BioDRI: Skogen möter stålet

Transkript

1 BioDRI: Skogen möter stålet Förgasa biomassa. Använd gasen för att göra järn (DRI) Processkedja i stort, projektstruktur, parter WP1: Försörjning: hur får vi fram biomassan WP2: Förgasningsprocess, Pilotförsök m.m. WP3: Reduktionsprocesser WP4: Hela kedjan Diskussion och slutsatser 1

2 How is steel produced now?? DRI (direktreducerat Järn) från förgasad Biomassa 2

3 Processkedjan för BioDRI CO 2 -avskiljning Gasrening DRI-schakt Värmning?? Förgasare Kylschakt Gasrening Biomassa Transport Flisning,Torkning, Malning etc Biprodukter Skörd 3

4 Projektstruktur Partners efter bransch: LTU, Swerea MEFOS, ETC: Universitet, Institut LKAB: Gruvor Sveaskog, BillerudKorsnäs: Skog, Massa/papper AGA Gaser 4 Höganäs Järn-tillverkning

5 BioDRI: Skogen möter stålet Förgasa biomassa. Använd gasen för att göra järn (DRI) Processkedja i stort, projektstruktur, parter WP1: Försörjning: hur får vi fram biomassan WP2: Förgasningsprocess, Pilotförsök m.m. WP3: Reduktionsprocesser WP4: Hela kedjan Diskussion och slutsatser 5

6 Biomass flow from forestry to delivery Forest Truck road Transport Terminal Transport User 6

7 Potential för ökad produktion av biomassa från skogen GROT (Grenar och toppar) i modellerna BO1 Grot Långtopp Klengallr Övr Utbyggnads Stubbar Totalt röjn planer Bo 1 3,9 0,2 0,2 0,5 2,6 7,4 1,5 Bo 2 2,8 0,1 0,6 0,3 2,2 6,1 4,5 Bo 3 1,1 0,2 0,4 0,2 1,5 3,4 0,9 Bo 4 1,1 0,4 0,6 0,4 3,5 6 3,5 Totalt 8,9 0,9 1,8 1,5 9,8 22,9 10,4 TWh/year 8 BO BO BO4 1 0 Bo 1 Bo 2 Bo 3 Bo 4 New Biomass Planned new users Net available a) Map of balance areas (BO) and potential increase of use in these b) Estimation of unused techno-economic potential 2009 and expected expansion of consumption till 2015, TWh. Data from T Thuresson, Bioenergi från skog. Uppdaterad bedömning av potentialer och förutsättningar för svenskt skogsbruk att producera främst primära skogsbränslen - vintern 2009/2010 7

8 , 5 1 1, 5 2 2, 5 3 3, 5 4 4, 5 5 Kostnads-modeller för skörd och transport Sek/m3s a b c d 50 y = 0,2368x + 84,447 R² = 0, Distance, km Chippning och transport skörd till terminal. Data enl.rapport från Skogforsk Transport Terminal användare. Data från EU projektet SWX-Energi Amount Logging Residue, SEK/tDry First 25% Next 25% Stumps, Next 25% SEK/tDry Next 25% Stegvis modellering av skördekostnad. Data enl.rapport från Skogforsk

9 Excelmodell minimierar kostnad skörd + transport Case: 4TWh biomass to Luleå by truck Luleå 9

10 BioDRI: Skogen möter stålet Förgasa biomassa. Använd gasen för att göra järn (DRI) Processkedja i stort, projektstruktur, parter WP1: Försörjning: hur får vi fram biomassan WP2: Förgasningsprocess, Pilotförsök m.m. WP3: Reduktionsprocesser WP4: Hela kedjan Diskussion och slutsatser 10

11 Studier av förgasning hos ETC Piteå Försök i halvstor förgasare samt jämviktsberäkning Resultat Syre i biomassa mer CO 2 och H 2 O än fossil råvara vid lika förhållanden Försöken visar att förgasartypen arbetar nära jämvikt Den relativt lilla anläggningen har större värmeförluster än en stor. Detta gav rätt CO2-halt i försöken I en fullstor anläggning är förlusterna avsevärt lägre. Utredning pågår för att se hur långt ned man kommer att kunna nå i en sådan förgasare. Man kommer dock knappast att nå under den adiabatiska jämvikten (ca 7% CO 2 och 5% H 2 O) 11 Pilotförgasare (Entrained flow)

12 BioDRI: Skogen möter stålet Förgasa biomassa. Använd gasen för att göra järn (DRI) Processkedja i stort, projektstruktur, parter WP1: Försörjning: hur får vi fram biomassan WP2: Förgasningsprocess, Pilotförsök m.m. WP3: Reduktionsprocesser WP4: Hela kedjan Diskussion och slutsatser 12

13 Reduktionsförsök Malmberget Resultat Effekten av syntetgasen på reduktionen av malmpellets har studerats vid LKAB:s utvecklingslaboratorium i Malmberget. En s.k. Pot Furnace har använts. Se bild Resultatet visar att vi bör ha 5% CO 2 +H 2 0 Högre halter minskar reduktionshastigheten ned till mindre än hälften Detsamma händer med produktionen Man tillverkar nu provmaterial för Höganäs i samma ugn 13

14 BioDRI: Skogen möter stålet Förgasa biomassa. Använd gasen för att göra järn (DRI) Processkedja i stort, projektstruktur, parter WP1: Försörjning: hur får vi fram biomassan WP2: Förgasningsprocess, Pilotförsök m.m. WP3: Reduktionsprocesser WP4: Hela kedjan Diskussion och slutsatser 14

15 DRI-prod i Luleå Försörjning från Sverige och Finland,80% recirkulation, Transport med lastbil Luleå 15

16 Hur påverkas processkedjan av våra resultat?? Tom spelplan för diskussion CO 2 -avskiljning Gasrening Förgasare DRI-schakt Värmning?? Kylschakt Biomassa Gasrening Transport Flisning,Torkning, Malning etc Biprodukter Skörd 16

17 BioDRI: Skogen möter stålet Förgasa biomassa. Använd gasen för att göra järn (DRI) Processkedja i stort, projektstruktur, parter WP1: Försörjning: hur får vi fram biomassan WP2: Förgasningsprocess, Pilotförsök m.m. WP3: Reduktionsprocesser WP4: Hela kedjan Diskussion och slutsatser 17

18 Slutsatser Konceptet verkar möjligt men det finns flera utmaningar Modell för försörjning med stora biomasse-flöden har utvecklats Den är universell och användbar också för andra användningar Vissa kostnader kan behöva studeras ytterligare Möjlig syntetgas och DRI-ugnens krav på reduktionsgasen har studerats experimentellt. CO 2 och H 2 O är väl höga Kyl och torka syntetgasen eller skicka den via CO 2 -avskiljning Mer kylning och värmning: värmeväxlare + värmeutbyte med omgivning Recirkulation med CO 2 -avskiljning krävs. CO 2 -rening är dyr. Forskning om billigare CO 2 -rening pågår Logistik och transport kostar: Decentraliserad produktion? Framtida struktur tex bättre järnvägsnät?? Fossilt är billigare. Styrmedel kan krävas. Styrmedel som inte dödar industrin? 18