Utsläppen av kolmonoxid och PAH inverkan av svavel och ammoniumsulfat

Transkript

1 Utsläppen av kolmonoxid och PAH inverkan av svavel och ammoniumsulfat ÅF-Process/Vattenfall Utveckling/GSF Henrik Bjurström, Claes Jonsson Matts Almark, Magnus Berg Thorsten Streibel, Ralf Zimmermann 1

2 Nyttan av svaveltillsatser Minska korrosion (berörs inte här) Minska CO-utsläppen Minska utsläpp av organiska ämnen, från metan till PCDD/F Det är billigare att dosera än att bygga om 2

3 Men Det fungerar, men mekanismerna är inte helt förstådda Skillnad mellan labbförsök och full skala Ibland ökar halten av organiska ämnen i rökgaserna exempelvis PAH 3

4 Projektets målsättning(ar) Bidra med lite bättre data i full skala, framför allt om organiska ämnen i rökgaser Spelar det någon roll var man doserar svavlet? Spelar det någon roll om det är ammoniumsulfat eller elementärt svavel? Vad är sambandet mellan CO och organiska ämnen? Ett steg närmare en teoretisk förståelse 4

5 Samband mellan CO och organiskt Samband finns, men inte linjär proportionalitet Icke-linjärt, med och utan trösklar Icke-lineariteten gör att dygnsmedelvärden men också timmedelvärden suddar bort sambanden 5

6 Försök i en barkpanna, ca 35 MW utsläppsnivå: ca 15 ppm CO, > 1 % O 2 Överhettare Förbrännings utrymmet Bränslefall Economizer och luftförvärmare Instrumenterad sektion Elfilter 6

7 Mätningar, online och gasprover CO/CO 2 med IR (5 s) TOC med FID (5 s) SO 2, CH 4, NH 3, HCl m fl med FTIR (1 min) PAH i gasfas med REMPI-MS (1 s) PAH, PCDD/F, PCBz i gasprover (6 h) 7

8 Svavels inverkan på CO och TOC Tomma symboler: ammonium sulfat, fyllda: elementärt svavel koncentration (ppm) TOC, CO tillsatt additiv (mg rent svavel per MJ) 8

9 Svavels inverkan på PAH (EPA16) PAH koncentration i gasprovet (µg/m 3 STP) TOC i flygaskan ökar med ökande svaveldos Två uttag användes för provtagningen: skillnaden i PAH-halt är nästan systematisk tillsatt svaveladditiv (kg rent svavel per timma) 9

10 Jämför med tidigare mätning 2 PAH koncentration (µg/m 3 STP) tillsatt svaveladditiv (kg rent svavel per timma) 1

11 Svavels inverkan på PCDD/F Total PCDD/F koncentration (ng/m 3 STP) 3, 2,5 2, 1,5 1,,5, tillsatt svaveladditiv (kg rent svavel per timma) Låg nivå av PCDD/F:,6 till,1 ng I-TEQ per m 3 Gränsen till detekterbart Medelklorering av PCDD/F är något över 2 Inte mycket klor i bränslet: S/Cl > 4,4 redan utan svaveltillsatser 11

12 Klorerade bensener (PCBz) 2 PCBz koncentration (µg/m 3 STP) tilsatt svaveladditiv (kg rent svavel per timma) 12

13 Fluktuationerna utan svavel, med svavel CO koncentration (ppm) CH4 koncentration (ppm) CO koncentration (ppm) CH4 koncentration (ppm) :: 1:: 12:: 14:: 16:: 8:: 1:: 12:: 14:: 16:: Tid (hh:mm:ss) Tid (hh:mm:ss) 13

14 CO, metan och naftalen CO koncentration (ppm) CH 4 koncentration (ppm) naftalen (ppb) :: 11:: 13:: 15:: Tid (hh:mm:ss) 14

15 Tröskeleffekt 25 naftalen (C 1 H 8 ) koncentration (ppb) CO koncentration (ppm) 15

16 CO och SO 2, utan och med ammonium sulfat CO koncentration (ppm) SO 2 koncentration (ppm) CO koncentration (ppm) SO 2 koncentration (ppm) :: 1:: 12:: 14:: 16:: Tid (hh:mm:ss) -2 18:: 2:: 22:: :: Tid (hh:mm:ss) 16

17 Slutsatser svavel Svaveltillsatser reducerar halten organiskt i rökgaserna Ammoniumsulfat och elementärt svavel är lika effektiva per kg rent svavel 17

18 Slutsatser CO och organiskt Ju mer CO, desto mer organiskt CO, organiskt (TOC) och organiska ämnen kommer samtidigt i puffar av oförbrända gaser Minska puffarna så minskar de organiska utsläppen Sambanden mellan CO och organiska ämnen är inte enkla 18

19 Slutsatser PAH Huvuddelen av PAH bundet till partiklar Svavel minskade PAH här men spridningen är stor mellan gasproven olika effektiv partikelinfångning? För gasformig PAH, beroende på CO är litet under 4 ppm CO, stort över den tröskeln 19

20 Utvecklingsmöjligheter Mekanismerna för svavels påverkan är komplexa borde utredas i laboratorieskala Finpartiklar har betydelse, bör ingå i utredning Det är inte meningsfullt att undersöka PCDD/F i en sådan barkpanna 2