Aktiv förbränningskontroll - en studie av lämpliga styrparametrar i eldstaden SP Andreas Johansson 1
Bakgrund (Fortsatt) fokus på biobränslen och avfallsbränslen Hög flykthalt + ojämn fördelning av luft bränsle = CO Fördelning kan vara ojämn beroende på: Svårt att säkerställa jämt flöde (volym/vikt?) Svårt att säkerställa jämn spridning av bränsle över tvärsnitt Heterogent bränsle 2
Åtgärder Design Drift (t.ex. högt luftöverskott) Förbehandling/homogenisering av bränsle Aktiv styrning Parametrar nedströms eldstaden (långsamt?) Eldstadsparametrar (lokala förlopp?) O 2 CO Tryck Temperatur 3
Projektet Studera effekterna från ett varierande bränsle på eldstadsparametrar som tryck, temperatur och O2 Utvärdera möjligheterna att åstadkomma en aktiv styrning av luft- och bränsleblandningen i förbränningsanläggningar. Studien utfördes på en 20 MWth BFB-panna i Borås som förbränner 70% verksamhetsavfall och 30% hushållsavfall (ångdata: 49 bar/405 C) Målgruppen för arbetet är anläggningsägare, operatörer och konstruktörer. 4
Nyttan av projektet Övergripande mål lägre luftöverskott, lägre emissioner av CO och NOx Energibesparingspotential/ekonomisk nytta Situationsberoende Kraftigt reducerade NOx-emissioner Lägre rökgasflöden Mindre fläktenergi 5
Nyttan av projektet Exempel på eventuell praktisk tillämpning Placering av O2/CO-mätare Styrparametrar/system som kan appliceras i befintliga pannor Nyhetsvärde Inga öppna rapporter men applikationer likt vad som rekommenderas i detta arbete finns idag 6
Avfallsförbränningsanläggningen i Borås 7
Genomförande Provocerade drifttillstånd (luftöverskott på 3,8 % O 2 ) Sugpyrometern/gasutsugssond + eldstadstryck OxyMap Driftsparametrar Gassammansättning Luft- och rökgasflöden Tryck Temperaturer 8
Mätpositioner Från sidan Från ovan 9
Resultat och diskussion Presentation av resultat Vilka slutsatser kom man fram till? Speciellt intressant information om projektet Undersökt anläggning Metod etc. 10
Resultat och diskussion 11
Temperaturprofil 12
Jmf: lokalt CO och O2 O2-tidsserierna är inte identiska men sammanfaller väl vid CO-spikar (COspikar syns över hela tvärsnittet) 13
Jmf: globalt tryck och lokalt CO CO-spik = tryckspik tryckspik CO-spik 14
Jmf: globalt tryck och O2 (medel 6 pos.) -0,7 Eldstadstryck O2 (medel) CO 5 Tryck omvänt proportionellt mot globalt O2 CO-spik vid höga tryck och låga O2 Eldstadstryck [kpa] -0,8-0,9 4 3 2 1 Syrekoncentration [%] -1 7400 7500 7600 Tid [s] 0 15
Jmf: global temp och O2 (medel 6 pos.) 950 Temperatur (medel) O2 (medel) CO 5 Global temp omvänt proportionellt mot globalt O2 CO-spik vid höga temp och låga O2 Temperatur [grad. C] 900 4 3 2 1 Syrekoncentration [%] 850 0 7400 7500 7600 Tid [s] 16
Utmaning #1: CO eldstad vs. skorsten 17
Utmaning #2: Drivande värden 18
Jmf: CO och stdev av tryck 19
Jmf: CO och tryck 20
Slutsatser Eldstadstrycket representerar förbränningsförloppen i hela eldstaden och har därför stor potential som styrande parameter. Temperatur- och O2-mätningar kan också användas för en aktiv styrning av luft- och bränsleblandningen men mätningar på flera positioner över eldstadens tvärsnitt krävs för representativa bilder Temperatur- och O2-mätningar kan dock - om placerade i det ur CO-synpunkt mest kritiska området - vara väl så användbar för att reducera CO-spikar 21
Utvecklingsmöjligheter Kunskapsluckor och forskningsbehov Implementera och demonstrera styrsystem Snedfördelad lufttillförsel 22