förbränningsstörningar

Transkript

1 förbränningsstörningar på rost Jenny Larfeldt och Erik Ramström Forskning och Utveckling TPS 24:8

2 FÖRBRÄNNINGSSTÖRNINGAR PÅ ROST Forskning och Utveckling TPS 24:8 Jenny Larfeldt Erik Ramström ISSN Svensk Fjärrvärme AB Art nr TPS 24:8

3 I rapportserien publicerar projektledaren resultaten från sitt projekt. Publiceringen innebär inte att Svensk Fjärrvärme AB tagit ställning till slutsatserna och resultaten.

4 Förord TPS Branschforskningsprogram för Energiverk driver tillämpad forskning inriktad mot fjärrvärmebranschen. Programverksamheten leds av en styrgrupp bestående av representanter för alla deltagande energiverk, Svensk Fjärrvärme AB och Värmeforsk. Arbetssättet inom forskningsprogrammet finns väl beskrivet i rapporten för den tidigare perioden 93/96 (Värmeforskrapport nr. 66). I programmet 1/2 deltog följande energiverk och företag: AB Borlänge Energi AB Enköpings Värmeverk AB Fortum Värme samägt med Stockholms stad Eskilstuna Energi & Miljö AB Falun Energi & Vatten AB Graninge Kalmar Energi AB Graninge Värme AB Gävle Kraftvärme AB Göteborg Energi AB Jämtkraft AB Mjölby Svartådalens Energi AB Mälarenergi AB Hallsta Fjärrvärme Skellefteå Kraft AB Stora Enso Nymölla AB Sundsvall Energi AB Svensk Fjärrvärme AB Sydkraft ÖstVärme AB Söderenergi AB Tekniska Verken i Linköping AB Tranås Energi AB Trollhättan Energi AB Umeå Energi AB Vattenfall Drefviken Väme AB Vattenfall Utveckling AB Vattenfall Värme Uppsala AB Viken Fjernvarme AS VMR AB Växjö Energi AB Ystad Energi Programmet har till ca 6 % finansierats av deltagande företagen och TPS. Staten bidrar, genom Energimyndigheten, med upp till 4 % i denna typ av delkollektiva forskningsprogram. Under programmet 1/2 genomfördes projekt inom fyra huvudområden Rostteknik, FB-teknik, Brännarteknik och Teknikoberoende FoU. Det senare området omfattar projekt som är generellt tillämpliga oavsett förbränningsteknik. Ansvarig programledare under verksamheten 1/2 har varit Niklas Berge. Ansvariga projektledare inom respektive teknikområde har varit Jenny Larfeldt (Rostteknik), Boo Ljungdahl (FBteknik), Niklas Berge (Brännarteknik) och Birgitta Strömberg (Teknikoberoende FoU). 3

5

6 Sammanfattning De flest typer av förbränningsstörningar i en rostpanna har sitt ursprung i bränslebädden på rosten. Eftersom vi ännu inte har tillräcklig kunskap om vad som styr förhållandena på rost måste vi för att studera förbränningsstörningar på rost innefatta; Förbränningsegenskaper hos bränslet (partikel storlekar, rörelser i bädd, tendens till genomblåsning, värmevärde, m.m.). Rostens konstruktion (både rörliga och fasta, sneda, plana och vals roster). Rostunderhåll (rostslitage vid blottläggning av rost eller försämrad kylning, igensättning av aska). Förbränningssituation i nedre del av eldstad (omgivande murverk, luftfördelning m.m.). En noggrann kartering av temperaturen på undersidan av rost med hjälp av en IRkamera visade att temperaturen är mellan 275 C till 45 C under rost, aningen lägre i de första zonerna och högre i de sista. En uppskattning gav vidare att temperaturgradienten i roststavarna var 15 3 C, vilket innebär en temperatur på rostens översida av 425 C till 675 C. Biobränsle i kontakt med rosten är här i form av glöd eftersom avgasning sker mellan 15 C och 3 C. Själva glödbädden kan hålla temperaturer på upp till 12 C. Med hjälp av frekvensanalys fann vi för flera anläggningar att exempelvis primärluftsflöde och CO varierar med samma frekvens. Analysen har alltså i dessa fall lett oss till några samband som kan undersökas vidare för att hitta orsaken till svängningen och eventuellt reducera den. I andra fall ger frekvensanalysen inga samvariationer vilket tyder på att CO emissionen varierar på ett slumpmässigt sätt. En frekvensanalys måste naturligtvis kopplas till nivåerna av emissionen ifråga. Är CO emissionen hög kan frekvensanalysen tillsammans med korrelationer av driftsparametrar leda till förslag på åtgärder för att minska emissionerna. Exempelvis för Söderenergi där CO tydligt minskar med ökad andel överluft i studerade driftsdata. Sammantaget med frekvensanalysen tyder det på att CO, teoretiskt sett, skulle kunna minskas genom att lägga över luft från sista zonen på rost till överluftsregistren i eldstaden. En metod som här bedöms ha en stor potential för indikering av fluktuationer i förbränningen nere vid rost är λ-sonden. Redan det test som genomfördes i årets projekt visade att syrehalten uppmätt med λ-sonden i anslutning till eldstaden gav en tydlig förvarning om en CO spik. Slutligen konstateras att genomförda temperaturkarteringar under rost, frekvensanalyser, lambdasondsmätning och de rostdata som samlats in inom årets program har vi öppnat upp för en ökad förståelse av förbränning på rost. Förbränningsfronternas utbredning i bädden, bäddens rörelser på rosten, rostens förmåga att hålla och fördela värme och luft till bränslet känner vi än så länge bara i grova drag. Vi saknar fortfarande kunskap om de styrande förloppen vid rosteldning och det fortsatta arbetet bör inkludera mätningar i området kring rost med IR-givare och λ-sond. De genomförda frekvensanalyserna kan kompletteras med denna typ av nya mätsignaler för att fastställa orsaker till fluktuationer i olika anläggningar. Utifrån de fakta som samlas in om förbränningsfronter och temperaturfördelningar i bränslebädd och på rost kan sedan nya driftsstrategier föreslås. 5

7 Summary Fluctuating combustion conditions originates from the fuel bed on the grate. Since we lack understanding of the governing conditions on grate our study includes; Combustion properties of the fuel (particle size distribution, mixing in the bed, channelling tendency, heating value and so on). The design of the grate (both fixed and moving grates, inclined, plane or rotating grates). Maintenance of the grate (reduced cooling or ash deposits). Combustion situation in lower part of the furnace (ceramic insulations, air distribution and so on). Mapping of the temperature below the grate using an IR-camera showed temperatures in the range of 275 C to 45 C. The temperature gradient in a grate element was estimated to 15 3 C which results in a temperature of 425 C to 675 C at the surface of the grate. Since the fuel pyrolyse at 15 C to 3 C the fuel resting on the grate has to be charcoal. Glowing charcoal can have a temperature up to 12 C. Analysing the frequency of various data sampled during normal operation we found for several facilities that for instance primary air flow and CO varies with the same frequency. The analys has in these cases led us to correlations to be investigated in order to find reasons for fluctuations and ways of reducing them. For other facilities no such correlations were found and here the CO emissions were concluded to vary randomly. Such analysis must of course be coupled to the level of CO emission. A frequency analysis together with correlation studies of various parameters can lead to suggestions for reducing the emission of CO. For instance in Söderenergi where a strong correlation was found between an increase in the amount of over fire air and a decrease in CO. Together with an analysis of frequencies it indicates that CO can be decreased by moving air from the last zone on the grate to the over fire air registers. A promising method to measure fluctuations in the furnace is the λ-probe. The first tests performed in this project shows a clear correlation between oxygen measured in the furnace and emissions of CO from the boiler. It is concluded that the measurements and analysis performed and the data collected in this year project have increased the understanding of combustion on a grate. We only have a broad outline of knowledge on how the reaction front are developed in the fuel bed, how fuel is mixed in the bed and about the ability of the grate to accumulate and distribute heat and air to the fuel bed. We lack important knowledge on the governing processes during grate firing and the continued work should include measurements using IR-sensors and λ-probes. Evaluating such measurements using frequency analysis hopefully lead us to more detailed information on how fluctuations occur. Based on the collected information and formed knowledge new operation strategies for grates can be suggested.

8 Innehållsförteckning 1. Bakgrund Målsättning Genomförande Analys av CO signaler med avseende på frekvens Lambdasond Resultat Birka Service AB, Högdalen P1 och P2 valsrost Panna 3 Rörlig rost Frekvensspektra ENA Kraft AB, Enköping Enkätsvar Frekvensanalys Jämtkraft AB, Minnesgärdet Enkätsvar AB Borlänge Energi Enkätsvar Trollhättan Energi AB Enkätsvar Söderenergi AB, Södertälje Enkätsvar Frekvensanalys Eldstadskamera Slutsatser för Söderenergi VMR AB, Köping Mätning i konvektionsstråk med lambdasond Frekvensanalys Tekniska Verken i Linköping AB Enkätsvar Frekvensanalys Eldstadskamera Temperaturmätningar under rost Temperaturfördelning under rost Temperaturförändringar över tiden Slutsatser Linköping Slutsatser och diskussion

9 6. Referenser... 47

10 1. Bakgrund De flesta typer av oregelbundna förbränningsstörningar i en rostpanna har sitt ursprung i bränslebädden på rosten. Koloxidspikar, vilket blivit ett alltmer betydande problem, orsakas av ojämnheter i förbränningsegenskaper hos bränslet eller av skevheter och genomblåsningar i bränslebädden, av att brinnande partiklar kastas upp eller av att kalla stråk av fukt som drivits av bädden sänker förbränningshastigheten lokalt. Vid sidan av dessa slumpvisa variationer finns även mer eller mindre fasta snedfördelningar över bädden. En typisk sådan är de vanligt förekommande luftridåerna på vardera sidan av bädden vilka beror på spalter mellan rostelementen och linjalerna på rostsidorna. Ofta kan dessa spalter ses ovan bädden som kraftigt brinnande ridåer med uppkast av bränslepartiklar. I de svenska rostanläggningarna återfinns både rörliga och fasta, sneda, plana och vals roster. De flesta av dessa roster är uppbyggda av ett antal roststavar som sitter indelade i olika zoner. Luften kan tillföras bränslet genom hål i framkant av dessa stavar eller helt enkelt i utrymmet mellan stavarna. För fast rost eller valsrost tillförs luft genom borrade hål. Luftflödet varieras ofta mellan zonerna på rost. Där den rörliga rosten har möjlighet att styra fördelningen av bränsle på rosten ges fördelningen på en fast rost av inmatningen. Styrningen av luft i zonerna på en rörlig rost försvåras eftersom monteringen av de rörliga rostelementen på underliggande balkar gör det svårt att täta mellan zonerna. Dessutom förekommer att aska fastnar mellan stavarna på en rörlig rost och orsakar så kallad rostresning vilket medför luftläckage i de bilade gliporna. Här riskerar rostelementen att slitas eftersom temperaturen kan lokalt bli mycket hög. Hur bränslet rör sig på rosten är också ett ämne under utredning. Bland annat pågår projekt där omblandning i bränslebädd ska studeras med hjälp av isotoper 1. Bränslets rörelse är förstås beroende av dess egenskaper, rostkonstruktion, rostunderhåll och förbränningssituation, vilket innefattar lufttillförseln. För att studera förbränningsstörningar på rost måste vi i dagsläget innefatta alla ovan nämnda variabler eftersom vi ännu inte har tillräcklig kunskap om vad som styr förhållandena. Föreliggande arbete har ambitionen att kartlägga och göra enstaka provskott som kan ligga till grund för det fortsatta arbetet med förbränning av fasta bränslen på rost. 2. Målsättning Projektet syftar till att visa på vilka inbyggda snedfördelningar av lufttillförseln som finns i rostkonstruktioner, visa på konsekvenser av dessa på emissionsbilden och ge förslag på åtgärder för att reducera problemen. 3. Genomförande En enkät utarbetades och skickades ut till all deltagande verk. Inom ramen för ett examensarbete gjordes en kartläggning av temperaturvariationerna under en rost. Tillvägagångssätt och kartläggning beskrivs närmare i en separat rapport [i]. En metod 1 Metod för kartläggning av bränslepartiklars rörelse och temperaturhistorik i rostpannor/avfallsugnar etapp 2. F

11 att analysera fluktuationer i emissionsdata som CO beskrivs nedan. Metoden tillämpades på insamlade driftsdata från ett antal energiverk. Dessutom tillverkades inom projektet en kyld sond utrustad med en lambdasensor för O 2 mätning direkt i eldstaden. Principen för mätning med lambdasonden beskrivs kortfattat nedan. En eldstadskamera användes också i projektet i ett försök att fånga situationen på rost och eventuella fluktuationer Analys av CO signaler med avseende på frekvens För att komma närmare lösningen på vad som är källan till rökgasernas variationer i CO halt har frekvensanalys utförts på ett antal signaler insamlade från driftsdata i fem pannor: Enköping, Högdalen, Köping, Linköping och Söderenergi. Frekvensanalysen syftar för det första till att kartlägga om de variationer som föreligger är periodiska och för det andra till att fastställa med vilken periodicitet variationerna i så fall äger rum. Om variationerna är periodiska och periodtiden är känd, ökar möjligheten att klargöra vilket upphovet till variationerna är. För att göra frekvensanalysen har MATLAB s fft (fast fourier transform) algoritm använts. Vad den gör, mycket enkelt beskrivet, är att den approximerar vår signal med en summa av sinussignaler, i i ( 2 t) a sin πf Ekv. (1) i där f i är frekvenser från till en av samplingshastigheten definierad maximal frekvens, t är tidsvektorn och a i är de parametrar som justeras för att signalen skall överensstämma med den analyserade. Enkelt sett är det alltså a i som är plottat mot f i i våra frekvensspektra. I visas resultat från en frekvensanalys av driftsdata från Enköpings vibrationsrost. Spektraltätheten, a i, för signalen av CO, syre, luft och kväveoxid visas mot frekvensen. Det visade frekvensområdet av till.25 Hz motsvarar periodtider som är oändligt långa till en 2/3-dels minut. Genom att studera förekomsten av toppar för de olika signalerna kan möjliga samband utvärderas. Bild 1 Frekvensanalys av CO, NO x, primärluftsflöde och O 2 signaler från Enköping. Spektraltäthet CO O 2 Primärluft NO x Frekvens [Hz] 1

12 3.2. Lambdasond Försök genomfördes med en Bosch lambdasensor för mätning av syrehalt lokalt i eldstad. Fördelen med en lambdasensor är att den är förhållandevis robust, mycket billig samt att den har en snabb svarstid. Detta tillsammans med dess lokala placering direkt i eldstaden innebär att information på sekundnivå om stökiometrin kan erhållas. Sensorn reagerar på syre och störs ej vad man vet av höga halter CO och kolväten. Nackdelen är dock att den inte klarar att exponeras för temperaturer över 6 C under längre tid. Konsten blir därför att montera sensorn så att den kyls från temperaturen på rökgaserna i eldstaden till 6 C samtidigt som man säkerställer fritt flöde av rökgaser förbi sensorn. Själva mätkroppen i sensorn, bestående av zirkoniumoxid visas i. Den är monterad under ett skyddande, något perforerat hölje, D i, så att rökgaser kommer i kontakt med yttersidan av mätkroppen. Insidan av mätkroppen ska spolas med luft av normal syrehalt vilket utgör referens vid mätningen. Skillnaden i syrets partialtryck på mätkroppens olika sidor ger upphov till en spänning enligt Nernst ekvation: EMF rökgas RT p O 2 E ln Ekv. (2) nf po 2 = luft Där EMF är den uppmätta signalen i mv och E är den uppmätta signalen då mätkroppen exponeras för luft på båda sidor dvs. ingen skillnad i partialtryck finns. E rapporteras i litteraturen till 12 mv för den använda sensorn [ii]. R är allmänna gaskonstanten 2, T är mätkroppens temperatur, n är 4 för syre och F är Faradays konstant 3. P O2 är partialtrycket för syrgas på mätkroppens olika sidor. Med detta uttryck kan den sökta syrehalten i rökgasen enkelt utvärderas som; p rökgas O 2 = p nf luft ( EMF E RT O e ) 2 Ekv. (3) Vid mätningar i kalla rökgaser, som exempelvis vid tillämpning i bilar, värms lambdasensorn med hjälp av ett värmeelement. Mätkroppen ska ha en temperatur mellan 35 C och 6 C för att fungera. Om värmeelementet används håller det en konstant temperatur på mätkroppen varför utvärdering enligt ekvation 2 underlättas. I vårt fall med mätning i eldstad råder det omvända förhållandet att mätkroppen snarare behöver kylas än värmas. Troligen kommer mätkroppens temperatur variera med eldstadstemperaturen under mätningen. För att utvärdera syrehalten med hjälp av ekvation 2 måste vi då veta mätkroppens temperatur i varje ögonblick. Därför monterades en lambdasensor i en vattenkyld sond med luftspolning av sensorns bakre del. Ett termoelement fixerades på mätkroppens yta under det skyddande höljet och ett termoelement monterades vid den luftomspolade delen av sensorn. Provmätningar genomfördes hos Norsaverket, VMR AB i Köping samt hos Söderenergi AB i Södertälje. Vid mätning direkt i eldstaden klarade inte sonden att kyla sensorn varför inga mätresultat erhölls och sensorn i den senare mätningen (Söderenergi) havererade. 2 R=8.314 J / mol K ,3 Coulombs / mol elektroner. 11

13 Bild 2 Mätkropp av zirkoniumoxid i lambdasensor. Bild 3 Bosch lambdasensor LSM 11. Bild 4 Lambdasensor monterad i kyld sond (efter haveri dvs. exponering för eldstadstemperatur). 12

14 4. Resultat Inom årets något trevande projekt har olika metoder testats samtidigt som en genomgång och kartläggning av befintliga rostkonstruktioner har påbörjats. Resultat redovisningen blir därför en aning splittrad men kommer, mot bakgrund av den föreslagna fortsatta inriktningen på arbetet i rostteknikgruppen, att tjäna som underlag. Enkätsvar från en fast snedrost (Jämtkraft AB), en plan (AB Borlänge Energi) och fem sneda rörliga roster (Söderenergi AB, VMR AB, Tekniska Verken i Linköping AB, Trollhättan Energi AB och Birka Service AB, Högdalen) samt två valsroster (Birka Service AB, Högdalen) och en vibrationsrost (ENA Kraft AB) sammanställs nedan. För fem av dessa anläggningar (Söderenergi AB, VMR AB, Tekniska Verken i Linköping AB, Birka Service AB, Högdalen och ENA Kraft AB) undersöktes också fluktuationer i CO emission som samlats in tillsammans med några loggade driftsinställningar under ett dygn. Nedan presenteras urvalet av data i anslutning till respektive anläggning och resultaten från frekvensanalysen. En eldstadskamera användes för studier av bränslebädden i Söderenergi AB och Tekniska Verken i Linköping AB. I den senare anläggningen genomfördes även karteringen av temperatur på undersidan av rost med hjälp av IR kamera. Ett mindre test med lambdasond genomfördes hos VMR AB och presenteras nedan tillsammans med alla insamlade erfarenheter indelat efter anläggning Birka Service AB, Högdalen P1 och P2 valsrost Valsrostpannorna har en effekt av cirka 29 MW vardera. Man eldar hushållsavfall med en fukthalt av 25 till 3 %. Bränsleflödet är mellan 1 och 12 ton. Valsrostarna har en diameter på 1.5 meter med 3.5 meter breda valsar. P1 har 7 valsar och P2 har 6 valsar. Valsarna roterar i samma riktning som bränslet. Bränslet matas till rost med pusher. Båda pannorna har 5 luftlådor under rost, en per vals. Tryckfallet över rost är 63 Pa för P1 och 67 Pa för P2. Rosten slits på mitten när temperaturen blir för hög. För P1 och P2 går murverket upp 7 till 8 meter på bakväggen i eldstaden från rost. Regleringen sker på O 2 som styr start/stopp av matare och valsarnas rörelse. I varje panna finns en videoövervakning. P1 och P2 trimmas på O 2. Det finns ingen fukthaltsmätning på bränslet men styrsystemet är ställt så att inmatningen minskar och luftmängden ökar vid fuktigare bränsle varför lasten minskar Panna 3 Rörlig rost Den maximala effekten för P3 är cirka 44MW. Pannan eldas med samma bränsle 15 till 17 ton per timme. Vid inmatningen är bäddhöjden 8 cm och 3 4 cm vid utmatningen. Rosten är täckt uppskattningsvis till 6% med sopor och resten aska. Bränslet fördelar sig jämnt på rost och har ungefär en timmes uppehållstid. P3 är en återskjutande rost med en yta av 7.5 meter * 6.5 meter, 3 banor och 5 zoner. Roströrelsen är motriktad bränslets transportriktning. Bränslet matas på rost med pusher. Pannan har 5 luftlådor under rost, en per zon och tryckfallet över rost är omkring 38 Pa. Inmurningen går 12 meter upp på eldstadsväggarna. Roströrelsen styrs hydrauliskt och trimmas kontinuerligt efter ångmängden. Även denna panna har videoövervakning Frekvensspektra Driftsdata från Högdalen panna 2, valsrost, samplade med ett intervall om 3 sekunder den 25 februari 22 analyserades med avseende på frekvens. Driften var under perioden stabil med en ångproduktion kring 35 ton per timme. Samtidigt var CO kring 13

15 3 mg/nm 3 och enstaka spikar förekommer, se. Inga periodiska svängningar kan noteras. I den frekvensanalys som gjordes för CO,, förekommer inga tydliga toppar. De toppar som ses vid riktigt låga frekvenser har en så lång periodtid att vi kan bortse ifrån dem. NO x och O 2 uppvisar båda mycket tydliga toppar i frekvensspektra vid 3*1-4 Hz det vill säga 55 minuter. Dock förefaller inga av topparna i CO s spektra vara tydligare än någon annan och slutsatsen blir att i P2, Högdalen är det slumpvisa händelser som orsakar förhöjda emissioner av CO. Bild 5 Ångflöde och CO den 25 februari för P2, Högdalen. Ångflöde [t/h] CO [mg/m n 3 ] Tid 25 februari 22 :-24: [Minuter] a) 4 3 Högdalen CO b) 1 8 Högdalen NO X Spektraltäthet 2 1 Spektraltäthet Frekvens [Hz] Frekvens [Hz] c) 1.5 Högdalen O 2 Spektraltäthet Frekvens [Hz] Bild 6 Frekvensanalys av CO (a), NO x (b) och O 2 (c) signaler i Högdalen 25 februari

16 4.2. ENA Kraft AB, Enköping Enkätsvar Ena Krafts 8 MW vibrationsrost har en årsproduktion av 27 till 3 GWh och eldar skogsbränsle, fukthalt 45-55%, med ibland upp till 5% sågspån. Partikelstorleksfördelningen är enligt kraven att 5% ska vara mindre än 5 mm, 95% mindre än 5 mm och 1% mindre än 1 mm. Bränslet matas och fördelas på rostens tre sektioner med en spreader. Bränslet täcker rosten i en 1 till 2 cm tjock bädd. Rosten är 7.8 m gånger 5.5 m vilket ger en rostbelastning av 189 kw/m 2. Rosten vibrerar (skakar) var 5:e minut i 7 sekunder med en frekvens av 5 Hz men tid och frekvens kan regleras. Rosten är vattenkyld. Det finns 6 luftlådor under rost och tryckfallet över rost är 45 kpa. Luften tillförs genom 4 mm hål förvärmd till 44 C. Det finns ingen inmurning i nedre delen av eldstaden. Pannan trimmas när miljövärdena (CO och NO x ) försämras eller lasten ändras. Fukthalten beräknas online från rökgasen. Man reglerar primärluftstillförseln, bäddhöjden (genom kastlängd) och roströrelsen, den senare styrs med frekvens och tid för skakningarna. Man har eldstadskamera. Att rostplattorna slits i kanterna och byts under revisionsperiod ses inte som ett problem Frekvensanalys Frekvensanalys gjordes på driftsdata insamlade februari 22. Lasten under perioden varierade vilket syns i där det totala luftflödet för perioden visas. Det första dygnet har en lufttillförsel på över 3 kg/s medan luften minskar till 25 kg/s dygn två för att det tredje analyserade dygnet minska till under 2 kg/s. Emissionen av CO påverkas i hög grad av detta men frågan är om frekvensen för CO påverkas. I visar resultatet av frekvensanalysen att skakningarna av rosten, med en frekvens av 5 minuter överskuggar alla andra frekvenser för CO emissionen, vilket ju var väntat. Samma frekvens ses också för NO x, O 2 och primärluften. Eftersom primärluften sänks kraftigt vid varje rostskakning, se, är detta naturligtvis en följd. Inga andra samband kunde utläsas vid analysen vilket troligen beror på att de drunknar i frekvensen från skakningarna. Bild 7 Totalluft och CO under två dygn i Enköping. 5 Total luft [kg/s] CO [ppm] Tid februari 22 [Minuter] 15

17 a Spektraltäthet Enköping CO b Spektraltäthet Enköping Primärluft Frekvens [Hz] Frekvens [Hz] c 1 8 Enköping NO d.6 Enköping O 2 Spektraltäthet Spektraltäthet Frekvens [Hz] Frekvens [Hz] Bild 8 Frekvensanalys av CO (a), primärluftsflöde (b), NOx (c) och O2 (d) signalerna i Enköping februari 22. Bild 9 Primärluftflödet under 5 minuter. 12 Primärluftsflöde [kg/s] Tid [Minuter] 16

18 4.3. Jämtkraft AB, Minnesgärdet Enkätsvar Jämtkrafts anläggning vid Minnesgärdet är på 25 MW med en årsproduktion av 1 GWh. Där eldas en mix av träflis och skogsflis med en genomsnittlig fukthalt av 45 %. Partikelstorlek är mellan 3 och 7 cm. Det är en fast snedrost med en längd av 8 meter och en yta av 34 m 2. Rosten är vattenkyld och har troligen en belastning av 727 kw/m 2. Bränslet matas in genom fallschakt med två stup och bränslet fördelar sig i två limpor längs rost. Limporna blir med markanta vid stickigt bränsle medan fin flis ger en, i princip, jämn bädd. Man har god rosttäckning men genomblåsningar i ytterkanterna och mellan de två limporna. Rosten har fyra zoner för lufttillförsel och luften förvärms till 1 C. Rosten styrs genom omfördelning av luft mellan de fyra zonerna. Genom rökgasåterföring och ånga i sista zonen får man stadigt ut 3 MW ur pannan. Inga uppgifter har lämnats om övervakning eller trimning i övrigt. Väggarna kring rost är inmurade till en höjd av 7 meter. Rostslitage förekommer som sprickor i plattjärn mellan tuberna i rost AB Borlänge Energi Enkätsvar I Borlänge eldar man hushålls- och industriavfall 5 ton/h med en fukthalt mellan 15 och 2 % i en anläggning på 18 MW med en årsproduktion av omkring 1 GWh. Partikelstorleken varierar kraftigt, allt från damm till hela soppåsar. Bränslebädden är.5 meter hög vid inmatningen och cirka 7 % av rosten är täckt under drift. Man noterar ingen speciell snedfördelning av bränsle in på den plana rörliga rosten. Rosten är 7.2 meter lång med en bredd av 3 meter som ger en yta av 22 m 2. Hålarean är.33 m 2. Rostbelastningen är 11 kw/m 2. Bränsle matas in med pusher på rosten som har två rörliga sektioner som trycker fram bränslet, den första sektionen med en slagtid av 15-3 sekunder och den andra med 3-6 sekunders slagtid. Uppehållstiden på rost är troligen 2 till 3 timmar. Rosten är indelad i fyra zoner där förvärmd luft, 1 C, tillförs. Man rapporterar inga snedfördelningar av luft och tryckfallet över rost är okänt. I tidigare projekt har TPS med IR-kamera noterat att bäddens tjocklek varierar, troligen på grund av roströrelser som skapar tvärgående vågor i bädden [iii]. Pannan trimmas en gång i timmen med avseende på primärluftstillförsel, bäddhöjd samt roströrelse. Man har även en eldstadskamera samt temperaturgivare i eldstaden för reglering. Rosten slits på stavarnas framkant och de byts ungefär efter två säsonger eller 1 timmar. Inga uppgifter om murverk Trollhättan Energi AB Enkätsvar Pannan i Stallbacka är på 25 MW med en årsproduktion av 16 GWh,. Man eldar upp till 4 m 3 flis i timmen, grot och bark, med en fukthalt av 45 till 55 %. Rosten är en rörlig snedrost, Kvaerner, egentligen två parallella sektioner vardera med måtten 2.4 meter gånger 8 meter vilket ger en area av 4 m 2 och en rostbelastning på 625 kw/m 2. Bränslet matas på vardera rostsektion med separat pusher från ett gemensamt bränslestup. Rosttäckningen är bra, bäddhöjden är 67 mm (ställs med en höj och sänkbar skiktregulator) i början av rost och man noterar inga snedfördelningar. Roststavarna matar bränslet framåt. Uppehållstiden för bränslet på rost är omkring 3 17

19 timmar. Det finns fem zoner längs rost och alltså 1 luftlådor där förvärmd, 15 C, och uppfuktad luft tillförs. Tryckfallet över rost är okänt liksom eventuell sned fördelning av luft. Nedre delen av eldstad har 5 ton murverk. Rostslitage rapporteras förekomma mellan de två sektionerna, vid mittdelaren. Bild 1 Stallbacka rostpanna Trollhättan Energi AB. Matningshastighet för pusher och rost samt primärluftsfördelning styrs individuellt för varje rostsektion. Hastigheten liksom brytpunkter för paustid och slagtid ställs. TPS studerade roströrelsen vid tidigare arbete [iv] och antalet slag per minut kartlades för pushrar, se, och rostsektioner för olika procentsignaler, där rostens sektioner visade sig ge olika antal slag för samma styrsignal, se. Rosthastigheten varierar på rostens övre, första hälft ( till 4 meter) och dess nedre hälft (4 till 8 meter). Slaglängden är olika, 66 mm respektive 7 mm, och dels varierar tiden för ett slag, 18 respektive 147 sekunder, vilket ger en matningshastighet i den övre delen av 13 m/h och på den nedre delen 2 m/h. Uppehållstiden på den övre delen blir då omkring 2 minuter och på den nedre delen 2 timmar och 2 minuter. Numera har man IR-sensor med automatisk övervakning av utbränning. Vid uppstart ställs bäddhöjden och sedan styrs roströrelserna med hjälp av IR-sensorn som på så sätt automatiskt hanterar ändringar i bränslefukthalt. Bild 11 Antal slag som resultat av procent signal till pushers i Stallbacka Pusher (vänster) Pusher (höger) Slag per minut Styrsignal för matning i procent 18

20 Bild 12 Antal slag som resultat av procent signal till övre del av rost i Stallbacka. 7 6 Slag per minut Roster (vänster) 1 Roster (höger) Styrsignal för matning i procent 4.6. Söderenergi AB, Södertälje Enkätsvar Igelstaverket i Södertälje på 8 MW eldar sorterat avfall med en årsproduktion av 5 GWh. Bränslet är torrt, 1 2 % fukt, och ibland pelleterat och matas med maximalt 21 ton/h. Storleken varierar från stoft till halvmeter stora bitar. Vid inmatningen på rost är bäddhöjden omkring.5 till 1 meter och den regleras av rosthastighet och hastigheten på pusher vid inmatning. Rosten består av tre sektioner, se, och är 7 meter lång med en yta av 5 m 2. Rosten matar fram bränslet med hydralik där varannan rad är rörlig. Slaglängden är 3 cm och slagtid och frekvens beror av last och bränsle. Roststavarna är vattenkylda och har en garanterad driftstid av 32 timmar. Slitaget på stavarna ökar påtagligt om vattenkylningen ej fungerar. Rostbelastningen är hög, 16 kw/m 2. I nedre delen av eldstaden har man omkring 3 m 3 murverk. Primärluften förvärms ej och vattnet som ska kyla roststavarna har en temperatur kring kokpunkten 1 C. Rosten är indelad i två banor med fem luftzoner vilket ger totalt tio luftlådor. Fördelningen av primärluft inom och mellan de fem zonerna är fast inställd. Tryckfallet över rost är okänt liksom hålarean. I de första zonerna på rost sker lufttillförsel genom springor mellan stavarna, se, medan vissa stavar på den sista delen av rosten är försedda med hål för lufttillförsel. Man strävar efter att bädden ska ha brunnit ut redan i zon 2, innan aska/glöd faller ned på sista rostsektionen,, varför rosten kan gå tom där. Bild 13 Söderenergi AB, PVG1, med eldstadskamerans placering markerad. Bränslets uppehållstid på rost uppskattas till mellan.5 till 1 timme och en viss snedfördelning finns, där mer energirikt, tyngre bränsle tenderar att hamna på bana 2. Fyra mycket grova termoelement är installerade i nedre delen av eldstaden, på vardera sidovägg straxt ovan inmatningen respektive utmatningen. Signalen från temperaturgivarna ovan utmatningen används för att styra tillförseln av primärluft i sista zonen. I övrigt regleras panna efter O 2 -halterna uppmätt på vänster och höger sida 19

21 Bild 14 Roststavar i närbild, rostsektion 2. Bild 15 Roststavar i sista sektionen av rost. av eldstaden och dessutom genom att okulärt studera utbränning på rosten. Man trimmar 5 till 1 ggr per dygn beroende på last och bränsle. Detta system ska automatiskt kompensera för ändringar i bränslekvalitet som fukthalt. Bild 16 Övergång mellan sektion 2 och sektion 3 på rost, vänstra rostbanan Frekvensanalys Driftsdata från i år för den 1 februari ligger till grund för den frekvensanalys som genomförts. Under driftsdygnet har panna 75 MW last eller mer och för emissionen av CO kan en periodisk svängning anas på omkring 2 minuter,. I frekvensspektra, se, syns en hel rad med toppar. Vi koncentreras oss på en topp i CO spektrumet vid.1 Hz motsvarande en periodtid av 17 minuter vilket stämmer med den vår notering ur rådata. Det intressantaste med denna topp är att vi kan hitta den också för NO x samt för primärluftsflödet i sista zonen på rost. Ovan konstaterades att primärluft i sista zonen tillsätts för utbränning som en del i regleringen av pannan. Periodiciteten kommer alltså sannolikt från regleringen. Om CO kan minskas genom att trimma regulatorerna eller ändra på regleringen är svårt att säga. Vår analys säger inte så mycket om nivån på CO utsläppen utan bara om fluktuationerna. Möjligen skulle en annorlunda reglerstrategi för primärluften i sista zonen ge en högre halt CO. 2

22 Bild 17 Last och CO den 1 februari 22, Söderenergi. Last [MW] Tid 1 februari 22 [Timmar] CO [mg/mj] a b.1.8 Söderenergi CO.6 Söderenergi NO X Spektraltäthet Spektraltäthet Frekvens [Hz] Frekvens [Hz] c d 2. Söderenergi Primärluft zon 5 v.4 Söderenergi Primärluft zon 5 h Spektraltäthet 1..5 Spektraltäthet Frekvens [Hz] Frekvens [Hz] Bild 18 Frekvensanalys av CO (a), NO x (b), primärluftsflöde i zon 5 vänster (c) och höger (d) signaler i Södertälje 1 februari

23 Eldstadskamera Den 8 maj filmades delar av rosten under drift. Lasten var då lägre än vid den 1 februari, se jämförelse i. Många av de insamlade driftsparametrarna ligger på samma värden för de två studerade fallen vilket troligen förklaras av att man styr panna mot exempelvis samma O 2 halt oavsett last. Skiljer sig gör dock temperaturen uppmätt på vänster sida av eldstaden vid inmatningen där temperaturen för fallet med låg last kan ligga 1 C högre. Det ska påpekas att temperaturgivarnas placering och funktion ger en utsmetad bild av temperaturförhållandena eftersom givaren är utsatt för både heta gaser, varmt murverk och flammor från bränslet. Kanske förklaras temperaturskillnaden med variationer i bränsle. En högre andel flyktigt eller lägre fukthalt ger en intensivare förbränning tidigt på rost. Emissionen av CO skiljer sig dock inte så markant mellan driftsfallen medan emissionen av kväveoxid är högre för fallet med låg last, kanske beroende på den högre eldstadstemperaturen? Last, CO och NO x emission visas i och de fyra eldstadstemperaturerna visas i. I de två figurerna är 7 tidpunkter markerade för vilka bilder valts ut från videofilmen inspelad med eldstadskameran placerade i position enligt. De utvalda bilderna visas i -. Det noteras att lasten ökar under de två timmar som inspelning sker,, från 55 MW till 6 MW och efter en och en halv timme till 65 MW. I ses flamförbränning på första och andra sektionen av rost, samt det halvmeterhöga steget ned till den tredje sektionen där i princip enbart glödförbränning förekommer. Den uttalade driftsstrategin med utbränning av bränslet på sektion 2 ser ut att stämma. Vid omkring 1 minuter över elva ses CO emissionen öka i. Samtidigt noteras i eldstadskameran hur brinnande partiklar faller ned från sektion 2 till sektion 3 på vänstra sidan av rost (högra sidan i figur). Kan detta nedfall orsaka en ökning i CO? Den ökade CO emissionen vara i omkring 5 minuter utan att fortsatt nedfall av bränsle noteras på videon. Vid 21 minuter noteras på videon ett liknande nedfall av brinnande partiklar,, denna gång helt utan påverkan på CO emissionen. Vid lasthöjning ökas bränslematningen på rost och resultatet syns i eldstadskameran eftersom brinnande material matas över kanten ned på sista rostsektionen. Ju högre last desto mer av förbränningen skjuts över kanten. Omkring 4 minuter över elva har lasten ökats från 55 till 6 MW,. Vid omkring 12:23 förkommer flammor längs hela sista rostsektionens bredd,, och vid den ökade matningen skyms stundtals övre delen av rost av intensiva flammor,, som dock ganska snabbt återgår till situationen innan,. Vid lastökningarna ses i att emissionen av kväveoxid får kraftiga svängningar innan den stabiliseras för den nya lasten. För emissionen av kolmonoxid däremot verkar grundnivån öka med lasten. Ingen tendens till ökade variationer vid tiden för laständring kan noteras för den studerade tidsperioden. Ur temperaturmätningarna,, kan inga tydliga förändringar noteras för den sista delen av rost. Ingen koppling kan ses mellan de visuellt konstaterade nedfallen och uppmätt temperatur vilket förklaras av temperaturgivarens trubbighet. På den övre rosthalvan registrerar givarna en temperaturvariation som ses samvariera med laständringen. Temperaturen på första sektionen av rost sjunker, troligen som ett resultat av ökad bränsleinmatning, för att sedan stiga då förhållandena stabiliserat sig för den nya lastnivån. 22

24 Bild 19 Last under de två studerade dygnen. Effekt [MW] februari 8 maj Tid [Timmar] Bild 2 Last, emissioner av CO och NO x för tidsperioden 11: till 13: den 8 maj 22 i Söderenergi. Tidpunkter för utvalda eldstadskamerabilder markerade med grönt. CO [mg/mj] eller Last [MW] 7 A B C D E F G NO x [mg/mj] Tid [Minuter] 23

25 Bild 21 Eldstadstemperaturer i olika positioner för tidsperioden 11: till 13: den 8 maj 22 i Söderenergi. Tidpunkter för utvalda eldstadskamerabilder markerade med grönt. Temperatur [ o C] 12 A B C D E F G Ovanför början av rost: 115 vänster sida höger sida Ovanför askutmatningen: vänster sida 8 höger sida Tid [Minuter] Bild 22 Eldstadskamera bild A, :3:2 Bild 23 Eldstadskamera bild B, :9:17 24

26 Bild 24 Eldstadskamera bild C, :21:19 Bild 25 Eldstadskamera bild D, :4:28 Bild 26 Eldstadskamera bild E, :23:12 Bild 27 Eldstadskamera bild F, :23:22 25

27 Bild 28 Eldstadskamera bild G, :26: Slutsatser för Söderenergi Ur ovanstående analyser konstateras att fluktuationer i emissioner förekommer. Vid laständring konstateras att emissionen av NO x påverkas. Ur frekvensanalys konstateras dessutom att emissionen av både CO och NO x är kopplad till lufttillförseln till rostens sista zon. Om primärluftsflödet i sista zonen ökar samtidigt som det totala luftflödet ökar så resulterar det i högre NO x,. CO är inte lika tydligt kopplad till lufttillförseln i rostens sista zon men frekvensanalysen visar på att samband finns. Ur driftsdata konstaterades ovan att CO nivån ändras med lasten för pannan. CO är ju som bekant en indikator på oförbränt och bekämpas således med lufttillförsel. Om luften gör störst nytta tillsatt primärt genom rost eller sekundärt som överluft beror av eldstadens utformning och temperaturförhållanden. I Söderenergis eldstad visar det sig vid noggrannare analys av driftsdata att CO har en stark koppling till andelen överluft,. Om andelen överluft av den totalt tillsatta luften minskas från 6% till 5% så fördubblas emissionen av CO från 2 mg/mj till 4 mg/mj. Utifrån de analyser som vi genomfört här rekommenderas ökad överluftstillförsel snarare än en ökning av primärluftsflöde i sista rostzonen för bättre reduktion av emissioner. 26

28 Bild 29 Emission av NO x från driftsdata den 8 maj 22 i Söderenergi mot den totalt tillförda luftmängden. 15 NO x [mg/mj] Primärluft zon 5 [m n 3 /h] Totalt luftflöde [m n 3 /h] Bild 3 Emission av CO från driftsdata i Söderenergi den 8 maj 22 mot andelen överluft av totalt tillförd luft. 4 CO [mg/mj] Andel överluft av total [-] 27

29 4.7. VMR AB, Köping Förbränningsanläggningen Norsaverket, Köping med 12 MW effekt har en årlig produktion av 8 GWh. Bränslet utgörs av utsorterat brännbart avfall från byggsektorn, hushåll och industri med okänd fukthalt. Partikelstorleken varierar mellan 1 och 1 cm. Bränsleflödet är 3 4 ton per timme. Vid inmatningen, fallschakt, är bäddhöjden omkring 1 meter för att minska till cirka 2 cm vid askutmatningen. Rosten är täckt under drift och man upplever inte att bränslet är snedfördelat på rosten. Uppskattad uppehållstid för bränslet på rost är mellan 2 och 4 minuter. X Bild 31 Skiss på eldstad Norsaverket Köping med markerad position för eldstadskamera (pil) och sugpyrometer och lambda sond (kryss). Rosten är en luftkyld rörlig snedrost, cirka 6.5 meter lång med en yta av 14 m 2 vilket ger en rostbelastningen av 85 kw/m 2. Rosten är indelad i tre sektioner,, och har en fram och återgående rörelse. Slaglängden för de rörliga roststavarna är 1 mm. Det är 117 rostblock med 25 stycken 8 mm s hål i varje vilket ger en hålarea av 1%. Luft tillförs rost i de två nedersta sektionerna av rosten och varje sektion är indelad i 9 luftlådor. Luften kan omfördelas manuellt med spjäll mellan de två sektionerna. Tryckfallet över rost är 1 till 2 kpa vid normal drift efter att man nyligen byggt in rostmoduler i primärluftlådorna. Tryckfallet konstateras nu vara detsamma över rosten med eller utan bränslebädd, se. Innan ombyggnaden har de haft problem med höga temperaturer på rosten då den gått tom. Nu har man inte uppmärksammat några snedfördelningar av luft av typen genomblåsningar eller luftridåer. Bild 32 Uppmätt tryck under rost i Köpings avfallspanna efter ombyggnad. 2 Tryck [Pa] Utan bränslebädd Mellanrost Slutrost Med bränslebädd Mellanrost Slutrost Varvtal primärluftsfläkt [rpm] Rostslitaget är störst i rostplattors framkant och värst i den främre delen av varje sektion. Troligen är det strålningsvärmen som träffar de blottade elementen. Med 28

30 mellan 1 och 3 års intervall byts alla rostelement. Hela ugnen är keramiskt infodrad med 38 mm tjocka keramikplattor. På sidoväggar, längs första och andra halvan av tredje rostsektionen är keramiken 8 mm tjock med luftkylning. Hastigheten på rost och dess stilleståndstid styrs. En eldstadskamera som är placerad i bakvägg av ugnen används i viss utsträckning, tillsammans med uppmätta O 2 och CO, för att styra bränsleinmatningen. En temperaturgivare placerad vid utloppet från ugnen, innan avgaspannan, används för att styra rökgasåterföringen. Trimning av ugnen sker några gånger per skift. De säsongsmässiga och väderberoende variationer som man har i bränslefukthalt möter man med ändrade inställningar i rosthastighet och fördelningen av primärluft mellan sektionerna. Dock mäter man inte fukthalten Mätning i konvektionsstråk med lambdasond En mätning med lambdasond genomfördes i manluckan i utgående rökgasstråk från eldstaden i Norsaverkets panna, se. I manluckan placerades också en sugpyrometer och mätvärden loggas från klockan 15:15 till cirka 16:3 den 2 maj 22. En eldstadskamera fixerades i bakväggen av eldstaden i befintligt synglas. Data från driften samlades in under mätperioden. I ses den loggade signalen från lambdasensorn under de dryga 7 minuter som insamlingen genomfördes med start 15:15. För att utvärdera halten av syre i rökgasen används den loggade temperaturen på mätkroppen, se. En sugpyrometer placerades i samma manlucka men omkring 3 dm under λ-sonden. I ses sugpyrometerns indikerade temperatur vara nära 2 C lägre än λ-sondens mätkropp. Dock överensstämmer fluktuationernas amplituder väl. Skillnaden i temperatur kan troligen förklaras av givarnas placering, där stråk utbildats i rökgaskanalen på grund av sekundärlufttillförsel eller ifall givarna exponeras olika för värmestrålning från flammor i eldstaden. Eftersom mätningen var ett första test av utrustningen genomfördes tyvärr ingen kontroll på plats för att hitta förklaringen till temperaturskillnaderna. Ugnstemperaturen, som mäts med ett blottat termoelement i eldstaden, kan konstateras ge en i jämförelse utsmetad temperatur,. Till sist noteras att temperaturen på den kylda mätkroppen håller sig under 2 C som önskat. Bild 33 Signal från lambdasensor placerad i rökgasstråket Norsaverket, Köping. 4 Uppmätt signal [mv] Tid [Minuter] 29

31 Bild Uppmätta temperaturer i Norsaverket, Köping. Ugnstemperatur Temperatur [ o C] Sugpyrometer λ-sond, mätkropp 2 λ-sond, luftomspolad del Tid [Minuter] Den utvärderade syrehalten visas i tillsammans med den av driftsystemet loggade syrehalten (observera att enheterna är olika: % respektive mg/m 3 n ). En tydlig förhöjd syrehalt kan konstateras efter omkring 23 minuters loggning. Den förhöjda halten kvarstår i omkring 6 minuter. Vid tiden för syretoppen noteras i temperaturmätningarna en sänkning med 15 C i rökgasstråket. Temperaturändringen i eldstaden är inte lika tydlig men tendensen finns. Syretoppen syns även i driftsystemet loggade data tillsammans med flera toppar som inte motsvaras av toppar uppmätta med λ-sond. Ur driftsdata kan en förhöjd CO emission sammanfallande med den uppmätta syreförhöjningen konstateras,. I figuren har syrehalten i skorsten plottats igen för att tydliggöra att ingen samvariation med CO emissionen finns. Slutsatsen blir att redan under denna relativt korta mätperiod syftande till utprovning av utrustningen upptäcktes att syrehalten uppmätt med λ-sonden i anslutning till eldstaden gav en tydlig förvarning om en CO-spik. Att temperaturen sjönk samtidigt som syrehalten ökar indikerar luftöverskott eller stråkbildning i eldstaden som leder till ofullständig förbränning. Videofilmen visade sig svår att utvärdera eftersom bränslet på rost under i stort sett hela driftstiden skymdes av intensiva flammor. Inte ens med hjälp av insamlade driftsdata kunde variationer i last, lufttillförsel eller roströrelser upptäckas på videon så ej heller den konstaterade CO-spiken. Bild Utvärderad syrehalt i rökgasstråk samt syrehalt i skorsten (den senare korrigerad för tidsfördröjning genom konvektionesdelen). O 2 λ-sond [%] O 2 skorsten [mg/m n 3 ] Utvärdad O Tid [Minuter] 3

32 Bild 36 Uppmätt CO och O 2 i skorsten ur driftsdata systemet för Norsaverket, Köping. CO [mg/m n 3 ] Tid [minuter] O2 [mg/m n3 ] Frekvensanalys Frekvensanalys genomfördes på data från driften för den 2 maj. Under den perioden gick panna med en last kring 1 MW och en del CO spikar förekom. Signalen visas i, där en viss periodicitet kan anas. I visas resultaten från analysen. Vid den ungefärliga frekvensen.7 Hz motsvarande en periodtid om 25 minuter, hittas toppar i CO spektrum såväl som i spektra för last, primärluft och rökgasåterföring. Inget enkelt samband mellan emissionen av CO och rökgasåterföringen, lufttillförsel och last har kunnat konstateras. Bild 37 CO-variationer i Köping. Samplingstiden är 58 s och ovanstående visar variationer under ungefär ett dygn Last [MW] Tid 2 maj 22 1:-18: [Minuter] CO [mg/m n 3 ] 31

33 a b 1..8 Köping CO.5.4 Köping Last Spektraltäthet.6.4 Spektraltäthet Frekvens [Hz] Frekvens [Hz] c d Spektraltäthet Köping Primärluft Spektraltäthet Köping Rökgasåterföring Frekvens [Hz] Frekvens [Hz] Bild 38 Frekvensanalys av CO (a), last (b), primärluftsflöde (c) och rökgasåterföring (d) signaler i Köping 2 maj

34 4.8. Tekniska Verken i Linköping AB Enkätsvar Panna 3 vid kraftvärmeverket i Linköping har en effekt av 65 MW och en årsproduktion av 3 GWh,. Man eldar en bränslemix bestående av omkring 7 % returträflis och resten bark med en fukthalt av cirka 45 %. Partiklarna i bränslet är mellan 5 och 35 mm. Pannan har en von Roll trappstegsrost där varannan rostrad är rörlig och matar bränslet framåt. Rosten har tre banor, vardera indelad i fyra zoner, vilket ger 12 separata luftlådor där förvärmd primärluft tillförs. Tryckfallet över rosten uppges vara lågt. Rosten är 8.25 meter lång och har en yta av 64.4 m 2 vilket ger en rostbelastning av 11 kw/m 2. Bränslet matas in på rost med en pusher och hela rosten är täckt under drift. I sista zonen är bränslebädden mellan 1 och 2 cm hög. Ofta uppkommer en snedfördelning på rosten som troligen orsakas av grova partiklar som företrädelsevis lägger sig på ena sidan i bränslefickan. Prov med olika styrskenor i fickan för att minska snedfördelningen pågår. Bild 39 Panna 3, Tekniska Verken Linköping. Varje rostbana är 24 roststavar bred och 33 rader lång där den första zonen har nio rader och övriga åtta. De rörliga raderna utgör en rostvagn under rosten, det finns alltså 4 stycken rostvagnar i varje rostbana och 12 stycken totalt. Vagnarna ger en slaglängd på 2 mm och tiden för ett slag är omkring 2 sekunder. Slagfrekvensen är ungefär 25 slag per timme men de 12 rostvagnarna kan styras individuellt och normalt styrs dock de fyra rostvagnarna i mittenbanan något snabbare än höger och vänster för att fördela bränslet på rosten. Bild 4 Undersidan av en roststav i Linköping Panna 3, notera den slitna ytan som vid roströrelse vilar på framförvarande stav. Till höger syns främre delen av staven med positionen för inborrat termoelement markerad. En fast roststav i varje zon är utrustad med ett termoelement, se, och rosten stoppas om temperaturen i en stav överskrider 7 C i avvaktan på att bäddtjockleken ska öka. Slitage finns på sidoplattor och bakstycken av stavar och man byter omkring 1 stavar per säsong. I den högra bilden i anas också hålen för lufttillförsel upp i eldstaden 33

35 genom staven. I maj ställdes panna av på grund av vattenläckage i konvektionsdelen och en inspektion av rosten kunde då genomföras. visar de första zonerna för vänstra rostbanan och lufthålen i stavarnas framkant syns tydligt. Intressant att notera var samma lufthål i den högra rostbanans nedersta zon,, där små slaggsmältor utbildats av bränslets aska framför lufthålen. Vissa av hålen var helt igensatta av smältpluggar. Bild 41 Vänster rostbana panna 3, zon 2 och delar av zon 3, vid avställning 7 maj 22. Bild 42 Höger rostbana zon 3 eller 4 vid avställning den 7 maj Frekvensanalys En frekvensanalys genomfördes för driftsdata insamlade varje minut under fyra timmars tid den 25 april 22. Vid tillfället gick pannan stabilt med en last av knappt 7 MW varvid emissionen av CO i ses fluktuera mellan 8 och 2 mg/nm 3. I visas resultatet från frekvensanalys av data som loggas kontinuerligt av driftsdatorn i Linköping. För övriga studerade signaler syntes inga tydliga frekvenser. Flera frekvenser för fluktuationerna i CO syns, dock är det en intressant straxt under.2 Hz vilket svarar mot en periodtid på omkring 9 minuter. Intressant är den för att den sammanfaller med frekvensspektra för både uppmätt drag i skorstenen, tillförd primärluft i zon 3 och intressant nog rosthastigheten, se. Vad som sker med nio minuters intervall i anläggningen är oklart. För en frekvens kring.6 Hz vilket svarar mot rostslagen med 2.4 minuters intervall noteras ingen topp i CO. Trots att roströrelsen endast varierar mellan 28 och 37 % under den undersökta perioden så har den uppenbarligen någon samverkan med emissionen av CO,. Vid en högre rosthastighet förekommer högre CO emissioner. Det ska påpekas att även låga CO emissioner förekommer vid hög rosthastighet, det vill säga rosthastigheten är 34