WP2 INVERKAN AV PELLETSKVALITET OCH LAGRINGSADDITIV PÅ FÖRBRÄNNING PETER SUNDBERG, SWECO PELS Workshop Älvdalen 18-19 september
Syfte 2 Att undersöka vilken inverkan tillåtna variationer för densitet och mekanisk hållfasthet inom den europeiska pelletsstandarden har på förbränningen, med specifikt fokus på omständigheter typiska för antändningsprocessen i småskalig förbränningsutrustning. Att utvärdera ett utvalt additiv för säkrare lagring av träpellets om det har någon observerbar inverkan på fullskalig förbränning.
Mål 3 Att ta fram ny kunskap och bidra till utveckling av ny teknik inom förbränningområdet. utöka den tillgängliga grundläggande kunskapen om de undersökta fysikaliska pelletsparametrarnas inverkan på antändning, utbränningsförlopp och koksstruktur. föreslå åtgärder i fysikalisk pelletskvalitet och/eller förbränningssystem med potential att minska förbränningsstörningar. dokumentera förbränningsstörningar i småskaliga pelletspannor. testa huruvida utvalt lagringsadditiv kan användas utan signifikant (negativ) inverkan på fullskalig förbränning.
Antändningsförsök 12 Frågeställning: Skillnad i antändningstid beroende på fysikaliska egenskaper? Genomförande: Antändningsförsök genomförda i labskala. Under försöken användes dels pellets tillverkad av SLU, dels industripellets från SCA BioNorr.
13
Resultat - antändningsförsök 14
Resultat - antändningsförsök 15 SLUpellets Industripellets
Resultat - antändningsförsök 16
Slutsatser antändningsförsök 17 En pellets hållfasthet påverkar dess antändningstid Högre hållfasthet längre antändningstid (mer svårantänd) Variation i råvara påverkar effektutvecklingen under förbränning
Försök brännarstyrning 18 Frågeställning Variation i bulkdensitet hur påverkar det förbränningsförloppet i en villabrännare? Genomförande Variation i bulkdensitet: 630-670-678-681-715. Både oreglerad och reglerad (lambdastyrd) brännare använd. Brännare initialt inställd för en bulkdensitet på 630 kg/m3.
Effekt (kw) Resultat - effekt 19 24 Effekt Oreglerad kontra Lambda-reglerad brännare 630-670 - 678-681 - 715 21 18 15 00:00 00:30 01:00 01:30 02:00 02:30 Time (hh:mm) Effekt Lambda-reglerad Effekt oreglerad
CO (ppm) Resultat - CO 20 6000 CO Oreglerad kontra Lambda-reglerad 630 och 715 4000 2000 0 00:00 00:15 00:30 Tid (hh:mm) CO Oreglerad 630
CO (ppm) Resultat - CO 21 6000 CO Oreglerad kontra Lambda-reglerad 630 och 715 4000 2000 0 00:00 00:15 00:30 Tid (hh:mm) CO Oreglerad 630 CO Lambda-reglerad 715
CO (ppm) Resultat - CO 22 6000 CO Oreglerad kontra Lambda-reglerad 630 och 715 4000 2000 0 00:00 00:15 00:30 Tid (hh:mm) CO Oreglerad 630 CO Oreglerad 715 CO Lambda-reglerad 715
Totalstoft (mg) Resultat - stoft 23 120 Stoft Oreglerad kontra Lambda-reglerad brännare 80 40 107 58 49 0 15 16
Slutsatser brännarstyrning 24 Variation i bulkdensitet kan medföra kraftiga svängningar i effektutvecklingen i en oreglerad brännare. Variation i bulkdensitet kan ge upphov till höga CO- och stoftemissioner från en oreglerad brännare. En reglerad brännare motverkar dessa effekter.
Röntgen av pellets 25 Frågeställning: Skillnad i antändningstid beroende på hållfasthet påvisad är anledningen strukturskillnader? Genomförande: Fyra olika pelletshållfastheter: 95,0-95,8 96,6-97,2. Tomografistudier vid Luleå Tekniska Universitet, LTU.
26
Antändningstid (s) Resultat röntgen av pellets 27 Antändningstid 175 681; 96,6 630; 97,2 670; 95,8 150 715; 95,0 125 5 7 9 11 13 15 17 Porositet (%)
Slutsatser röntgen av pellets 28 Högre bulkdensitet medför mindre fri luftvolym (void) i pelleten. Mindre fri luftvolym bör teoretiskt öka antändningstid och total förbränningstid, men har ej kunnat påvisas i dessa försök.
Förbränningsförsök additivpellet 29 Frågeställning Additiv i pellets hur påverkar det förbränningsförloppet? Genomförande Tre pelletskvalitéer med och utan stärkelse. Uppstart och kontinuerlig drift. Mätning av rökgaser temp, CO, CO2, NOx, THC.
CO, ppm CO2, % Resultat - additivpellets 30 Uppstart 6000 20 18 5000 16 4000 14 12 3000 2000 10 8 6 Ljusne - CO Ljusne - CO2 1000 4 2 0 0 5 10 15 20 25 30 Minuter 0
CO, ppm CO2, % Resultat - additivpellets 31 Uppstart 6000 20 18 5000 16 4000 14 12 3000 2000 10 8 6 Ljusne, stärkelse - CO Ljusne - CO Ljusne, stärkelse - CO2 Ljusne - CO2 1000 4 2 0 0 5 10 15 20 25 30 Minuter 0
CO, ppm CO2, % Resultat - additivpellets 32 Uppstart 6000 20 18 5000 16 4000 3000 2000 1000 14 12 10 8 6 4 2 Ljusne, stärkelse - CO Ljusne - CO Referens - CO Ljusne, stärkelse - CO2 Ljusne - CO2 Referens - CO2 0 0 5 10 15 20 25 30 Minuter 0
NOx, ppm och RGT, C Resultat - additivpellets 33 200 Uppstart 180 160 140 120 100 80 60 Ljusne, stärkelse - NOx Ljusne - NOx Referens - NOx Ljusne, stärkelse - RGT Ljusne - RGT Referens - RGT 40 20 0 0 5 10 15 20 25 30 Minuter
CO, ppm CO2, % Resultat - additivpellets 34 Steady state 2500 18 16 2000 14 1500 1000 500 12 10 8 6 4 2 Ljusne, stärkelse - CO Ljusne - CO Referens - CO Ljusne, stärkelse - CO2 Ljusne - CO2 Referens - CO2 0 0 5 10 15 20 25 30 Första 30 min under steady state 0
NOx, ppm och RGT, C Resultat - additivpellets 35 190 Steady state 170 150 130 110 90 70 Ljusne, stärkelse - NOx Ljusne - NOx Referens - NOx Ljusne, stärkelse - RGT Ljusne - RGT Referens - RGT 50 30 0 5 10 15 20 25 30 Första 30 min under steady state
Resultat additivpellets 36 700 Medelvärden - uppstart och steady state 600 500 400 300 200 100 0 RGT (grad C) Effekt (kw) CO (ppm) CO2 (%) O2 (%) THC (ppm) NOX (ppm) Referens - uppstart Ljusne - uppstart Ljusne, stärkelse - uppstart Referens - steady state Ljusne - steady state Ljusne, stärkelse - steady state
Slutsatser förbränningsförsök 37 additivpellets Olika antändningstid beroende på grundpellets (tillverkad på olika plats, har t.ex. olika råvarusammansättning). Stärkelseinblandning längre antändningstid. Inga signifikativa skillnader vid steady state.
Insatsområden för fortsatta insatser 38 Pelletsmorfologi - strukturella och kemiska skillnader i olika pelletskvalitéer kan antas påverka förbränningsprocessen. Dellastprovning Det kommer ställas allt högre emissionskrav på villabrännare i framtiden.
47 Tack för uppmärksamheten Mejl: peter.sundberg@sweco.se Tel: 072-5721683