Pulverbrännare
Rost Fluidiserad bädd Pulverbrännare: + låg egenförbrukning el + snabb lastrespons + snabb lastrespons + små krav på bränslestorlek begränsad bränslestorlek + bra reglerområde + möjlig intermittent drift långsam lastrespons platskrävande hög egenförbrukning el relativt platskrävande finfördelat bränsle stråkbildning/omblandning g hög egenförbrukning el hög andel flygaska (500 750 kw/m 2 ) - Stor mängd ackumulerat bränsle - Lång genomloppstid (timmar) (1250 1500 kw/m 2 ) - Torkning och pyrolys sker snabbt i den varma sandbädden - Den ackumulerade bränslemängden är relativt liten, (2500 4000 kw/m 2 ) All omvandling i suspension: - omvandlingstid - flamhållning
Pellet/Briketter/slipdammetc Fukt [% lev] 5 10 % H eff [kwh/kg] ~4,75 Träpulver partiklar iameter [% %] 100 Ursprunglig pellets Hammarkvan, 1.5 mm siktduk skivkvarn, 0.1 mm spalt C [% TS] 48 49 49 H [% TS] ~6 40 N [% TS] 0,1 0,3 20 O [% TS] ~ 43 Aska [% TS] 0,3 2 0 0,1 1 10 Andel av mindre än d 80 60 Diameter [mm]
Förbränning av pulver Olika fronter torkning pyrolys Utbränning av kol-återstod Värme transporteras in i bränslepartikeln Vatten kolväten och koloxid transporteras bort från bränslepartikeln MW Pyrolys CO 100 char CO 50 Medel 10 uppehållstid r P O2 e E RT 1 2 3 tid
Pyrolys y Ca 80 % av massa avgår som brännbar gas 11 Pyrolyshastighet 1200 Exempel 0,4 mm partikel i 1200 C 0,6 sek 10 9 1000 0,4 sek 8 7 A = 2500 [1/s] E = 67500 [J/mol] 800 0,3 sek /δt [1/s] 1/m δm/ 6 5 4 Tempe eratur 600 400 0,2 sek 3 2 200 0,1 sek 1 0 200 400 600 800 1000 1200 Temperatur [ o C] 0 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 radie [mm] 1 M m t = Ae E RT [1/s]
Pyrolys forts. 1200 C 1,0 0,9 08 0,8 0,7 1,6 mm 3,2 mm CH 4 NH3 Py yrolysavgån ng [-] 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,2 mm 0,4 mm 6,4 mm C x H y H 2 CO 0,1 0,8 mm 0,0 0,01 0,1 1 10 Tid [sek]
Steg 2: Utbränning av char Ca 20 % återstår som träkol (char) och brinner långsamt 10 Stora partiklar: diffusions kontrollerade 1200 o C 1400 o C Utbränn ningstid för char [sek] 1 Gränser: Konstant densitet / diameter r O 2 : A = 0,658 m s -1 K -1, E 74,8 kj/mol CO 2 : A = 3,42 m s -1 K -1, E 130 kj/mol ρ char = 150 kg/m 3 O 2,medel = 13 %, CO 2,medel = 6,25 % CO 2 CO H 2 O CO r = E RT ( AT ) e Cx CO O 2 c, x [mol m 2 s 1 ] 0,1 0,1 1 10 Diameter [mm] Små partiklar: kinetiskt kontrollerade
Antändning av fri flamma Pulverhastighet ut ur brännare är ca 20 25 m/s Krav: Mer än ca 10 % finandel
Slutförbränningszon Eldstadsbelastning P V (kw bränsle /m 3 ) > 800⁰C < 800⁰C Snabb reaktion: Kolväten > Koloxid (C x H y + O 2 > CO + H 2 O) Långsam reaktion Koloxid > koldioxid (CO + O 2 > CO 2 ) Tidskala utbränning av CO 1 sekund Uppehållstid 1 sek 2 sek P V (kw bränsle/ /m 3 ) 450 500 225 250 9
Eldrörspanna Normenlig (EN 12953) relation för eldrörspannor Eldrörspannor bara normenligt möjliga upp till ca 14 MW (0lja). Diamet ter eldstad dstub [mm m] I praktiken ca 8 9 MW för träpulver (pga. uppehållstid) med kommersiell 3 stråks panna Tillförd värme [MW] För högre effekter kan pannor med två eldrör brukas
Kombination av vattenrör eldstad och rökrör avgaspanna Umeå 25 MW träpulver Möjlig toppeldad träpulver Danstoker typ Compo (3 50 MW)
Vattenrörspanna
Fribrinnande Brännare + Fribrinnande flamma: Relativt okänslig för låg asksmältpunkt + Snabb uppstarttid + Låg vikt på pannkonstruktion () Reglerområde ca 1:4 Kräver finmalt pulver (< 0,7 mm) Omfattande bränsleberedning med hög egenförbrukning Risk för hög CO vid låg last 25MW Petrokraft 15 MW WTS
Cyklonbrännare + Förugn (förgasning) och gasförbränning I eldstad: Hög effekttäthet i eldstad möjlig (< 500 kw/m 3 ) + Kan elda grövre träpulver + Mindre energikrävande bränsleberedning + Mindre utrustning och lägre investeringskostnad + Lastområde > 1:7 Lång uppstarttid (mycket keramik) Känslig för låg asksmältpunkt k (bränslespec.) Relativt hög vikt på brännare 14 MW BioEld/Sweco 2 x 6 MW TPS
Tangentialeldad panna 80 MW Hetvatten Rafako + Kombinerar på sätt och vis fördelar med fribrinnande ochcykloneldade cykloneldade brännare + Utjämning i eldstad ställer mindre krav på jämn fördelning mellan brännare Kräver utformad vattenrörspanna Kräver större antal hörnbrännare. Dyr installation i mindre pannor
Energibehov bä bränslehantering 100 Ursprunglig pellets Hammarkvan, 1.5 mm siktduk skivkvarn, 0.1 mm spalt Hammarkvarn (CPM) Andel av pa artiklar indre än dia ameter [%] Kapacitet 20 kg/kwh 0,1 1 10 Max storlek: ca 7 ton/h mi 80 60 40 20 0 Diameter [mm] Skivkvarn (Skiold) Kapacitet >120 kg/kwh Max storlek: ca 6 ton/h 1.4 % egenförbrukning konv. Brännarer [kw/ton] Cyklonebrännare [kw/ton] Kvarn 50 8 Kvarnventilation 3 0 Transport till brännare 11,5 11,5 Övrigt 3 1 Total 67,5 20,5 0.45 % egenförbrukning
Anläggning för enbart pellet (Tippficka och silo)
Anläggning g för anpassad för briketter (bränslelager med kran) Fritt lager Traverskran med gripklo Dagficka Grovkross Alternativ; Tippficka, grovkross och mellanlager
Exempel Mottagningsficka g Volym ficka = 200 m 3 Uppfodring: ca 120 m 3 /h Söderenergi Fittja 130 MW (TPS Termiska Processer AB)
Bränslehantering M Manuellt + Bandmagnet Manuellt Storlek beroende på krav M M Manuellt Max kvarn ca 7 ton/h M Max brännare Max brännare ca 30 35 MW
Dosering av bränsle (exempel pulver) Delvis ett skalningsproblem Delvis beroende på metod utan avskrapare Typisk frammatning 5 cm/s med avskrapare
Transportledning (Pulver) Dilute phase Strands Dunes Bränsle/luft ~ 5 Bränsle/luft ~2 Normalt arbetar pulverbrännare med en bränsle-/luftkvot mellan 2 och 3 Transporthastighet > ca 25 m/s förväntas säkerställa pulsationsfri transport
Exempel Röbäck 25 MW pulvereldad (2st cyklonbrännare) hetvattencentral i Umeå Grycksbo pappersbruk 53 MW pulvereldad (tangentialeldad) y p pp p ( g ) ångpanna