Förbränning av returträbränsle (RT-flis) med svaveladditiv

Umeå Universitet, Energiteknik och Termisk processkemi (ETPC) Handledare: Jörgen Carlsson, Umeå Energi AB Anders Nordin, ETPC Förbränning av returträbränsle (RT-flis) med svaveladditiv Combustion of Recycled Waste Wood with sulphur additive David Burman Januari 2005 Examensarbete i Energiteknik, 20 p

Innehållsförteckning: ABSTRACT 2 SAMMANFATTNING 3 FÖRORD 4 INLEDNING 5 BAKGRUND 5 SYFTE 5 MÅLSÄTTNING 6 RAPPORTBESKRIVNING 6 TEORI 7 VAD ÄR ETT RETURBRÄNSLE? 7 FÖRBRÄNNING AV BIOBRÄNSLEN 8 Allmänt förbränningsförlopp 8 OLIKA FÖRBRÄNNINGSPRINCIPER 9 Rostpannor 9 BELÄGGNING 10 KORROSION 11 PROVTAGNING AV RETURBRÄNSLEFLIS 12 Svensk standard 12 PROVBEREDNING 14 LAGAR OCH DIREKTIV 15 Förordning om deponering av avfall (2001:512) 15 Direktiv 2000/76/EG 17 TIDIGARE FÖRBRÄNNINGSFÖRSÖK EN LITTERATURSTUDIE 21 UMEÅ ENERGI 24 METOD 26 PROVTAGNING 26 PELLETERING AV BRÄNSLE 27 BRÄNSLEPROVER 28 FÖRBRÄNNINGSFÖRSÖK 29 Försöksuppställning 29 Experimentmodell 31 Förberedelser 31 EXPERIMENTEN 34 Förbränning av returträ utan additiv 34 Förbränning av returträ med additiv 35 Omräkning av gashalter 36 Bränsleanalyser 37 Tungmetaller 38 Analys av rökgaser: 41 SEM-analyser 45 Stoftfilter 47 Andel tungmetaller i stoftfilter för respektive bränsle 48 Aska från förbränning av returträ 49 Aska från förbränning av returträ med svaveltillsats 49 RESULTATSAMMANFATTNING 50 SLUTSATSER 53 REFERENSLISTA 54 APPENDIX 1-6 56 1

Abstract In a decree from the Swedish Environment Department it is decided that from January 1st, 2002, combustible waste is not to be deposited. That means, that waste wood, which was earlier deposited, now has to be burned. A new EU directive regarding incineration of waste, has given new emission limits for heavy metals, nitrogen oxides, dioxins and sulphur dioxid. Umeå Energi AB wants to examine, from the above given conditions, the possibility of, cocombustion of waste wood and other bio fuels, for example peat. This work aims to explain how polluted the waste wood is, in which way and if the pollutants can be reduced in any kind during the combustion. Waste wood is a very heterogeneous fuel. It contains, except tree, also of many different metals, stones, concrete, bricks, plastics and glass. It even contains some CCA pressure treated wood, which includes copper, chrome and arsenic. Laboratory analysis of waste wood samples shows very overrepresented contents of arsenic, zinc, aluminium, lead, sodium and calcium relatively the mean composition of untreated wood. The contents vary much, which indicates the difficulties to take representative samples from heterogeneous fuels. The combustion experiments were performed with pellets of the mentioned fuel. Sulphur has been used as an additive. The results of this has been examined and evaluated. Sulphur is a component which exist naturally tires and in bio fuel peat. The combustion with sulphur additive shows that only 6 % of the sulphur ends up in the bottom ash. The rest is following the flue gas as SO 2 and other compounds. The results from electron microscopy show that sulphur is mainly bounded to alkali metals as sulphates. Without presence of sulphur, alkali metals mainly bounds to chlorine and forms corrosive chlorides. The content of chloride in flue gas particles is reduced to 36 % with combustion of waste wood with sulphur additive. As a recommendation to Umeå Energi AB, I would suggest co-combustion of waste wood with peat, with a mix of 15-30 % of waste wood in the bio fuel plant 6 at Ålidhem. Earlier combustion experiments confirm that existing flue gas cleaning equipment at bio fuel plants mainly manages the EU directives limits if it contains of well working electrostatic precipitator or bag filter with good performance and flue gas condenser. A low share of waste wood in the fuel mix is recommended considering deposit and corrosion problems. 2

Sammanfattning I en förordning från miljödepartementet beslutades att från år 2002 får inte brännbart avfall deponeras. Detta innebär att returträ, som tidigare deponerats nu måste förbrännas. Ett EUdirektiv för avfallsförbränning har samtidigt växt fram. Det har satt nya, högre krav på emissioner av bl.a. tungmetaller, kväveoxider, dioxiner och svaveldioxid. Umeå Energi AB vill undersöka möjligheten, utifrån givna förutsättningar, att samförbränna returträ med befintliga biobränslen, ex. torv. Detta arbete syftar till att klargöra i hur stor grad returträbränslet är förorenat, på vilket sätt och om föroreningen kan begränsas på något vis vid förbränning. Returträbränsle är ett heterogent bränsle, som förutom trä, även innehåller en hel del metaller, sten, betong, tegel, plaster och glas. Dessutom finns en hel del tryckimpregnerat virke med, som innehåller koppar, krom och arsenik. Analyser av bränsleprover från aktuellt bränsle visar på kraftig överrepresentation av arsenik, zink, aluminium, bly, natrium och kisel relativt medelsammansättningen av vanligt träbränsle. Halterna varierar dock mycket, vilket visar på svårigheten att ta ut representativa prov från heterogena bränslen. Förbränningsexperiment har utförts med pellets av ovan nämnda bränsle. Tillsats av svavel till bränslet har studerats och utvärderats. Svavel är även en komponent som finns naturligt i bildäck och biobränslet torv. Förbränningen med svaveltillsats visar att endast 6 % av svavlet hamnar i bottenaskan. Resterande följer med rökgaserna som SO 2 och andra föreningar. Resultat från SEM-analyser visar att svavlet framförallt har bundit alkalimetaller till sulfater. Utan närvaro av svavel binds dessa främst till klor och bildar korrosiva klorider. Kloridhalterna i rökgasstoft minskar med 36 % vid förbränning av returträ med svaveltillsats. En rekommendation till Umeå Energi AB skulle vara att testa samförbränning av returträ med torv med en inblandning på 15-30 % i biobränslepanna 6 på Ålidhem. Tidigare förbränningsförsök visar att befintlig rökgasrening vid biobränsleanläggningar till stora delar klarar av EU-direktivens krav om den består av välfungerande elfilter eller slangfilter med efterkopplad rökgaskondensor. En låg andel returträ i bränslemixen rekommenderas även med tanke på att beläggnings- och korrosionsproblem. 3

Förord Följande personer skulle jag vilja tacka för stöd och support vid detta examensarbete: Jan Burvall, forskningsingenjör och prefekt vid enheten för Biomassateknologi och Kemi, SLU Röbäcksdalen. Har stått för många goda råd inför provtagning av bränslet. Jörgen Carlsson på Umeå Energi AB, som stått för inledande hjälp och idéer till exjobbet. Han har fungerat som företagets handledare och alltid funnits till hands och hjälpt till så att allt har fungerat bra praktiskt. Karin Lundholm och Erica Lindström, doktorander vid Energiteknik och Termisk processkemi (ETPC), Umeå universitet. Bägge två har varit till mycket stor hjälp under experimenten och ordnat med allt det tekniska. Anders Nordin, professor vid Energiteknik och Termisk processkemi (ETPC), Umeå universitet. Har hjälpt till med planering av förbränningsexperimenten och även kommit med goda råd vid analyserna av dessa. Peter Stenlund, bränsletekniskt ansvarig vid Dåvamyran. Fanns tillgänglig vid provtagningen av returbränslet. Ett stort tack också till övriga personer vid ETPC som hjälpt till med lite av varje. Umeå den 9 januari 2005 David Burman 4

Inledning Bakgrund Nya lagar och EU-förordningar har drastiskt förändrat förutsättningar för kommuner och företag inom avfallsbranschen. Miljödepartementet har i en förordning 1 klargjort att från och med 1 januari, 2002, får inte brännbart avfall deponeras. Detta innebär att vissa material som tidigare deponerats måste försöka återvinnas antingen genom material- eller energiåtervinning. För kommunernas sida medför detta ökade kostnader, medan för fjärrvärmeproducerande företag, t.ex. Umeå Energi AB, är detta en intressant ekonomisk möjlighet. Parallellt med detta har ett EU-direktiv 2 för avfallsförbränning tagits fram. Det har satt nya, högre krav än tidigare på förbränning av avfall. Syftet med detta direktiv är att begränsa den negativa inverkan på miljön från förbränningen av avfall och de därmed sammanhängande riskerna för människors hälsa. Detta skall uppnås genom stränga driftvillkor och tekniska krav samt genom nya fastställda utsläppsgränsvärden för avfallsförbränningsanläggningar. Vissa bestämda nivåer för emissioner av t.ex. kväveoxider, tungmetaller, svaveldioxid och dioxiner får ej överskridas. T.ex. så måste dioxinutsläppen ha minskat med 90 % (från 1985-års nivå) senast 2005 och utsläppen av kadmium, kvicksilver och bly ha minskat med 70 %. Detta utgör en del av bakgrunden till att Umeå Energi AB börjat utforska möjligheten till att förbränna returträ i sina anläggningar. Den eventuella ekonomiska vinningen man kan göra i detta är ett argument att börja använda detta bränsle, medan en stor negativ faktor finns som ska kunna hanteras: Föroreningen av bränslet! Innebär användningen av returträ en omständligare hantering av bränslet? Kommer de förhöjda kraven på rökgasrening vid förbränning av avfall att klaras av för den befintliga anläggningen? Kan de negativa konsekvenserna som uppstår vid förbränning av returträ begränsas på något/några sätt? Dessa är några av de frågor som kommer att försöka besvaras i det föreliggande arbetet. Syfte Syftet med arbetet är att studera ett returträbränsle som i en framtidsvision från Umeå Energi kan tänkas kunna samförbrännas med befintliga biobränslen i biobränslepanna 6 på Ålidhemsanläggningen i Umeå. Särskilt nämns tanken på att samförbränning med svavelhaltiga bränslen, t.ex. torv ska kunna ha en positiv effekt på tungmetaller vid förbränningen. Så huvudfrågan som behandlats i detta arbete är: Vad händer vid förbränning av aktuellt returbränsle? Har svaveltillsats någon effekt vid förbränning av returträbränsle? Och mer specifikt; har den någon inverkan på fördelning och fassammansättning av relevanta tungmetaller i returbränslet? För att ge svar på de aktuella frågorna, är arbetet uppdelat i två huvuddelar. En allmän teoretisk del, där aktuell litteratur i ämnet behandlas och en metoddel, i vilken den praktiskt experimentella delen av arbetet presenteras. Den experimentella delen omfattar förbränning i labbskala av aktuellt returbränsle med och utan tillsats av svavel. 5

Målsättning Målsättningen för arbetet är att dels att kunna redogöra för vad som sker vid förbränning av returträflis, påverkan av svaveltillsats till bränslet, samt att ge en rekommendation till Umeå Energi AB hur de kan gå vidare i studien av returbränslet. Rapportbeskrivning Rapporten består som tidigare nämnts av två huvuddelar. I den första delen behandlas den teori hör till ämnet. Här sammanfattas kort vad ett returbränsle är, skillnader mellan returbränsle och biobränsle. Vidare beskrivs det allmänna förbränningsförloppet vid förbränning av biobränsle och olika förbränningsprinciper. Beläggning och korrosion är två viktiga faktorer som kort presenteras. Sedan följer en summering av svensk standard för provtagning och provberedning av biobränslen, samt en egenhändigt modifierad metod för provtagning av aktuellt returbränsle. Lagar och förordningar kring deponering och förbränning av avfall, som gäller per dags dato, har sedan sammanfattats. Det följs av en litteraturstudie med avseende på tidigare genomförda försök att förbränna returträbränslen. Slutligen följer en kort presentation av Umeå Energi AB och Ålidhemsanläggningen. I den andra delen presenteras hur provtagning och förfarande av bränslet som gjorts. Vidare följer en beskrivning av hur själva experimenten planerades och genomfördes. Därefter följer en analys av bränsleprover som tagits ut, samt analys av askor och rökgaser. Avslutningsvis sammanfattas resultaten, slutsatser ges och förslag på hur bränslet i framtiden kan användas utifrån litteraturstudier och analysresultat. 6

Teori Vad är ett returbränsle? Träfraktioner som utsorterats bygg-, rivnings- och industriavfall, emballagematerial, lastpallar kallas för returträbränslen (på engelska Recycled Waste Wood eller Recovered Wood Fuel) 3. Alternativa namn är returträ respektive förkortningen RT (används ofta i sammanhang med flisat returträ; RT-flis). Materialet är ofta källsorterat, men ibland innehåller det främmande föremål, t.ex. metallbitar. Avfallsmängden varierar mellan 0,05 och 0,1 m 3 /m 3 byggvolym. Ofta är materialet också förorenat med metall, sand och sten och därför används ofta krossar istället för huggmaskiner, för att upparbeta bränslet. Detta resulterar i att materialet blir rätt stickigt och innehåller en stor del finfraktion, vilket i sin tur leder till problem vid omlastning och dylikt. En metod att undvika allt damm är att sålla bränslet efter krossning. Vilka främmande ämnen förutom metallbitar består då bränslet av (förutom trä)? En undersökning av importerat returbränsle visar på följande 4 : Förutom en stor del (9 viktsprocent) som består av behandlat trä finns 0,52-0,96 viktsprocent av byggnadsrester (sten, metall betong, tegel, glas gummi och olika plaster). Se vidare i tabell 1 för mer information. Tabell 1. Ett returbränsles typiska innehåll. Andelen föroreningar är angivna i viktsprocent av totala vikten returbränsle. Ämne Viktsprocent Metall 0,04-0,2 Sten 0,15 Betong 0,07-0,12 Tegel 0,08 Mjukplast 0,01-0,07 Hårdplast 0,09-0,14 Gummi 0,07-0,19 Behandlat trä 9 Glas 0,01 Behandlat trä är trämaterial som har behandlats med något träskyddsmedel. Det kan vara impregnerade med kreosot (en organisk förening som utvinns ur trä- och stenkolstjära 5 ) eller CCA-baserade produkter (CCA= Koppar, krom och arsenik). Runt dessa produkter har det i dag tagits fram kraftfulla lagar för att minska användningen av CCA-virke, pga. de mycket giftiga ämnena. De produkter av behandlat trä som finns är järnvägsslipers, ledningsstolpar, trä från trädgårdar, pålningsvirke, bryggkonstruktioner och fönstersnickerier. De vanligaste problemen vid lagring av returträ som flis är dammbildning 6. Dessa beror på den låga fukthalt som finns i bränslet samt den höga andelen finfraktion som bildas vid flisning. 7

Förbränning av biobränslen Vid förbränning av träbränslen bildas, vid optimal förbränning, CO 2 och vatten. Men förutom det bildas en hel del andra produkter; Svavel i bränslet bildar SO 2 vid förbränning och metallsulfater 7. Innehåller bränslet dessutom klor så bildas bl.a. saltsyra, HCl som liksom SO 2 (H 2 SO 4 ) verkar försurande samt metallklorider. Klorföreningar påskyndar även korrosion i pannan (se vidare under rubriken Korrosion) och under ogynnsamma förhållanden kan både dioxiner och furaner bildas. Dessa är mycket giftiga. Tungmetaller finns också naturligt i bränslet. De viktigaste tungmetaller att hålla ett öga på är arsenik, bly, kadmium, kobolt, koppar, krom, kvicksilver, nickel, tenn, vanadin och zink. Vid förbränning av returträ finns likheter med förbränning av biobränslen, men även en hel del olikheter som beror på den höga koncentrationen av bl.a. zink och bly 8. Allmänt förbränningsförlopp Pyrolys och förgasning är de första stegen vid förbränning av biobränslen 9. Fukten som finns i bränslet avgår först, sedan följer termisk neddelning av de organiska beståndsdelarna i bränslet. Detta är mycket komplexa reaktioner som styrs dels av bränslesammansättningen (andelen cellulosa, hemicellulosa och lignin som varierar i olika biobränslen) men också av uppvärmningshastigheten. Det som inte avgår i flyktiga föreningar kallas för koks, och består främst av kol och askbildande ämnen. Efter förgasning och pyrolys sker förbränning, dels av de brännbara gaser som har lämnat bränslet genom pyrolys och förgasning samt dels förbränningen av den fasta återstoden av koks. Vid förflyktningen och förbränningen av koksen kommer vissa av de oorganiska ämnena i bränslet att följa med rökgaserna medan resterande oorganiskt material utgör en askåterstod. Vid förbränning i stora anläggningar kallas det som följer med rökgaserna, flygaska medan återstoden kallas botten- eller bäddaska (även delar av denna aska kan virvla upp och följa med rökgaserna som flygaska). Askpartiklarna bildas på två olika sätt. Små askpartiklar bildas genom förångning, termisk och kemiskt sönderfall och bildar oorganisk ånga. I denna kan sedan partiklar slås samman, genom kärnbildning och kondensation. Större askpartiklar bildas under koksförbränningen. Askan kan då förena sig med det återstående oorganiska materialet och genomgå betydande kemisk eller fysisk transformation. Förbränningsförhållanden och andelar oorganiska ämnen påverkar i hög grad askbildningen. Alkali, speciellt kalium och natrium och vissa tungmetaller, är speciellt flyktiga vid förbränningstemperaturer. Även en mindre andel ickeflyktiga partiklar kan föras med av rökgaserna från bränslet. 8

Olika förbränningsprinciper Det finns flera olika huvudtyper av pannor för förbränning av biobränslen. De vanligaste är rostpannor, fluidbäddspannor och pulverpannor. Vid flisförbränning är det i huvudsak rostpannor och fluidbäddspannor som används. Inom det här arbetet är det aktuellt med förbränning av returträflis i rostpanna, därför har en liten noggrannare studie på rostpannor och dess miljö gjorts. Rostpannor Rostpannor har varit det klassiska sättet att elda biobränslen på och under åren har många olika utformningar funnits på själva rosten, t.ex. fast snedrost, olika typer av rörliga rostar, Wanderrost samt vibrationsrost 10. Av dessa utformningar är det idag huvudsakligen olika typer av rörliga rostar som används vid nyproduktion av pannor. Rostpannor lämpar sig väl till många olika typer av bränslen. Den klarar av mycket olika storlekar på bränslet och även skiftande fukthalt samt hög askhalt. Andra viktiga detaljer är att få en jämn bränslebädd på rosten samt en jämn primärluft över hela ytan (punkterna 1-3 i figur 1), så att stabila förbränningsförhållanden upprätthålls. Dessutom är det viktigt med jämn bränslematning in till rosten och även jämn och kontrollerbar hastighet på bädden över rosten, så att allt brännbart har hunnit förbrännas (och minimalt brännbart finns kvar i askan). Figur 1. Schematisk bild över rost. Punkt 1-3 visar de tre första förbränningszonerna; förgasning, pyrolys samt koksförbränningszon. Punkt 4 visar sekundärförbränningszonen och 5 visar överhettarnas plats.(bild tagen från Berg Magnus, Annika Andersson et al. Förbränning av returträflis. Etapp 2 av ramprojekt returflis, kap. 3-5, Värmeforsk 2003.) 9

Figur 1 visar en schematisk bild över en rostpanna. De första tre punkterna representerar primärluftszonen, medan punkt fyra anger sekundärluftszonen. Det är en viktig detalj när det gäller rostpannor att förbränningszonerna kan vara åtskiljda. Det innebär att i primärluftszonen är miljön reducerande (med låg turbulens och en temperatur på ca 1100 grader C), medan den slutliga förbränningen sker i sekundärluftszonen, där temperaturen kan vara något högre och där det är oxiderande förhållanden. De finns två huvudtyperna av rostar, rörlig- och vibrationsrost, och dessa skiljer sig åt på några punkter. En viktig är transporten av bränslebädden. Den rörliga rosten består av fasta och rörliga rostelement som rör sig fram och tillbaka för att föra bränslebädden framåt. På detta sätt får man, förutom att man transporterar fram bränslet, också en omblandning av förbränt och oförbränt bränsle. Vibrationsrosten däremot vibrerar fram bränslet på den lutande rosten. Rosten vibrerar på bestämda tidsintervall, vilket motverkar sintringstendenser och askagglomerering men samtidigt är det svårare att styra bränslerörelsen och det finns högre risk för mycket oförbränt i askan. En annan viktig skillnad är att det uppkommer stora störningar i förbränningen när vibrationsrosten startar att vibrera. En stor mängd askpartiklar rycks med från bädden och lokalt kan det bli väldigt låga O 2 -halter och höga CO-värden. De största skillnaderna gentemot fluidbäddspannorna är för rostpannorna; högre förbränningstemperatur, högre syreöverskott och större förbränningsvariationer (särskilt vibrationsrost). I fluidbäddspannorna inverkar bäddmaterialet i askbildningen. Dessutom har fluidbäddspannorna högre stoftbelastning. Beläggning Bildning av beläggningar och tillväxt av sådana är mycket komplexa kemiska processer. Dessa sker i olika delsteg och det finns gott om litteratur som försöker beskriva dessa steg. Här följer en kort beskrivning av ett sådant förlopp 11 : Vid förbränning så sker en frigörelse av påslagsbildande komponenter. I askan bildas kemiska reaktioner, saltbildning och oxidation. Dessa påslagsbildande komponenter transporteras till t.ex. överhettare via rökgaserna och bildar beläggning där. Under den första fasen bildas påslag främst av kondenserade alkalisalter, som bildar en jämn beläggning på ytan. Efter den initiala fasen börjar större askpartiklar att fastna i det befintliga påslaget och det växer. Ju mer beläggningen växer desto mer isoleras kylytorna och de fungerar sämre och sämre och temperaturen stiger. Till slut har så hög temperatur nåtts att beläggningen sintrar och smälter och bildar en hård beläggning. Emellertid så infaller så småningom en jämvikt i beläggningstillväxten. Beläggningens ökande tyngd, rökgasernas hastighet och den höga temperaturen påverkar tillväxten negativt. Tyngden gör att beläggningen kan falla av, temperaturen att den smälter och rökgashastigheten att delar av beläggningen lossnar. 10

Korrosion Högtemperaturkorrosion på överhettarytor är ett känt problem och är den huvudsakliga orsaken till den begränsade termiska verkningsgraden i moderna ångpannor 12. Både tryck i pannan och ångtemperaturen begränsas av korrosion. Den utgående ångtemperaturen överstiger därför inte 600 C. I biobränsleeldade pannor är det främst klor och alkalimetaller som är de främsta orsakerna till korrosion 13. Kalium är den huvudsakliga alkalimetallen som finns i biobränslen, medan natrium är den som finns främst i kol. Kalcium är också ett ämne som orsakar korrosion i samband med eldning av biobränslen. Korrosion som orsakas av klor kan teoretiskt orsakas av Cl 2, HCl eller alkalisalter (t.ex. KCl), men i praktiken är det enbart alkalisalterna som är huvudorsaken till korrosionen. Alkalisalter orsakar korrosion på överhettarytor via reaktion med svavel i beläggningarna eller genom att de sänker den första smälttemperaturen på beläggningarna. Men det är först när det inre lagret av beläggningarna smälter som det är fara för ökad smältrelaterad korrosion. Det yttre lagret av beläggning är ofta smält på överhettarytorna. Korrosion sker alltid på överhettarytorna 14. Det är den omgivande gasen som reagerar med metallytan. Om det inte skulle bildas ett skyddande metalloxidlager på ytan så skulle överhettarytorna korrodera mycket snabbare. Oxidlagret uppkommer under oxiderande förhållanden och den bildade oxiden är ganska resistent mot korrosion. Om förhållandena runt dessa däremot är reducerande, dvs. det finns ett syreunderskott, accelererar korrosionshastigheten. 11

Provtagning av returbränsleflis Ett analysresultat som avviker från det sanna värdet sägs bero till 80 % på provtagningen, 15 % på provberedningen och endast 5 % på analysen av bränslet. Detta har framkommit vid försök med kol i Storbritannien. 15 Av den anledningen är det av stort värde att man lägger ner stor vikt vid själva provtagningen av bränslet. Att sedan returträ är ett mycket heterogent bränsle gör provtagningen ännu mer komplicerad. Svensk standard Svenska standarder har tagits fram för provtagning och provberedning av biobränslen och torv 16. Däremot finns det inte en svensk standard för provtagning av returbränslen. Den håller på att tas fram i dagsläget 17. I den svenska standarden för biobränslen 18 ingår; en del om allmän problematik vid provtagning; en del som handlar om fundamentala principer vid provtagningen och till slut tre delar om provtagning från fordon, bränsleflöden på transportband och provtagning från hög, stack eller liknande. Fel som kan ske i samband vid provtagningen är antingen systematiska eller slumpmässiga 19. Systematiska fel, som är svåra att upptäcka, undviks främst genom att provtagningsanordningen är tillräckligt stor och att prov tas från alla sidor av bränslet så att provet blir så representativt som möjligt. Slumpmässiga fel undviks främst genom att man tar ut tillräckligt många prov. Hur många man bör ta ut bestäms av hur stor precision man vill ha. Precision är ett mått på hur väl en serie mätningar överrensstämmer. Svensk standards krav på precisionen är ett 95 procentigt konfidensintervall. Det betyder att ett analyserat värde från proverna förväntas ligga inom precisionsgränserna 95 gånger av 100. Referensvärde för askhalt är 0,3 % och 2,0 % för fukthalten (absoluta värden). Minimistorleken på ett delprov bör vara fem liter då minst 95 % av bränslet har en storlek mindre än 100 mm. Är bränslestorleken större ska minimistorleken på ett delprov vara tio liter. Delproven förenas i ett samlingsprov. Är samlingsprovet stort behövs neddelning för att ett laboratorieprov ska kunna tas ut (10-20 l). Antalet delprover varierar för olika analyser (fukthaltsbestämning) För fukthaltsbestämning krävs flest delprov, eftersom den varierar kraftigast medan askhaltsbestämning kräver färre prov. Biobränslen kan delas in i tre olika grupperingar. Från de mest homogena (pellets, sågspån etc. som bildar grupp 1, grupp 2 som består av bark, avverkningsrester, etc.) till den mest heterogena gruppen 3 (boardflis och torrflis). I detta aktuella fall får man också räkna in returflis till den gruppen. Tabeller med riktvärden för antal delprov finns med i svensk standard. Tabell 2 visar riktvärden för antal delprov vid bestämning av fukthalt hos ett bränsle. En fordonslast förutsätts väga ca 30 ton. Antalet delprov vid fukthaltsbestämning har tagits fram utifrån vetskapen om att ökad storlek på bränslet ger också ökad fukthalt. Är man osäker på bränslets sammansättning och så bör man klassificera bränslet till den grupp som ger det största antalet delprov för att säkra representerbarheten i proverna. 12

Tabell 2. Riktvärden för antal delprov vid provtagning för bestämning av fukthalt. Bränsletyp Antal delprov vid given mängd i ton <30 30-360 361-900 901-1500 Grupp 1 5 2 per 30 t 2 per 45 t 1 per 60 t Grupp 2 10 5 per 30 t 2 per 30 t 1 per 30 t Grupp 3 12 8 per 30 t 5 per 30 t 4 per 30 t Tabell 3 visar riktvärden för antal delprov vid bestämning av askhalt hos ett bränsle. Askhalten kan öka med ökad storlek på den provtagna mängden bränsle, vilket har tagits hänsyn till. Tabell 3. Riktvärden för antal delprov vid provtagning för bestämning av askhalt. Bränsletyp Antal delprov vid given mängd i ton <30 30-360 361-900 901-1500 Sågspån 1 1 per 90 t 1 per 150 t 1 per 300 t Avverkningsrester 10 4 per 30 t 2 per 45 t 1 per 30 t Bark 20 5 per 30 t 2 per 45 t 1 per 30 t Torv 20 5 per 30 t 3 per 30 t 2 per 30 t Detta gäller generellt för biobränslen och torv. I och med att ingen svensk standard för returbränsle existerar i nuläget har kontakt tagits med Jan Burvall, forskningsingenjör och prefekt på SLU, Röbäcksdalen. Hans specialområde är bl.a. provtagning av retur- och biobränslen. Hans rekommendationer är följande 20 : Varje delprov bör minst omfatta 20 l. Detta görs för att säkra representerbarheten för provet. Returbränsle är som tidigare nämnts ett väldigt heterogent bränsle och om flisstorleken varierar mellan 100-200 mm så bör delproven minst vara så stora som 20 l. För fukthaltsbestämning bör minst sju prover tas för varje 30 ton bränsle. Dvs. i detta specifika fall blir det ca 45 stycken delprov (200 ton). För askhaltsbestämning behövs mindre prover tas ut; det skulle räcka med fyra per 30 ton bränsle. Vidare rekommenderas att provtagning bör tas från transportband och inte från stack. Delproverna bör förvaras i förslutande kärl så att ingen fukt försvinner ur proverna. Provtagning från stack hör till det allra svåraste sättet att ta ut delprover 21. Därför bör det undvikas i möjligaste mån. Provtagningen bör istället ske vid transport av materialet till eller från lagret. Man kan t.ex. ta ut prover från bränsleflödet på ett transportband. Denna metod ska även användas som referensmetod till andra metoder (stackprovtagning och provtagning från fordonslaster). Referensmetoden går ut på att ta ut en hel sektion från ett stillastående band. 13

Provberedning Efter att ha tagit ut delprov och fått ett samlingsprov, måste ofta provet beredas för analys av det. Under provberedning måste man se till att vattenförluster undviks 22. Proven bör därför behandlas så fort som möjligt. Om detta inte är fallet så bör provet förvaras vid en låg temperatur, lägre än den aktuella vid provtagningstillfället. Innan ett provberedningsschema görs så måste arbetsgången kontrolleras så inga systematiska fel finns i något steg. Det kan exempelvis vara vätskeförluster vid malning. Vid malning sker både en värmealstring och en luftomsättning. Dessa medför också vattenförluster. Ett provberedningsschema kan se ut på följande sätt: 1) reduktion av partikelstorlek genom malning 2) omblandning till homogenitet 3) reducering av provmängd genom neddelning Homogeniseringen av provet kan vara bra att göra innan neddelning för att minska risken för fel. Homogeniseringen kan antingen ske med mekanisk eller manuell omblandning eller genom att passera provet genom en provdelare och sedan återföra bägge proven och upprepa denna procedur tre gånger. Systematiska fel beror ofta på att damm och fukt går förlorat under provberedningen. Felen bli särskilt stora om endast en liten mängd av materialet ingår i analysen. Provdelningen kan antingen ske manuellt eller genom automatiska provdelare. Bägge metoderna går ut på att man tar ut många små delmängder som man senare slår samman. Vid provberedningen bör man även ta ut ett reservprov ifall ett prov skulle komma bort. Detta ska tas ut på samma sätt som det ordinarie provet. Proven bör förvaras i slutna kärl så att inte fukthalten förändras. 14

Lagar och direktiv Sverige har under den senaste tiden försökt minska miljöpåverkan från avfall som deponerats 23. Avfall som läggs på deponi ger både metangas och lakvatten. För att minska dessa har man haft två olika strategier. Den ena innebär att man förändrar deponiernas utformning genom lagar och den andra avser att minska mängden och farligheten av deponerat avfall som kan tas om hand på annat sätt. Åtgärder som vidtagits är bl.a. sorteringskrav för brännbart avfall, förbud mot att deponera utsorterat brännbart avfall och organiskt avfall samt skatt på avfall som deponeras. Europeiska unionen har i ett EG-direktiv 1999/31/EG gett ut strängare regler kring deponering av avfall. Det handlar kortfattat om vilket avfall som skall läggas på vilken deponi (deponi för farligt avfall, deponi för inert avfall och deponi för icke-farligt avfall, artikel 4 24 ). Sverige har i en förordning (2001:512) införlivat detta EG-direktiv i svensk lagstiftning under juli månad 2001. Ytterligare direktiv har getts ut: I 2003/33/EG har en kommission tagit fram ett system för hur mottagning av avfall ska gå till väga samt gett ut nya kriterier och gränsvärden för de olika deponiklasserna 25. Dessa nya förordningar kommer att leda till att cirka hälften av alla deponier i Sverige (500st) kommer att behöva stängas och avfallet kommer att få koncentreras till resterande deponier vilka håller högre standard 26. Den svenska förordningen (2001:512) är intressantast ur den här studiens synvinkel eftersom att den innehåller information om vilka avfall som inte får deponeras i Sverige. Här nedan följer en grundligare genomgång av förordningen. Förordning om deponering av avfall (2001:512) Syftet med förordning (2001:512) är att förebygga och minska de negativa effekter deponering av avfall kan orsaka på människors hälsa och på miljön, särskilt när det gäller förorening av ytvatten, grundvatten, mark och luft, och på den globala miljön, under en deponis hela livscykel. 27 I 8 finns föreskrifter om vilka avfall som inte får deponeras. Där heter det att: - flytande avfall, - avfall som är explosivt, frätande, oxiderande, brandfarligt eller mycket brandfarligt, - sjukvårdsavfall och annat kliniskt avfall, - avfall som utgörs a kemiska ämnen från forskning och utveckling eller undervisning och som är inte identifierade, - hela begagnade däck som inte är cykeldäck inte får deponeras. Vidare i 9 sägs: Utsorterat brännbart avfall får inte deponeras I 10, angående organiskt avfall, sägs också att detta ej heller får deponeras, men detta träder först i kraft den 1 januari 2005, d.v.s. inom ett halvt år framåt. Denna förordning trädde i kraft, ifråga om 9 den 1 januari 2002 och i övrigt den 16 juli 2001 (förutom 10 som ännu inte har trätt i kraft). 15

Naturvårdsverket har fått i uppgift av regeringen att årligen följa utvecklingen och efterlevnaden av deponeringsförbuden för brännbart och organiskt avfall. 28 Trots att förbudet mot att deponera utsorterat brännbart avfall trädde i kraft redan den 1 januari 2002 så behövs en viss deponering av sådant avfall fortsätta en tid framöver. Orsaken till detta är att det råder brist på kapacitet att behandla avfallet. Från år 1999 fram till år 2003 så minskade mängden avfall varje år. Detta är åskådliggjort i figur 2. Mängd deponerat avfall (tusen ton) 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 1999 2000 2001 2002 2003 År Figur 2. Mängden avfall (i tusental ton) som tillförts deponier och bioceller för åren 1999 till 2003. Siffrorna från 2003 är en uppskattning från RVF. Länsstyrelsen har möjlighet att ge ut dispenser från deponeringsförbudet. Behovet av sådana dispenser har minskat kontinuerligt mellan 2002 och 2004. En rapport från naturvårdsverket från 2004 29 visar att för 2004 har länsstyrelserna hittills medgivit dispens för cirka 380 000 ton, vilket är en kraftfull minskning jämfört med antalet dispenser för föregående år (1,5 miljoner ton för år 2002 och 1,4 miljoner ton för 2003). Detta åskådliggörs i figur 3. Det har alltså skett en minskning med ungefär 70 %. Detta beror på att kapaciteten för avfallsförbränning och biologisk behandling byggts ut. (Det planeras en ökning av förbränningskapaciteten med 1,6 miljoner ton, vilket skulle bli en 50 % ökning jämfört med år 2003, då mängden avfall som förbrändes uppgick till 3,1 miljoner ton). 16

Medgivna dispenser (ton) ton 2000000 1500000 1000000 500000 Hushållsavfall Annat avfall Totalt 0 2002 2003 2004 År Figur 3. Medgivna dispenser i ton enligt uppgifter från länsstyrelserna i maj 2004. Även om inte alla dispenser för året är givna så ser man en kraftig nedgång av dispenser. Intressant är att läsa att: deponeringsförbudet för utsorterat brännbart avfall på allvar börjat slå igenom märks genom att det är flera länsstyrelser som inte meddelar några dispenser alls för 2004. I de fyra länen, Norrbotten, Södermanland, Västra Götaland och Örebro meddelades inga dispenser för vare sig hushållsavfall eller övrigt avfall. Och för hushållsavfall gavs inga dispenser i Dalarna, Västerbotten och Östergötland. 30 Ett annat intressant direktiv som avhandlar förbränning av avfall är EU-direktivet 2000/76/EG. Detta behandlas kort nedan: Direktiv 2000/76/EG Europaparlamentet och den Europeiska unionens råd har antagit ett direktiv från och med den fjärde december år 2000. Den gäller förbränning av avfall och syftet med detta direktiv är att: förhindra eller i görligaste mån begränsa den negativa inverkan på miljön från förbränning och samförbränning av avfall, särskilt föroreningar genom utsläpp till luft, mark, ytvatten och grundvatten, och de därmed sammangängande riskerna för människors hälsa. 31 Här följer en kortare sammanfattning av de lagar som gäller vid förbränning och samförbränning av avfall enligt ovan nämnda direktiv. Driftsvillkor Artikel sex i direktivet säger att temperaturen hos rökgaserna måste hålla minst 850 C i två sekunder under de mest ogynnsamma förhållandena uppmätt i omedelbar närhet av förbränningskammarens innervägg eller annan representativ punkt i förbränningskammaren. Vid förbränning av farligt avfall som innehåller mer än 1 % halogenföreningar skall temperaturen höjas till 1100 C. Vidare måste anläggningarna ha automatiska system som hindrar tillförsel av avfall vid start, när temperaturen inte kan upprätthållas under drift eller när något utsläppsgränsvärde har överskrivits till följd av störningar eller fel i reningsutrustningen. Alla förbränningsanläggningar skall vara utrustade med stödförbrännare. 17

Dessa skall starta när temperaturen sjunker under givna värden. Dessa skall också användas vid start och stopp. Dispens på temperatur- och uppehållstidskraven kan ges om kraven för CO respektive TOC för avfallsförbränning hålls (se tabell nedan). Mätkrav (artikel 11) Kontinuerliga mätningar av följande ämnen skall utföras: Kväveoxider (NO x ), kolmonoxid (CO), total stofthalt (stoft), totalt organiskt kol (TOC), väteklorid (HCl), vätefluorid (HF) och svaveldioxid (SO 2 ) enligt bilaga III i direktivet. Periodisk besiktning får endast tillåtas av behörig myndighet om den driftansvarige kan visa att utsläppen aldrig kan överskrida fastställda gränsvärden på HCl, HF och SO 2. Dessutom ska följande driftsparametrar mätas kontinuerligt: Rökgasernas temperatur, tryck, fukthalt och syrehalt och temperaturen nära förbränningskammarens innervägg. Tungmetaller, dioxiner och furaner ska mätas två gånger på år, men behörig myndighet kan minska de periodiska mätningarna om utsläppen är lägre än 50 % av de utsläppsgränsvärden som fastställts. Utsläpp till luft (artikel 7) Följande formel används för bestämning av gränsvärden för föroreningar till luft för samförbränning, V K = avfall K V avfall avfall + V + V proc proc K proc Utsläppen från respektive bränsleslag viktas i förhållande till vilken rökgasvolymsandel som eldas. Rökgasvolym, V avfall och gränsvärdet för avfall, K avfall anges vid 11 % torr O 2, medan rökgasvolym, V proc och gränsvärdet för samförbränningsbränslet, K proc anges vid 6 % torr O 2. Vid annan syrekoncentration så används följande omvandlingsekvation enligt bilaga VI: 21 Os Es = Em, 21 Om där E s är beräknad utsläppskoncentration vid procentuell standardsyrekoncentration, E m är uppmätt utsläppskoncentration, O s är standardsyrekoncentration och O m är uppmätt syrekoncentration. För anläggningar upp till 50 MW så finns ett fast K proc för stoft i direktivet: 50mg/m 3 vid 6 % syrehalt. För övriga parametrar (CO, TOC, SO 2 och HCl) sätter den lokala myndigheten upp krav. Finns det inget krav så ska de verkliga värdena användas. För större anläggningar gäller följande K proc för fasta i mg/nm 3 (vid 6 % syrehalt): Tabell 4. K proc för fasta bränslen och biomassa i mg/nm 3 för anläggningar >50MW Förorening 50-100MWth 100-300MWth >300MWth SO 2 850 850-200 200 NO x 400 300 200 Stoft 50 30 30 För K avfall gäller mer strikta regler. Dessa finns beskrivna i bilaga V. 18

Tabell 5. Dygns- och halvtimmesmedelvärden för K avfall vid 11 % syrehalt. Dygnmedelvärde Halvtimmesmedelvärde Förorening (mg/m 3 ) (mg/m 3 ) (100%) A (97%) B Total stofthalt 10 30 10 TOC 10 20 10 HCl 10 60 10 HF 1 4 2 SO 2 50 200 50 NO och NO 2 omräknat till NO 2. Gäller befintliga förbränningsanläggningar med en nominell kapacitet över 6 ton/h samt nya förbränningsanläggningar 200 400 200 NO och NO 2 omräknat till NO 2. Gäller befintliga förbränningsanläggningar med en nominell kapacitet på högst 6 ton/h. 400 CO 50 100 100 För NO x -utsläppen finns en hel del undantag, men dessa är ointressanta för svensk del eftersom emissionerna i Sverige är mycket lägre än EU-direktivet, även för små anläggningar 32. För tungmetaller samt dioxiner och furaner gäller följande gemensamma K-värde för både avfallsbränslet och samförbränningsbränslet 33 : Tabell 6. Totala gränsvärden för utsläpp. K i mg/nm 3 (syrehalt 6 %) Förorening K Cd och Tl 0,05 Hg 0,05 Sb, As, Pb, Cr, Cu, Mn, Ni och V 0,5 Dioxiner och furaner 0,1 ng Utsläpp till vatten (artikel 8) För utsläpp av avloppsvatten från rening av rökgaser från en förbrännings- eller samförbränningsanläggningar skall det finnas tillstånd från berörd myndighet. Utsläppen skall begränsas så mycket som möjligt, allra minst i enlighet med de utsläppsgränsvärden som har fastställts enligt direktivet, bilaga IV: Tabell 7. Utsläppsgränsvärden för avloppsvatten från rökgasrening. Förorening Gränsvärden (mg/l) Totalt suspenderat material 30 (95%), 45 (100%) Hg 0,03 Cd 0,05 Tl 0,05 As 0,15 Pb 0,2 Cr 0,5 Cu 0,5 Ni 0,5 Zn 1,5 19

Undantag får göras fram till 1 jan 2008 för totalt suspenderat material förutsatt att 80% av uppmätta värden inge överskrider 30mg/l och att inget av värdena överskrider 45 mg/l. ph, temperatur och flöde måste mätas i utloppspunkten för avloppsvattnet. Dagliga stickprovsmätningar skall också göras på totalt suspenderat material. Minst en gång i månaden skall ett representativt stickprov tas ut för mätningar av föroreningar enligt tabell x undantaget totalt suspenderat material. För mätning av dioxin- och furanutsläpp gäller minst en mätning i halvåret. Hantering av avfall (artikel 5 och 9) Den driftansvarige vid en förbrännings- eller samförbränningsanläggning skall vidta försiktighetsåtgärder vid avlämning och hantering av avfall för att begränsa skadeverkningarna på miljön och människors hälsa. Detta skall ske genom att man följer en rad punkter, bl. a. ska mängden avfall inom varje avfallskategori bestämmas, helst enligt den Europeiska avfallskatalogen. Den driftansvarige ska ha tillgång till information om avfallet; allt från information om genereringsprocessen till fysikaliska och kemiska sammansättningar. För att få tillgånge till avfallets sammansättning skall representativa prover på avfallet tas ut. Restprodukterna från driften skall minimeras i fråga om mängd och skadlighet. Transport och mellanlagring av torra restprodukter skall förvaras i slutna behållare. Kemiska och fysikaliska analyser skall göras innan beslut om vad som ska göras med restprodukten tas. Rapportering (artikel 15) En omfattande rapportering skall ske till myndigheterna. Om något gränsvärde överskrids så skall detta rapporteras. Alla anläggningar med en nominell kapacitet på minst två ton /h skall lämna en årlig rapport som ska vara offentlig. 20

Tidigare förbränningsförsök en litteraturstudie De flesta askbildande ämnen i biobränslen finns i huvudsak som organiska föreningar eller bundna som joner. Detta gör att reaktionshastigheten för dessa ämnen är relativt hög, i motsats till kol där askbildande ämnen är bundna som mineraler 34. Alkali förekommer i främst löslig form i biobränslen, jämfört med olöslig form i fossila bränslen. De lösliga formerna är främst klorider, sulfater och karboxylsyrasalter. Gemensamt för dessa är att de frigörs lätt vid förbränning. De viktigaste faktorerna som påverkar avgången av olika ämnen från bränslet är bl.a. förbränningstemperaturen, klorhalten, den lokala atmosfären (red/oxid., fukthalt), uppehållstiden i pannan, kiselinnehållet i bränslet och tillsats av additiv. Klor är en viktig komponent vid beläggningsbildning, eftersom det främjar avgången av alkali, särskilt kalium. Dessutom är kaliumklorid en av de stabilaste alkaliföreningarna i gasfas vid höga temperaturer. Klor är den begränsande faktorn för hur mycket alkali som förångas, inte själva koncentrationen av bränslet, visar en litteraturstudie av Salmenoja 35. Vid förbränning kan klor även avgå som väteklorid. Både alkali och klor förångas under koksförbränningsfasen. Detta visar studier av Baxter et al och Valmari. Mängden alkali som förångas ökar med ökande temperatur. Alkaliklorider gynnas också av hög temperatur och låg fukthalt. Andra studier har visat att kisel i bränsleaskan är effektivt för bindning av alkali. Alkalisilikater bildas både i oxiderande som reducerande förhållanden, vilket betyder att alkali hålls kvar i bädden. Ökad koncentration av alkalisilikater minskar i sin tur bildning av alkalisulfater och klorider. Kisel är dessutom endast effektivt vid låg svaveltillgång. Figur 4. Grundämnens relativa flyktighet relaterat till fördelning mellan askflöden. (Källa: Förbränning av returträflis. Etapp 2 av ramprojekt returflis, Värmeforsk 2003) Vid hög svaveltillgång återfinns nästan allt klor i HCl i gasfas, medan låg svaveltillgång främjar bildning av alkaliklorider. 21

Figur 4 visar olika ämnens fördelning mellan olika askfraktioner. De understa elementen anrikas i bottenaskan. Ju högre upp i figuren, desto lättflyktigare ämne. En nyligen presenterad studie för förbränning av träbränslen ett tjugotal anläggningar i Sverige, visar att medelvärden på zink är 1700 mg/kg bränsle och för bly 65 mg/kg bränsle 36. Dessutom redovisas askanalyser för tre olika rostpannor som eldar returträflis. Medelvärde för bottenaskorna blir, för Pb 563 mg/kg och för Zn 2046 mg/kg och för flygaskan: 2326 mg/kg för bly och 21693 mg/kg för zink. Genom att tillsätta svavel efter förbränningen vid en lägre temperatur kan beläggningar av korrosiva alkaliföreningar minskas 37. Det visar ett långtidsförsök med dosering av svavelhaltig vattenlösning i form av sulfat. Resultaten visar att klor och kalcium minskar radikalt, medan svavel- och kaliumhalterna fördubblas. Beläggningstillväxten på sondringar minskade till mindre än hälften under en tolvtimmarsperiod. Vidare så testades korrosionshastigheten under en tioveckors period. Resultaten visade att genom tillsats av svavel så halverades korrosionshastigheten. I ett flertal andra studier har det visats att korrosion orsakad av alkaliklorider i avfallspannor kan minskas drastiskt genom att öka den totala mängden tillgängligt svavel i rökgaserna 38. I dessa studier föreslogs att molförhållandet mellan svavel och klor minst borde vara 4:1. En studie (Grabke et al) visar dock att det kan räcka med ett 2:1 förhållande. Teoretiskt räcker det med ett molförhållande på 0,5 för att alkalikloriden ska reagera med sulfat. 2 KCl + SO2 + H 2 O + ½ O 2 K 2 SO 4 + 2 HCl I praktiken är det dock så många konkurrerande reaktioner som kan hämma reaktioner mellan alkaliklorider och sulfater. Därför krävs det ett högre molförhållande för att svavlet ska kunna begränsa korrosion orsakad av alkaliklorider. Svavel är ett additiv som idag används vid flera anläggningar för att klara kraven på COhalter i rökgaserna. Flera resultat visar att CO-halten sjunker vid tillsats av svavel vid förbränningen. Det finns även andra resultat som visar att emissioner av NO x, stoft och beläggningar minskar vid svaveltillsats 39. Tillsatserna kan ske antingen som rent svavel i form av granuler, svavelrikt bränsle, t.ex. torv eller som vattenlösning av svavelföreningar. Mängden svavel som bör tillsättas är ofta större för rost- och FB-pannor än i pulverpannor. Försök visar att CO-halten kan sänkas med upp till 80 % i pulverpannor och med ca 50 % i FB-pannor. Svaveldioxid har dock också dokumenterad bromsande effekt för oxidation av kolväteföreningar 40. Detta beror troligast på att väte, från kolväteföreningarna, binds till SO 2 och bildar HSO 2. SO 2 och SO 3 bildas oavsett vilken form av svavel som tillsätts. SO 3 är den reaktivaste formen och bildar lätt svavelsyra (H 2 SO 4 ) tillsammans med vatten. Svavel ersätter klor i olika föreningar med alkalimetaller och bildar då sulfater istället för klibbiga klorider. Det förklarar varför beläggningstillväxten minskar i ovan nämnda försök. I ett försök i en CFB-panna i Boden som brukar eldas med biobränsle, har en inblandning av 10 % torv gjorts 41. Resultatet har visat att de tidigare problemen med bäddsintring upphörde. 22

Man var osäker på orsaken, men antog en möjlig mekanism att svavel i torven binder alkali som sulfater. Kalksten (CaCO3) och dolomit (CaCO3 MgCO3) kan tillsättas för att sänka askans smältpunkt och även minska svavelutsläppen genom att binda svavel till bränslet 42. Om kalcium finns i jonutbytbar form i bränslet kan en effektiv bindning till svavel fås. Detta kallas autoabsorption. Detta kan dock ha en negativ effekt genom att mängden alkaliklorider ökar. När SO 2 finns i rökgasen reagerar den med alkaliklorid och bildar alkalisulfat. Alkalisulfater är mindre korrosiva än klorider och är därför att föredra. Är däremot SO 2 -halten låg ombildas bara en liten del av alkalikloriderna till sulfater. Problem som uppstått vid förbränning av RT-flis i rosterpannor är 43 : Höga temperaturer lokalt på rosten har medfört att delar av askan smält och täppt igen lufthålen. Där returträflis ingår med 15-30 % i bränslemixen har dock inga påtagliga beläggnings- eller korrosionsproblem uppkommit. Däremot indikerar förbränning av 100 % returflis på 2-4 gånger snabbare beläggningstillväxt jämfört med skogsflis. Slutligen kan det viktigaste från litteraturstudien sammanfattas i följande punkter. - Avgången av alkali från bränslet är högre ju mer klor som finns. Klorfaktorn avgör hur mycket alkali som förångas och inte själva koncentrationen av alkali i bränslet - Hög temperatur och låg fukthalt gynnar avgången av alkaliklorider. Dessa avgår främst under koksförbränningen. - Vid svaveltillsats bildas alkalisulfat istället för alkaliklorid, vilket minskar risk för korrosion. Andelen svavel bör vara mycket högre än klor (Molförhållande 4:1). - Olika försök visar att CO-utsläpp tillsammans med NOx och beläggningar minskar vid svaveltillsats. - Kisel är effektivt för bindning av alkali. (OBS! Vid låg svaveltillgång) - Även vid närvaro av zink och bly så binds klor primärt till kalium och natrium. - Vid analys av askor från förbränning av RT-flis i rostpannor visar att huvuddelen av zink och blyförekomsterna koncentreras till flygaskan. - Problem som uppkommit vid förbränning av RT-flis i rosterpannor är askagglomerering och beläggningstillväxt. - 15-30 % returträflis blandat med vanligt biobränsle visar inte på några nämnvärda beläggnings- eller korrosionsproblem. 23

Umeå Energi Umeå Energi är en koncern, där moderbolaget Umeå Energi AB är helägt av Umeå Kommunföretag AB 44. Umeå Energi har sin verksamhet inom fyra olika områden; Elnät, Elhandel, Umenet och Värme. Umeå Energi producerar energi till ca 53 000 privatkunder och företag. Antal anställda är ca 260. Omsättning för 2003 uppgick nästan till en miljard kronor (995,2 Mkr) och resultatet efter finansnetto blev 65 Mkr. Fjärrvärmeproduktionen år 2003 var 967 GWh. Produktionen baseras till största delen på avfallsförbränning och spillvärme från industrin. Huvuddelen av produktionen står Dåva kraftvärmeverk och Ålidhemsanläggningen för. Vid Dåvaanläggningen produceras även el. Umeå Energi erbjuder även fjärrkyla till de centrala och östra delarna av Umeå. Ålidhemsanläggningen består av en biobränslepanna, P6, en kombinerad avfalls och biobränslepanna, P7. Dessutom finns tre oljepannor samt två elpannor. Dessutom finns även värmepumpar och ackumulatortank. Figur 5. Skärmdump från kontrollprogrammet till panna 6, Ålidhemsverket. Schematisk bild över panna 6. Panna 6, P6, byggdes 1982 och byggdes om 1993 45. Maxeffekten är på 31,5 MW vid fastbränsleförbränning. Bränslet som används är i huvudsak bark, flis och torv. Pannan, som är undertryckseldad, består av en rörlig dubbelrost som är delad i två delar med en vattenkyld mittendelare. Rosten varieras steglöst i förhållande till dess last. Den är försedd med två banor med längd av 8,5 m och en total bredd på 3,8 m. Total rostyta är ca 32 m 2. Rostlutningen är ca 8. Bränslet förbränns med hjälp av den inblåsta primärluften. Primärluften fördelas i 2x5 luftkamrar och regleras via reglerspjäll. Den varieras efter last och är förvärmd till en temperatur 24