr förbränningsuft. GRSBLRNDN NG , LUFT 2, 1 M3 NG ~---~ LUFT-mn 2~ , KVA~ OVERSK S E ; tj F ö jr N N N 6 RUGRSER 18, 811: 9, 811: 2, 1 m3 71,411: = 8, KVA~ =2~ =1 1 LUFT ' ~,;,;. N- OVERSKOTI ;;r., Bid 4.5R. Norma förbränning. Om vi befuktar förbränningsuften så att den vid 40 grader C har 100% reativ fuktighet innebär det ca O, 9 m3 vattenånga i exempet nedan. GRSBLRNDNING ~ , LUFT NG ~---~ H20 2~ , KVA~ S E tj F ö jr N N N 6 RUGRSER 24~ 611: = 'o m3 H20 911: = '. 66,4S = 8, KVA~ C djft ean OVERSc L~FT KOTI OVERS"K Bid 4.5B. Vi har nu 3,0 m3 vattenånga i avgaserna mot tidigare 2,16 m3. Detta eder ti högre daggpunkt och att mer vattenånga fäs ut givet att avgaserna kys ti sa11111a temperatur som för faet med torr förbränningsuft.

22 20 Nyttan av att använda befuktning av förbränningsuften är störst då temperaturen på kyvattnet är mean grader C. Har kyvattnet ägre temp än 45 grader kan man uppnå hög förbränningsverkningsgrad med enbart AKO. Den kondensenergisom finns kvar kan endast ti en mindre de utnyttjas ti befuktning. Om kyvattnet är över ca 52 grader C, dvs endast 2-3 grader ägre än daggpunkten för avgaserna, finns risk för att energ~ föroras då förbrännin<:)"suften befuktas. Kondensering måste vara möjig ~ en norma AKO för att man inte ska förora energi vid befuktning. Principutförandet av en anäggning med befuktning av förbränningsuften visas i kapite Bid 4. se och 4. SD visar energifödena med hjäp av Sankeydiagram. AVGASFORLUSTER TILL SKQRSTEN Kondensvorne 9Y. vorne Bid 4.5C. Kyning med 50 gradigt vatten så att avgaserna kys ti 52 grader C. PANNA MED AKD Vorne son upptas 1!;!anno.. AKO AVGASFORLUSTER TILL SKORSTEN Bid En de av kondensvärmen som skue gå ut i skorstenen används ti att värma och befukta förbrännings uften. Detta innebär att avgaserna kys ti ca 40 graderciakons andra steg. Med den fuktiga förbrännings- uften b i r det mer fukt i avgaserna. Därmed höjs daggpunkten och mer koneens fäs ut då avgaserna kys ti 52 grader C i AKOns första steg (sanma temp som bid 4.5C). o r, r KondensvOrne SY. KondensvOrne KOnnbor vorne ~ PANNA MED AKD BEFUKTNING VOrne SOM uppras 1 P.Onno + AKO!OSY.

23 21 Bid 4. 5E visar mängden vattenånga som avgaserna kan innehåavid oika avgastemperaturer. I diagrammet visas även avgasernas daggpunkt vid varierande fukthat i förbränningsuften. Luftöverskottet i avgaserna är i samtiga fa 20% (;ambda ' 2). Den fuktiga förbränningsuften anges vid den daggpunktstemp uften har. Ex 40 grader C betyder att uften har 100% uftfuktighet vid temperaturen 40 grader c. VATTENMANGO AVGASER V[KT % AV FUKTiGA AVGASER [6 [ I O g N[]RHA~fALL UTAN ARSKILO BEFUK N[N(j AVGASTEMP groder C Bid 4.5E. Vatteninnehå i avgaser vid oika avgasterrperaturer samt avgasernas daggpunkt vid oika fukthat i förbränningsuften. Av diagrammet framgår att avgasernas daggpunkt höj s ju mer fukt förbränningsuften innehåer.

24 22 Nu visas steg för steg vad som händer fram ti befuktning av förbrännings u f ten. Bid 4. 5F är ett exempe med en AKO som har en värmeväxarsinga. Ky vattentemp är 50 grader C och avgasernakys ti 52 grader C i AKOn. Ur diagrammet utäses att avgaserna från början hade O, 6 vikt% vattenånga och efter kondensering 9, %. Såedes har, 5%-enheter fäts ut i AKOn. VAHENMANUD AVUASER VIKT 7. AV FUKTIGA AVGA:S:ER 16 15,. J " ::~~~-""'7 ' 7 6 s Bid 4.5F VatteninnehåL i avgaser då avgaserna ky t s i ett steg i en AKO ti 52 grader c. Obs ingen befuktning av förbrännings uften. 3 ' AVCiASTEMP grod~r C VATTENMANGO AVGAS[R VIKT 7. AV FUKTIGA AVGASER " J 12 " 9 6 s OOOCiiPIJN{T ~Vii\SEII \ /, Nu förser vi AKOn med ytterigare ett kysteg som kyer avgaserna ti 43 grader C (bid 4. 5G). Vatteninnehået i avgaserna är efter detta andra kysteg 5,6%. Atså har 3, 5%-enheter vattenånga fäts ut i andra kysteget. Värmeenergin från detta andra kysteg avämnas ti en förvärmare/befuktaresom visas senare. Bid 4.56 Vatteninnehå i avgaser efter kyning i ett andra kysteg. ' AVGASTEHP groder C SO GO KYLNING TILL 43 grader KYLNING TILL S2 groder EFTERKYLARE ~Hu~~~~~E~V 50 grodgt L_--

25 23 Bid 4.5H visar vad som händer då förbränningsuften förvärms och befuktas. I exempet har förbränningsuften 100% uftfuktighetvid temperaturen 45 ~rader C. Vatteninnehået i avgasernaökar da från 10,6% ti 14,1% dvs 3, 5 % enheter, samma som kondenserades ut i andra kyarsteget enigt bid 4. 5G. Energimässigt fyttas vattenångan från A ti B. Mer kondensenergi kan nu tas upp ti det 50-gradiga returvattnet. VATTENMANGO AVGASER VIKT % AV FUKTIGA AVGASER DAGGPUNKT AYaASER 16 IS I O g B 7 6 s AVGASTEMP groder C KYLNING TILL 43 grader EFTERKYLARE SOM LAMNAR VARME TILL BEFUKTARE 40 j so KYLNING TILL MED HJALP AV RETURVATTEN L groder 50 grodgt Bid 4.5H Förbränningsuften förvärms o ch befuktasviket ger en höjning av vatteninnehået i avgasernaviket eder ti höjd daggpunkt. Energin ti att befukta förbränningsuften tas ur andra kysteget där avgaserna kondenserar. såedes fyttas kondensenergi från A ti B. Det hea eder ti att mer kondensenergi kan tas upp ti det 50-gradiga returvattnet jämfört med om ingen befuktning görs.

26 JiiMFÖRELSE MELLAN NATURGAS, GASOL -PROPAN, STAOSGAS OCH OLJA. Förbrännin~sverkningsgraden vid några oika bränsen da avgas (rökgas) temperaturen kyts ti 40 grader C. Gäer vid uftfaktorn ambda,. Stadsgas (Sthm) Naturgas Gaso-propan Edningsoja 108,6% 105,8% 103,7% 101,1% Av tabeen framgår att det finns mest kondensvärme att återvinna med stadsgas som bränse och minst med oja. Förutom att minst energi finns att återvinna vid ojeedning är kondensatet mycket surt. Detta eder ti att dyrare materia måste väjas i avgaskondensornsamt att kondensatvattnetmåste neutraiseras.

27 UER KN NGSGRRDSMÄTN NG. Traditione metod. Den traditionea metoden att mäta förbränningsverkningsgraden vid avgaskondensering är att först mäta uftöverskottet i avgaserna samt avgastemf.'eraturen. Dvs en het vanig rökgasanays som utförs på traditionea pannor. Därefter mäts daggpunkten i avgaserna med daggpunktsmätare. Med kännedom om uftöverskott och dag<;3-punkt kan förbränningsverkningsgraden aväsas. tabe bi. Om det är en skinad mean daggpunktstemp och avgastemp kan man betrakta detta som att avgaserna har eftervärmts en bi t över daggpunktstemp. "Eftervärmningen" är såedes en förust som ska dras från den förbr.verkn.grad man fått fram vid daggpunktstemp. Enkast beräknas "eftervärmningsförusten" genom att använda traditione forme (se sid 13 i Värme forskrapport 359 "Avgassystem vid naturgasedning") för beräkning av avgasförust utan kondensering. För AKO med stora kyytor i förhåande ti inmatad bränseeffekt bir daggpunkttemp och avgastemp i stort sett ika. Hinkmetod en. Den här beskrivna metoden har utveckats av Kje Wanseius. Genom att mäta mängden kondensat och mängden gasenergi under en period kan specifika kondensat-' mängden per kwh förbrukad naturgas beräknas. Ur diagram 4.7A kan sedan medeförbränningsverkningsgraden under mätperioden aväsas. Exempe: för att fya en 10 iters hink med kondensat har en gasbrännare förbrukat 105 kwh. Tidsåtgången har ingen betydese. Specifika kondensatmängden bir 10 iter/105 kwh = O, 095 1/kWh. Ur diagrammet aväses medeförbränningsverkningsgraden ti 105,5%. Vi man mäta under en ängre tidsperiod kan en vattenmätare instaeras som mäter mängden kondensatvatten. Metoden är gitig för ambda 1,0-1,5 (0-50% uftöverskott) viket täcker in de festa pannanäggningarna med AKO. Det teoretiska feet är endast +- O, 1%. Diagrammet är beräknat för att förbränningsuftenär 20 grader C. Metoden kräver att kondensering sker under hea mätperioden och att ingen eftervärmning av avgaserna görs. För anäggningar där kondensering utebir under vissa perioder ger metoden för hög verkningsgrad.

28 26 Avgashastigheten i AKOn får inte vara så hög att vattendroppar föjer med ut i skorstenen. Om så sker registrerar hinkmetoden för åg verknin~sgrad. Avgashastighetenbör inte överstiga 2, O m/s ~ AKOns sista kyde. Fördeen med hinkmetoden är att den är enke, kräver ingen dyrbar mätutrustning samt är noggrann. Mätningen kan dessutom göras under ängre perioder om kondensatvattnet kontinuerigt mätes i en vattenmätare. Kontinuerig kondensmätning är ett aternativ ti att instaeravärmemängdsmätare. Det är inte ovanigt att värmemänc;jdsmätare visar fe. Några av fekäorna är: för ~ten temperaturdifferens mean fram och returedning samt att vattenmätardeen bivit försmutsad. Kontinuerig kondensatmätning är avsevärt biigare och driftsäkrare. Det är dock inte samma verkningsgrad som mätes som med värmemängdsmätare. Strånin~soch genomströmningsföruster mäts ej med kont~nuerig kondensatmätning. F'erbr-Onn ngsvoerkn nosgrod % "' '" "' "' III 110 "' "' '" 103 '" 101 "' " " " v / / v v / AT O C.t \Z \ O.i!.O o.ot o.oj o.os o.o7 o.m o.tt o.tj o.1s 0.17 o.j9 KCNDENSAT \ ter/kvm Bid 4.7R Förbränningsverkningsgrader enigt hinkmetoden.

29 URD INNEHiLLER KDNDENSRTET? Avgaserna från naturgas, gaso och stadsgas är nästan svavefria. Det ia svave som finns kommer från uktämnet som tisätts. En de av svavet fäs ut i kondensatet i form av svavesyra. Under förbränningsföroppet bidas NOx (kväveoxider). Ca 5-10% av NOx är N02 som tisammans med vatten bidar nitrit och nitrat som är sura föreningar. Det mesta av den N02 som bidas fäs ut i kondensatet. Korider, t ex sat havsuft, som kan komma med förbränningsuften in ti förbränningen bidar HC (satsyra) tisammansmed kondensatvattnet. Avgaserna från förbränningen innehåer ca 10% C02 (kodioxid). Kodioxid tisammans med vatten bidar kosyra (vichyvatten). Det finns såedes produkter i avgaserna som bidar syror i kondensatet. Därför bir kondensatet svagt surt. Surhetenvarierarmed hur mycket kondensat som fäs ut från avgaserna. De första dropparna kondensat är mer sura än de föj ande. ph-värdet på kondensatet är högst (minst surt) i de fa där kondenseringen är rikig dvs där avgaserna kys ti åg temperatur. Att ph-värdet då höj s beror på att syrorna som tvättas ur avgaserna bir mer utspädda av kondensatvattnet. Exempe på mätvärden av ph S:Göran, Stockhom ph 5, ~agnoian, Svedaa ph 3, Adermannen, Treeborg ph 4, Fagerän$"en, Treeborg ph 4, Industr1 i Lund ph 4, Vandraren, stockho m ph 3, 9 I Hoand har GASTEC (fd WEG-GASINSTITUT) gjort mätningar på kondensatet för viaanäggningar. ph varierade mean 3, 5-4,3. Nederbörden i Hoand har samma surhet. Jämförande ph-värden. För att få en uppfattning om hur surt kondensatet är visas här några mätningar på adagiga vätskor. Vattenedningsvatten Neutrat vatten Kaffe Appesinjuice Sockerdricka i Mamö ph 7, 6 ph 7,0 ph 5,2 ph 3,9 ph 3,3

30 28 VA-normen och gränsen ph 6, 5. Enigt VA-normen får inte avoppsvatten säppas ut i det kommunaa edningsnätet om ph understiger 6, 5. Emeertid bir kondensatet mycket vä utspätt av husets normaa avop?svatten som dessutom är basiskt dvs det neutraj.serar det svagt sura kondensatvattnet. Ett räkneexempe: som tumrege ~äer att av kwh naturgas bidas ungeför O, J. ter kondensat. En ägenhet förbrukar ca kwh/år för värme och tappvarmvatten viket ger kondensatmängden, 5 m3 ägenhet o år. Normaförbrukningenav kavatten är ca 100 m3/ägenhet o år viket betyder att kondensatmängden utgör endast, 5% av den totaa avoppsmängden under ett år. Kondensatet bir såedes vä utspätt innan det når kommunens avoppsnät. Undantag kan vara kaa vinternätter då kondensatfödet är rikigt med ingen eer endast mycket iten övrig vattenförbrukningsker i huset.

31 29 5. TUMREGLER FÖR EKONOMISK OPTIMERING UID AUGASKONDENSERING. Verkningsgradeni en anäggningmed avgaskondensor varierar med årstid och tid på dygnet. Variationerna är betydigt större än för vaniga pannor utan kondensering. Kondenseringen varierar med: - radiatorvattnets temperatur. Ju ägre temperatur ju högre verkningsgrad. i. ' - brännarbeastningen. Ju ägre beastning på AKOn ju bättre kyning. - tappvarmvattenförbrukningen. I de fa tappvarmvattnet förvärms i AKOn kys avgaserna mest då vattenförbrukningen är stor och sämst under nätter då buffertberedarna är fuaddade. De är såedes mycket svårt att beräkna viken årsverkningsgrad en anäggning med AKO får. Det är dock nödvändigt att uppskatta denna för att kunna OJ?timera vaet av utrustning. En tumrege som VJ.sat sig i praktiken fungera mycket bra är: DIMENSIONERING AV EN ANL~GGNJNGMED AVGASKONDENSOR SKALL UTGA FRAN ETT DYGN MED UTOMHUSTEMPERATUREN O GRADER C. Ett sådant dygn väger mycket tungt för årsenergin. Dygnsverkningsgraden vid O grader C utomhus har VJ.sat sig vara mycket nära årsverkningsgraden för hea panncentraen. Med denna mode är det avsevärt enkare att beräkna önsamheten för marginainvesteringar t ex om en större AKO ska väjas än den som passar ti den panna AKOn ska monteras ti. Likaså kan man få fram önsamheten i att inregera radiatorsystemet för att uppnå ägre returtemperatur och därmed bättre kyning av avgaserna.

32 O 6. PRINCIPER UID RUGRSKDNDENSERING. 6.0 PRRKTISKR UTFÖRRNDEN RU RUGRSKDNDENSDRER INDIREKT ELLER DIREKT KYLNING. Avgaskondensorer kan indeas i indirekt kyda och direkt kyda. Vid indirekt kyning används en värmeväxare mean avgaserna och kymediet. Vid direktkyning kys avgaserna genom direkt kontakt med vatten som oftast duschas över avgaserna sk skrubber. Värmen i duschvattnet överförs sedan i en värmeväxareti t ex radiatorreturvattnet. Indirekt kyning är vanigast för naturgasedade anäggningar. Direkt kyning har vissa fördear i de fa avgaserna ska renas t ex vid avfasförbränning. Kyvatten >- Bid 6.0R. Indirekt kyning Bid 6.DB. Direkt kyning Vid indirekt kyning kan man utföra AKOn så att kondensatet rinner motströms avgasströmmen eer så att kondensatet rinner medströms avgasströmmen. Bid 6.0C. Kondensatet rinner motströms avgasströnmen. Bid 6.0D. Kondensatet rinner medströms avgasströrmen

33 SEPHRHT HKO ELLER HKO INBY660 PHNNHN. Pannor med inbyggda AKO finns framförat band pannor med atmosfärsbrännare. Vanigtvis kaas dessa sammanbyggda enheter för kondensationspannor. Det är ingen principie skinad om AKOn är inbyggd i pannan eer om den instaeras separat. I de föjande avsnitten visas endast pannor med separat AKO eftersomdessa är ättare att förstå. Att ~annor med atmosfärsbrännare är de som förses med ~nbyggda AKO istäet för separat AKO beror på att atmosfärspannormåste ha gastypgodkännande på hea enheten dvs brännare, panna, AKO samt dragavbrott (eer fäkt). Det är såedes ej tiåtet att kompettera en :panna med atmosfärsbrännare med separat AKO. En möjighet finns dock om AKOn instaeras efter gaspannans dragavbrott. Nackdeenär då att uftutspädningen i dragavbrottet gör att daggpunkten i avgaserna sjunker och mindre kondensvärme återvinns. En förde med att everera ett kompett paket med brännare, panna och AKO är att everantören av utrustningen ej behöver använda tid på den enskida kundanäggningens speciea förhåanden. Detta är särskit viktigt vid mindre anäggningar där det ekonomiska utrymmet för konsutation är mycket itet. A\IGASU1LCPP TILL SKIJ!STEN V.oi!M:PANNA o A\IGASFLi'(T A\IGASKCHDENS!J i BRi!!NME KCHDENSVATTEN Bid 6.0E. Kondensationspanna dvs en kompett enhet med brännare-panna-ako. Biden visar en panna med atmosfärsbrännare.

34 HELA PANNUATTENFLÖDET GENOM AKOn. Genom att åta hea pannvattenfödet edas genom AKOn bir instaationen ofta biigare än andra ösningar. Nackdeen är att man inte a tid kan koppa in AKOn på det kaaste vattnet i panncentraen viket eder ti ägre verkningsgrad. För anäggningar med mindre goda möjigheter ti kondensering, t ex där returvattnet varierar mean grader, är principenmed hea pannvattenfödet en god ekonomisk ösning. Nästan samtiga kondensationspannor, dvs de kompetta enheterna som innehåer brännare-panna-ako, använder denna princip. Bid 6.1 A Kyning med hea returvattenfödet. Om ingen kondensering av avgaserna är möjig önar det säan att väja ika effektiv avgaskyare som är optima vid kondensering. Det är reativt biigt av väja utrustning som kyer avgaserna ti grader över kyvattentemperaturen. Diagrammet nedan visar specifika merinvesteringen för en kompett instaation avgaskyare/ako ink. intrimning etc (exk ev skorstenskostnad). Kr/kW BRÄNSLEEFFEKT Ink moms o kw BRÄNSLEEFFEKT

35 6.2 RETURURITEN FRAN ETT RROIRTDRSYSTEM. Normat når man det kaaste kyvattnet ti AKOn om man koppar enigt bid 6. 2A. Ofta finns det fera shuntgrupper i en panncentra och genom att väja den med agsta temperaturen uppnås bästa kyning av avgaserna i AKOn. REURVATTEN Bid 6.2R Kyning med radiatorsystemets returvatten.! Betydesen au temperaturniuå på radiatorsystemet. För att få ~od kondensering och därmed god ekonomi är det viktgt att returvattentemperaturen är så åg som möjigt. Diagrammen visar fram- och returtemperaturen för tre fa: 'III. T TEN- " " " o "' VANLIGT ::::-::== 38 Qra.d C _ 80/&0 sys ten '" -O _, _., 80/60 system, viket innebär att framedningstemperaturen den ka Last e dagen på året är 80 grader C samtidigt som returtemperaturenär 60 grader. Temperaturfaet över radiatorerna är såedes 20 grader. Returtemperaturen vid utomhustemperaturen O grader c är då 38 grader. 80/60 systemet har varit detvani-gaste sbttet att dimensionera värmesystem på i Sverige fram ti början av 80 taet.

36 VATTENf:HPE~A njr " " "' "' "'..., LAGTEMPERATUR 55/45 syste~ 55/45 system, är det system som Nybyggnadsregerna idag kräver för de f es ta hus vid nybyggnad eer onbyggnad. Vid O graders utetemp b i r returterrperaturen 32 grader viket är en ägre tefqj än det 80/60 systemet ger. Det är såedes fördeaktigare för kondenseringen i en AKO att använda ett 55/45 system än ett 80/60 system. ro '" '",_, -00 _, Y"'TTEN- """"""",. ' " "' "' "'..., ro '"' LAGFLDDES B0/40 syste~ 80/40 system, innebär hög framedningstemperatur och åg returtemperatur. Ofta åstadkoms detta system då ädre överdimensioneraderadiatorsystem inregeras enigt ågfödesprincipen (Kirunametoden). Detta system ger bästa förutsättningar för kondensering eftersom returtemperaturen vid O grader utomhus är 29 grader vilket är den Lägsta returtemperaturen av de tre faen som visats här. PR MHRURTTEN. Iband kommer man inte åt returvattnet på sekundärsidan. Det är sådana system där primärvatten matas ut ti shuntgrupper i undercentraer. Vanigtvis kan man genom att bygga om ti tvåvägsventier erhåa kat returvatten på primärvattnets retur. Därmed förbättras förutsättningarna för avgaskondensering.

37 35 1 nuestering. Diagrammet visar specifika merinvesteringen för en kompett instaation med intrimning etc. skorstenskostnad och eventue ombyggnad ti tvåvägsshuntar ingår ej. Kr /kw BR;.tSLEEFFEKT Ink L moms o kw BR;.tSLEEFFEKT

38 TUASTEGSKYLNING, RETURURTIEN FRAN RRDIRTDR SYSTEM OCH FÖRUÄRMNING HU TRPPURRMURTIEN. G Bid 6.3R 3J 1- ~ 8UFF ;;;;;;; ~ _ ~ ~ ;;;;;;; """'---I;J ~ ~... REURVATTf:N... * KALLVATTEN Avgaserna kys i två steg. Först med radiatorsystemets returvatten och sedan med det b i vande tappvarmvattnet. Buffertberedaren ingår i systemet för att fördea den ojämna tappvarmvattenförbrukningen över dygnet. Med detta system kan ca 15-25% ägre effekt på brännare/panna väjas jämfört med en traditione panna/brännare. Effektminskningen beror på: ) Fannpåsaget för tappvarmvattenberedningen kan reduceras med ca 50%. Detta beror på att under de kaaste vinterdagarna går pannan med AKO för fut och buffertberedarna bir då som mest addade med förvärmt tappvarmvatten (ca grader C). 2) Förbränningsverkningsgraden är ca 100% mot ca 88-92% för en standardpanna den kaaste dagen på året. I de fa en AKO instaeras efter en befintig panna ökar kapaciteten på tappvarmvattnet genom buffertberedarnas ager. nuestering. Diagrammet visar specifika merinvesteringen för en kompett instaation med intrimning etc. skorstenskostnad ingår' ej. Kr/kW 8R~SLEEFFEKT Ink L moms o kw 8R~SLEEFFEKT

39 RETURURTIEN FRRN RRDIRTORSYSTEM SRMT UÄRMEUÄHLRRE FÖR FÖRUÄRMNING RU TRPPURRMURTIEN. Systemet iknar tvåstegskyningen i avsnitt I detta fa har man dock inte två kysteg i AKOn utan måste utnyttja en meanväxare. Styrningen av meanväxaren kan utföras på oika sätt. Principschemat visar en möjighet. KALLVATTEN REURVATTEN Bid 6.4R Enstegskyning där både returvatten och förvärmni'ng av tappvarmvatten utnyttjas. nuestering. Diagrammet visar specifika merinvesteringen för en kompett instaation med intrimning etc. skorstenskostnad ingår ej. K'/kW BR~SLEEFFEKT SOO InkL..,., o kw BR~SLEEFFEKT

40 38 7. UERKNIN6S6RRDSHÖJNIN6 UTÖUER KYLNING MED URTTEN. 7.1 FÖRUÄRMNING RU FÖRBRÄNNINGSLUFTEN. Under kap i t e 4. 4 visas verkningsgradshöjningen som är möjig genom att förvärma förbränningsuften. Anäggningar med ångpannor är de mest intressanta för förvärmning av förbränningsuftengenom att det säan finns tiräckigakymöjigheter för en AKO. KALLVATTEN ~ ~... JL ~ ~,,GP/>HNA 1--."ij - LUfi'ORVARMARE ~,., D MIIVAT/>HK Bid 7.1 R AKO med ferstegskyning där även förvärmning av förbränningsuften utnyttjas. nuestering. Diagrammet visar specifika merinvesteringen för en kompett instaation med samiga tre värmeväxar ~te'i!en ~ AKOn samt uftförvärmare. skorstenskostnad J.ngar ej K~/kW BR~SLEEffEKT Exk MOMS o kw BR~SLEEffEKT

41 UiiRMEPUMP. Ett sätt att förbättra kondenseringen i en AKO är att i ett andra kysteg koppa in en värmepump. Kondensvärmen i avgaserna är då en spivärmekäa viken som hest åt värmepumpen. VA!It.E PUK' RE1URVAT1EN Bid 7.2R Avgaserna kys i två steg. Först med returvatten och sedan med hjäp av en värmep\iftp. nuestering. Diagrammet visar specifika merinvesteringen för en kompett instaation med AKO, värmepump samt intrimning etc. Ev skorstenskostnad ingår ej Kr/kW BR~SLEEFFEKT nk..,.,. o kw BR~SLEEFFEKT

42 40 7.:5 BEFUKTN NG RU FÖRBRÄNN NGSLUFTEN. I kapite 4. 5 visas de teoretiska förutsättningarna som gäer för detta avsnitt. Utformningen av AKOn är i de festa fa ika som för andra AKO med kyning i två steg. Det nya är anordningen för förvärmning och befuktning av förbrännings uften. RE\JRVATTEN BEfUKTARE O:H LUfTfCRV,oi!MARE Bid 7.:5R AKO med kyning i två steg. Andra steget ämnar energi ti att förvärma och befukta förbränningsuften. Därmed konmer mer kondensenergi att fäas ut på det första kysteget i AKOn reativt att ingen befuktning sker. nuestering. Diagrammet visar specifika merinvesteringen för en komp et t instaation med AKO, förvärmare/befuktare samt intrimning etc. Ev skorstenskostnad ingår ej K~/kW BR~SLEEffEKT Ink moms o kw BR~SLEEffEKT

43 41 B. EHEMPEL Pft PRODUKTER SOM UTNYTTJRR BEFUKT NING HU FÖRBRÄNNINiiSLUFTEN. 8.1 Fagersta Energetics. Fagersta Energetics har två system för förvärmning och befuktning av förbränningsuften.. Rökgaskyare med uftfuktare. En ferstegs rökgaskondensor koppas ti en separat uftfuktare som förvärmer och befuktar förbränningsuften.en 8 MW anäggning för fisedning finns i Kungsbacka sedan Rökgaskyare med rotor. En traditione enstegs rökgaskondensor koppas ti returvattensystemet. Efter rökgaskondensorn eds rökgaserna ti en roterande värmeväxare där avgasernas värme och fukt växas mot förbränningsuften. Regering av befuktningen sker genom att regera hastigheten på värmeväxarhjuet. En anäggning ti en 18 MW fispanna finns instaerad i Tranås. Rökgaskyare med rotor Vattenånga Bid 8.1 R Rökgaskondensor kompetterad med roterande värmeväxare som överför rökgasernasvärme och fukt ti förbränningsuften.

44 Franska 1, NNOREH au firma SECCRC ER. En färdig enhet med specie brännare, specie panna och givetvis AKO och befuktare. AKOn är av typ direkt kyning. För att förbättravärmeupptagningen är AKOn fyd med ytförstorande fykropj?ar. Enhetens som förvärmer och befuktar forbränn~ngsuften är utförd ika AKO-deen. De färdiga enheterna finns i storekarn 100, 200, 300 och 400 kw. Man kan ej använda systemet ti befintiga pannor. INNOREH PRINCIPSCHEMA fiuiirs UitOPP AUOULATOR irhuf '"' ~ U n( N!"-'! ICONOU.IS - -URnNHODI IIUiiRSHOD! ryllnfio~ ICROPPRR U[NURI RUGRS- fhi(i

45 Franska 2, SYSTEM EQU PTECHN C. Systemet består av en traditione panna/brännare med AKO som kompetteras med en specie anordning som överför avgasernas värme och fukt ti förbränningsuften. Denna anordning kaas för ångpump. Bid 8.3R System Equiptechnic. En särskil d anordning 11 ångpump 11 överför avgaserna värme och fukt ti förbränningsuften

46 44 9. SLUTSRTSER OCH FÖRSLR6 TILL PRRKTISKR FÖRSÖK. Systemtänkande. En yckad anäggningmed avgaskondensering, dvs en med god ekonomi, innebär systemtänkande. Sjäva avgaskondensorn är endast en de i systemet. I första hand bör avgaserna kyas med vatten från värme- och tappvarmvattensystemen. I andra hand kan verkningsgraden ökas med hjäp av förvärmning av förbränningsuften, värmepump eer befuktningav förbränningsuften. I de fa kyvattnet har temperaturen45-52 grader, viket är vanigt hos f j ärrvärmeverk och bockcentraer, är befuktning av förbränningsuften mest intressant ur ekonomiskt synvinke. Försag ti praktiskt försök med föruärmning och befuktning au förbränningsuften. Marknaden för kommersiea anäggningar är störst om man kan använda befintiga pannor och brännare. Därför föresås att ett praktiskt försök görs i en befintig panncentra i storeksordningen 1-2 MW. Osäkerheten är kostnaden för en robust befuktningsanäggning inkusive styrutrustning. Ett önskemå är att värmecentraer ned ti MW ska vara ekonomiska att kompettera. Ti skinad mot fjärrvärmecentraer måste de mindre bockcentraerna kunna köras utan övervakning. REFERENSER. AKO-MANUALEN 1992 av Kje Wanseius "Så här mäter man verkningsgraden med en vanig hink" av Kje Wanseius. Artike i Energimagasinet 3:90. "Corrosion in h. e. bo i ers and anays is of fue gas condensate". Rapport IGRC/D05-83 från 1983 vid Internationa Gas Research Conference. Av A. G. C. Kobussen, The Nederands, Pays-Bas. "VAPOR PUMP AND CONDENSING REATER", GAZ DE FRANCE. Broschyrer från ti verkare av system för befuktning av förbränningsuft.

47 BILRGR FÖRBRRNNINGSUERKNINGSGRRDER Bränse: Naturgas Omgivningste111J 20 grader C Reativ fuktighet 40% vid 20 grader C Fuständig förbränning LUFTÖVERSKOTT Avgas- 1,0 1, 1 1,2 1,3 1,5 ~Lambda temp 12,0% 10,8% 9,8% 9,0% 7,7% f-- C02 grader c 0,0% 2,1 3,8 5,2 7,5 f ,0% 112,1% 112,2% 112,4% 112,6% o 111,4 111,s 111,6 111,6 111, ,1 111, 1 111,2 111,2 111, ,7 110,7 110,7 110,7 110, ,3 110,2 110,2 110,2 110, ,8 109,7 109,6 109,5 109, ,5 109,4 109,3 109,2 108, ,3 109,1 109,0 108,9 108, ,0 108,8 108,7 108,5 108, ,7 108,5 108,3 108,1 107, ,4 108,1 107,9 107,7 107, ,0 107,8 107,5 107,2 106, ,6 107,3 107,0 106,7 106, ,2 106,9 106,5 106,2 105, ,7 106,3 105,9 105,5 104, ,2 105,8 105,3 104,9 103, ,7 105,1 104,6 104,1 103, ,0 104,5 103,9 103,3 102, ,3 103,7 103,0 102,4 101, ,6 102,8 102,1 101,4 99, ,7 101,9 101,1 100,3 98, ,8 100,8 99,9 99,0 98, ,7 99,7 98,7 98,3 98, ,5 98,4 98,3 98,2 97, ,4 98,3 98,2 98,1 97, ,4 98,2 98,1 97,9 97, ,3 98,1 98,0 97,8 97, ,2 98,0 97,8 97,7 97, ,9 97,7 97,6 97,4 97, ,7 97,5 97,3 97,1 96, ,5 97,3 97,1 96,9 96, ,3 97,0 96,8 96,6 96, ,1 96,8 96,6 96,3 95, ,6 96,4 96,1 95,8 95, ,8 95,5 95,1 94,8 94, ,0 94,5 94,1 93,7 92, ,1 93,6 93,1 92,7 91, ,3 92,7 92,2 91,6 90, ,5 91,8 91,2 90,6 89, ,6 90,9 90,2 89,5 88, ,8 90,0 89,2 88,5 86, ,9 89,1 88,3 87,4 85, ,1 88,2 87,3 86,4 84, ,3 87,3 86,3 85,3 83, ,4 86,4 85,3 84,3 82, ,6 85,5 84,3 83,2 80, ,8 84,5 83,4 82,2 79,7

48 Sida RAPPORTFÖRTECKNING SGC Rapportnamn Rapport Författare Pris Nr datum kr 001 Systemoptimering vad avser edningstryck Apr91 Stefan Gruden 100 TUMAB 002 Mikrokraftvänneverk för växthus. Apr91 Roy Ericsson 100 Utvärdering Kjesser & Mannerstråe AB 003 Kataog över gastekniska RID-projekt i Apr91 Svenskt Gastekniskt Center AB 100 Sverige. Utgåva Krav på materia vid kringfynad av Apr91 Jan Moin 50 PE-gasedningar VBBVIAK 005 Teknikstatus och marknadsäge för Apr91 Per-Arne Persson 150 gasbaserad minikraftvände SGC 006 Keramisk fiberbrännare-utvärdering av Jan 93 R Brodin, P Carsson 100 en demo-anäggning Sydkraft Konsut AB 007 Gas-IR teknik inom industrin. Aug91 Thomas Ehrstedt 100 Användnings- områden, översiktig Sydkraft Konsut AB marknadsanays 008 Cataogue of gas technoogy RD&D Ju91 Swedish Gas Technoogy Center 100 projects in Sweden (På engeska) 009 Läcksökning av gasedningar. Metoder och. Dec91 Charotte Rehn 100 instrument Sydkraft Konsut AB 010 Konvertering av auminiumsmätugnar. Sep 91 Oa Ha, Charotte Rehn 100 Förstudie Sydkraft Konsut AB 011 Integrerad naturgasanvändning i tvätterier. Sep 91 OaHa 100 Konvertering av torktumare Sydkraft Konsut AB 012 Odöranter och gasokondensats påverkan Okt91 Stefan Gruden, F. Varmeda 100 på gasrörsystem av poyeten TUMAB 013 Spektrafördening och verkningsgrad för Okt91 Michae Johansson 150 gasedade IR -s tråare Drifttekniska Instit. vid L TH 014 Modern gasteknik i gavaniseringsindustri Nov 91 John Daneius 100 Vattenfa Energisystem AB 015 Naturgasdrivna truckar Dec91 AsaMarbe 100 Sydkraft Konsut AB 016 Mätning av energiförbrukning och Mar92 Kje Wanseius 50 emissioner före o efter övergång ti KW Energiprodukter AB naturgas

49 Sida RAPPORTFÖRTECKNING SGC Rapportnamn Rapport Författare Pris Nr datum kr 017 Anays och försag ti handingsprogram Dec91 Rof Christensen 100 för området indusnie vätskevärmning AF-Energikonsut Syd AB 018 Skärning med acetyen och naturgas. En Apr92 AsaMarbe 100 jämförese. Sydkraft Konsut AB 019 Läggning av gasedning med pöjteknik vid Maj92 Fasvik J, Hagund H m f 100 G!ostorp, Mamö. Uppföjningsprojekt SGI och Mamö Energi AB 020 Emissionsdestruktion. Anays och försag Jun 92 Thomas Ehrstedt 150 ti handingsprogram Sydkraft Konsut AB 021 Ny äggningsteknik för PE-edningar. Jun 92 Ove Ribberström 150 Förstudie Ove Ribberström Projektering AB 022 Kataog över gastekniska FUD-projekt i Aug92 Svenskt Gastekniskt Center AB 150 Sverige. Utgåva Läggning av gasedning med pöjteknik vid Aug92 Nis Granstrand m f 150 Lihagen, Göteborg. Uppföjningsproj. Göteborg Energi AB 024 stumsvetsning och eektromuffsvetsning Aug92 Stefan Gruden!50 av PE-edningar. Kostnadsaspekter. TUMAB 025 Papperstorkning med gas-r.. Sep 92 Per-Arne Persson 100 Sammanfattning av ett anta FUD-projekt Svenskt Gastekniskt Center 026 Kodioxidgödsing i växthus med hjäp av naturgas. Handbok och tiämpn.exempe Aug92 Stig Arne Moen m f Decentraiserad användning av gas för Okt92 Rof Christensen 150 vätskevärmning. Två praktikfa AF-Energikonsut 028 Stora gasedningar av PE. Teknisk och Okt92 Lars-Erik Andersson, 150 ekonomisk studie. Ake Carsson, Sydkraft Konsut P 029 Cataogue of Gas Techn Research and Sep92 Swedish Gas Technoogy 150 Deveopment Projects in Sweden (På Center engeska) 030 Pusationspanna. Utvärdering av en Nov 92 Per Carsson, Asa Marbe 150 demo-anäggning Sydkraft Konsut AB 031 Detektion av dräneringsrör. Testmätning Nov 92 Car-Axe Triumf 100 med magnetisk gradiometri TriumfGeophysics AB 032 Systemverkn.grad efter konvertering av Jan 93 Jonas Forsman 150 vattenburen evänne t gasvärme i småhus Vattenfa Energisystem AB