Förbränning av energigrödor

Transkript

1 Förbränning av energigrödor Bränsleutvecklare

2 Bränsledata för olika grödor

3 Beläggningar på värmeöverföringsytor

4 Askegenskaper hos rörflen Rörflenaska Vedaska

5 Kalium är nyckel elementet för sintringsproblem K2O*2CaO*9SiO2 (1200 C) KCl (770 C) K K2O*Al2O3*4SiO2 (1693 C) K2SO4 (1071 C) K2O*4SiO2 (770 C)

6 Additiv kan minska askrelaterade driftsproblem och korrosion Exempel: Torv Kaolin Dolomit Svavel

7 Torvinblandning minskar risker med askrelaterade driftsproblem Källa: ETPC i Umeå

8 Minskade askrelaterade driftsproblem genom inblandning av torv i åkerbränslen Marie Kofod-Hansen, Lennart Ryk Torvforsk Marcus Öhman, Alejandro Grimm Avd för Energiteknik, Luleå Tekniska Universitet Dan Boström, Nils Skoglund, Christoffer Boman Energiteknik och Termisk Universitet Processkemi, Umeå

9 Bakgrund Användningen av åkerbränslen (t ex salix och halm) kan orsaka besvärande askrelaterade driftsproblem (beläggningsbildning, högtemperaturkorrosion och bäddagglomerering) Driftserfarenheter och tidigare utförd forskning har visat att sameldning av trädbränslen med torv väsentligt förlänger livslängden hos överhettare och minimerar uppkomsten av bäddagglomerering i fluidiserade bäddar. Driftserfarenheter och tidigare forskning gällande effekter rörande sameldning av åkerbränslen med torv är dock relativt få. Fördelarna (eventuella) vid torvinblandning i åkerbränslen har därmed ej visats generellt och brett såväl som demonstrerats för flera typiska /intressanta åkerbränslen, panntyper och torvslag.

10 Genomförande Termokemiska modellberäkningar och validering av erhållna resultat mot tidigare bänkskaleförsök: Studier rörande slaggning, beläggningsbildning/korrosion och bäddagglomerering utfördes för att föreslå intressanta inblandningsgrader av olika torvklasser till olika åkerbränslen för nyttjande i olika panntyper De åkerbränslen som studeras var halm, salix och rörflen med hög och låg askhalt Demonstrationsförsök (40 h) i rosteranläggning (4 MW): Typisk carexbaserad torv (för samtliga prov) med relativt höga Ca/Si förhållanden valdes (utifrån modellberäkningarna) som sameldningsbränsle. Försök utfördes med 15 vikts-% (TS basis) inblandning till rörflen (sambriketterad) och salix (flis/frästorv)

11 Resultat (preliminära)- Demonstrationsförsök i rosterpanna (4 MW) Inblandning av 15 vikts-% carexbaserad torv med relativt högt Ca/Si förhållande till rörflen med låg askhalt, som normalt är ett problematiskt bränsle ur slaggningssynpunkt, gav inte upphov till någon signifikant slaggbildning under 40h:s proveldning Rörflen med hög askhalt hade relativt låga slagg- och beläggningsbildningstendenser Salixbränslet hade låga slaggbildningstendenser men mängden bildade fina kaliumrika partiklar (< 1 um) var höga. Detta kan ge upphov till beläggningsbildning i pannors konvektionsdelar. Inblandning av 15 vikts-% carexbaserad torv med relativt högt Ca/Si till salix gav inte upphov till någon markant ökning av slaggnings-tendensen men bidrog till en halvering av mängden fina partiklar (< 1 um) vilket är positivt både ur beläggningsbildnings- såväl som emissionssynpunkt.

12 Inverkan av 15% torvinblandning till salixbränslet på mängden bildade fina partiklar i 4 MW:s rosterpanna Arean under kurvorna anger mängden partiklar i rågasen (fina K rika partiklar=blå rektangel)

13 Småskalig förbränning

14 Helbaleldning ciggar förbränning för rörflen, halm och hampa

15 Rosterpannor Kan anpassas för alla typer av bränslen Grödor kan förbrännas i ren form eller i blandningar

16 CFB Fluidbäddar Är mycket flexibla för olika bränslen men känsliga för låga asksmältpunkter 10 % inblandning av grödor ger inga problem BFB

17 Pulverpannor Bäst för rörflen och tvättad halm Flödesegenskaper begränsar salix pulver Bilder Susanne Paulrud

18 Rörflenpulverfabrik i anslutning till pannan Vårskördad rörflen är lämplig som råvara Låg fukthalt Goda bränsleegenskaper Vissa frågetecken kring askhantering

19 Pulvereldningsförsök, Drefviken Pulver Gräs Tidpunkt för provtagning

20 Anläggningen i Drefviken 1994

21 Resultat från pulvereldning rörflen Sotbara beläggningar men problem i elfilter med askutmatning

22 Praktikfall med rörflenförbränning

23 Rörflen inom Skellefteå Kraft AB Köps in i hackad form (50 kg/m3) Rörflen från ca 250 ha motsvarar ca 6 GWh Används direkt efter skörd maj juni Blandas som 10 % rörflen, 20 % torv och 70 % trädbränsle

24 Lagring och sönderdelning av rörflenbalar vid Alholmens Kraft, Finland HD-balar har hög densitet men är resurskrävande att sönderdela

25 Blandning av torv, rörflen och bränslekross i Tippfickan

26 Hackad rörflen som vi vill ha den!

27 Hackad rörflen som är för grov

28 Skivsåll för separation av överstort material i bränslet

29 Kontainer med överstort material

30 CFB panna Skellefteå Kraft AB

31 Syrehalt i rökgaser

32 Kolmonoxid

33 Kväveoxider

34 Tack för er uppmärksamhet!