INSATSDYSA FÖR SPRIDNING AV LUFT LÄNGS VÄGGAR

Relevanta dokument
OPTIMERING AV OMBLANDNING I ELDSTAD GENOM MODELLBASERAD IMPULSKVOTREGLERING (FÖRSTUDIE)

Aktiv förbränningskontroll - en studie av lämpliga styrparametrar i eldstaden

Uppdragets syfte var att med CFD-simulering undersöka spridningen av gas vid ett läckage i en tankstation.

Eassist Combustion Light

Fältutvärdering av pannor och brännare för rörflenseldning. Susanne Paulrud, SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut

Vattenfall AB. Förbättrad förbränning i pannor genom nya mätverktyg

PM Bussdepå - Gasutsläpp. Simulering av metanutsläpp Verkstad. 1. Förutsättningar

Inverkan på kraftpannor vid bränsleförändringar

Vad innebär nya bränslefraktioner? Björn Zethræus Professor, Bioenergiteknik

TOPLING SASP. Hög kvalitet till RÄTT PRIS!

Är luftkvalitén i Lund bättre än i Teckomatorp?

Svåra bränslen sänk temperaturen!

1. Identifikation Baxi Bonus Light

Eurofire 2064 INSTALLATIONS- & BRUKSANVISNING

UTSLÄPP AV KVÄVEOXIDER NO X FRÅN KREMATORIER Forskningsprojekt

Bränsleanalys och rökgaskalkyl. Oorganisk Kemi I Föreläsning

Bränsleanalys och rökgaskalkyl. Oorganisk Kemi I Föreläsning

Alingsås Kyrkogårds- och fastighetsförvaltning Nolby krematorium Mätning av kvicksilver maj 2011

Vedeldningspolicy. Policy. Dokumentansvarig: Miljöchef Beredande politiskt organ: Miljö och byggnadsnämnden

Jämförande mätning Hovhultsverket

Cargolog Impact Recorder System

UNICONFORT GLOBAL. - Powered by Swebo.

Förbränning av biobränslen. -bildanalysens möjligheter att reducera kväveoxidutsläpp

Utsläppen av kolmonoxid och PAH inverkan av svavel och ammoniumsulfat

E. Konvertering till och förbättring av vedeldning

VÄRMEPANNOR HPK-RA. 12,5-150kW PELLETS

LIFE04 ENV SE/000/774. Processbeskrivning Biomalkonceptet. Ventilation. Mottagningsficka. Grovkross. Malning. Fast material. Biomal tank.

EBK. Efterbrännkammare

ALTERNATIVA TEKNIKER FÖR FÖRBRÄNNING OCH RÖKGASRENING

INDUSTRIPANNOR HPKI-K kW. Undermatad förbränning

TPS Branschforskningsprogram för Energiverk

Enligt överenskommelse översändes härmed några kommentarer till den test av brännaren som utfördes i vårt labb den 9-13 juni 2003.

Stora förbränningsanläggningar

NSP Brasvärme -funktion och design

SPRIDNINGSBERÄKNINGAR Energi- och miljöcenter på Vist, Ulricehamns Energi

MILJÖLABORATORIET RAPPORT 1 (6)

Norrtäljeanstalten Hus 9

Vindstudie för planerad bebyggelse vid Danvikshem

UTSLÄPP AV KVÄVEOXIDER NO X FRÅN KREMATORIER Forskningsprojekt

Viktigt att minska utsläppen

Livslängsdsförlängning och effekthöjning av äldre avfallseldade rosterpannor

Brännegenskaper hos kalkstenar och alternativa material för produktion av cementklinker och bränd kalk

FLÖDESMÄTNING I TULLBODEN

co-optimering genom styrning av nedre och övre delen av eldstad

Gyro II GyroLight. Tools For The Professional

Strömning och varmetransport/ varmeoverføring

Kökskåpa typ ST med energibesparing

RAPPORT. E39 Langeland Moskog SWECO NORGE AS SWECO ENVIRONMENT AB GBG LUFT- OCH MILJÖANALYS BEDÖMNING AV LUFTFÖRORENINGSHALTER I CENTRALA FØRDE

Mobil Pelletsvärme Janfire System JET

Köksspis Bruzaholm 30

B-PM-MARKRADON Tingstorget, Alby Upprättad av: Sofie Eskilander Granskad av: Romina Fuentes Godkänd av: Shabnam Tavakoli

Potentialbedömning av marin strömkraft i Finnhamn

design l teknik 10 ÅRS GARANTI MÖTER DI LUSSO - MODERN STIL OCH NYSKAPANDE KÄNSLA

IMPREGNERAD TRÄKUBB SOM BRÄNSLE. Dr. Karin Granström

Nr Ekvivalensfaktorer för dibenso-p-dioxiner och dibensofuraner

PANNSERIE AV STÅLPLÅT SMAL DESIGN

Naturvårdsverkets författningssamling

BESLUT 1 (9) BESLUT Dnr: Gyproc AB Box BÅLSTA

Arbetsrapport SGC AlO. NOx-REDUKTION GENOM NATURGAs INJEKTION OCH REBURNING. Demonstrationsprojekt på Knudmosevc:erket i Heming, Danmark

VÅRT VERKSAMHETSOMRÅDE. Multicykloner Slangfilter Rökgasfläktar Utmatningsslussar Skruvtransportörer Tillbehör Stoftavskiljningsanläggningar

Additivs inverkan på lågtemperaturkorrosion SEBRA Bränslebaserad el- och värmeproduktion Stockholm juni 2016 SP Sveriges Tekniska

CFD Vindstudie RegionCity

Skillnaden mellan olika sätt att understödja en kaross. (Utvärdering av olika koncept för chassin till en kompositcontainer för godstransport på väg.

Strålning från varmfackla vid biogas förbränning

Senaste revision Senaste revision av denna anvisning kan rekvireras från e-post:

Realtidsuppdaterad fristation

Sensorer, effektorer och fysik. Mätning av flöde, flödeshastighet, nivå och luftföroreningar

AUTOMATISK LASERNIVÅ. Modell: ALL-100

I: BRÄNSLEKVALITÉ UTIFRÅN ASKBILDANDE ELEMENT

Innehåll. Energibalans och temperatur. Termer och begrepp. Mål. Squad task 1. Förbränning av fasta bränslen

Detaljplan för skola, kontor och bostad, Stenung 106:7, 3:84 och 105:7. Vibrationsmätningar från trafik

Hållsta 6:1 Vibrationsutredning

Finns det över huvud taget anledning att förvänta sig något speciellt? Finns det en generell fördelning som beskriver en mätning?

emissioner av co, nmvoc och btx från förbränning

Luftkvalitetsutredningar vid fysisk planering

GILLES INDUSTRIPANNOR. - Högkvalita va och helautoma ska biopannor.

Energibalans och temperatur. Oorganisk Kemi I Föreläsning

Naturvårdsverkets författningssamling

DEL AV KV YRKESSKOLAN

EXAMENSARBETE. Robust reglering av pelletsbrännare En förstudie. Torbjörn Körlof Patrik Wilhelmson. Luleå tekniska universitet

Luddborttagning. Institutionen för produkt- och produktionsutveckling. Chalmers tekniska högskola Göteborg. Grupp E3.

Namn: Mikael Kronström Johan Sidenberg Tel: E-post:

Helautomatisk injusteringsventil CIM 790

Objektiv skattning av luftkvaliteten samt redovisning av luftma tning i Ga llivare kommun

Bruksanvisning Cebex SE7000

Stoker Boken. Den Svensktillverkade Brännaren från Grästorp. Stokerboken - Din guide till lägre uppvärmningskostnader

RAPPORT Ljudmätning vid skjutning med 24 grams hagelpatroner

HANDLÄGGARE DATUM REVIDERAD RAPPORTNUMMER Olivier Fégeant :1

Montering av CityBoxen Läs igenom instruktionen innan du startar uppmontering av boxarna

TR Trafikbullermätning på Värmdövägen 215 Nacka kommun

V-Cone montage. Typiska installationssätt. Ånga & våta gaser. Gas (torr) (sida 2) (sida 3)

Innehåll. Energibalans och temperatur. Termer och begrepp. Mål. Hur mycket energi. Förbränning av fasta bränslen

Modellering av värmeöverföring i kylpasset av en sopeldad panna

LogoBloc kW. Datum , rev 0

BILAGOR. till förslaget. till EUROPAPARLAMENTETS OCH RÅDETS DIREKTIV

GILLES VÄRMEPANNOR. - Högkvalitativa och helautomatiska pelletspannor.

Luftkvalitetsutredning vid. Prospect Hillgatan. bild. Foto: Emma Björkman

Förbränning av energigrödor

Räkna om ppm till mg/nm 3 normaliserat till 10% O 2!

Riktlinjer för småskalig fastbränsleeldning

Transkript:

TPS Branschforskningsprogram för Energiverk 2008/09 INSATSDYSA FÖR SPRIDNING AV LUFT LÄNGS VÄGGAR Ershad Khan Oktober 2009 TPS-09/02

Titel: Författare: Rapportnummer: Version: Insatsdysa för spridning av luft längs väggar Ershad Khan TPS-09/02 Draft Datum: 2009-10-13 Språk: Svenska Antal sidor: 20 Nyckelord: Spridning: Beställare: Beställares ID: Avsändare: Godkänd av Strömningssimulering, CFD, strålar TPS Branschforskningsprogram för Energiverk TPS Termiska Processer AB, Box 624, 611 10 Nyköping Tel 08-5352 4600, Fax 0155-26 30 52, e-post tps@tps.se ABSTRACT Vanlig konstruktion av sekundärluftportar, där ett fåtal luftportar förser pannan med luft som har en hög impuls som gör att luftstrålen skjuter långt in mot mitten av ugnen, leder ofta till en ojämn fördelning av syrehalten i pannorna. Mätningar av gassammansättning och temperatur i Eskilstunas 110 MW BFB vid två tillfällen visade på ojämn fördelning av oförbrända gaser längs väggarna på nivå där sekundärluften tillförs. Samtidigt är syrehalten klart lägre på dessa platser. Temperaturprofilen i pannan förändrades markant mellan mätningarna. Mätningar högre upp i pannan visade på höga koncentrationer av oförbrända gaser längs väggarna samt även hög gastemperatur som överskrider rekommenderat designvärde. Utan fullständiga mätningar för att bedöma det exakta scenariot för hela eldstaden kan man ändå säga att höga materialtemperaturer i kombination med lågsmältande alkaliska salter är en stor anledning till problem med korrosion av överhettare i förbränningsanläggningar. CFD-modelleringen har visat att dysinsatser har stora förutsättningar att förbättra emissionsvillkoren i pannan genom att minska risken för förbiläckage av oförbrända gaser runt luftportarna. En ytterligare effekt skulle kunna vara att man minskar risken för CO-korrosion (materialförbrukning på grund av reducerande eller omväxlande reducerande och oxiderande förhållanden) vilket tidigare undersökts i andra anläggningar.

Innehållsförteckning 1 Bakgrund...1 2 Inledning...1 3 Målsättning och planerat genomförande...3 4 Utförande...3 4.1 Mätningar... 3 4.2 CFD beräkningar... 5 5 Resultat...9 5.1 Mätresultat... 10 5.2 Resultat CFD-modellering... 15 6 Diskussion...18 7 Slutsatser...18 Bilagor: Bilaga 1. Mätningar i Eskilstuna BFB 110 MW

1 1 Bakgrund Stråk med oförbrända gaser längs eldstadens väggar utgör ett problem såväl för effektiv utbränning som en ökad risk för korrosion. Dessa stråk kan oberoende av förbränningsteknik bero på en asymmetrisk tillförsel och omvandling av bränslet, men också på grund av en bristfällig fördelning av slutförbränningsluft. Ofta är det en kombination av båda. I det första fallet bör naturligtvis spridningen av bränslet i första hand ses över, men eftersom detta ofta inte är lätt att ändra får man normalt istället bota symptomen genom att möta med en anpassad fördelning av slutförbränningsluften. För att få en god penetration av slutförbränningsluftens strålar används ofta ett begränsat antal stora luftportar. Detta får dock till följd att tillförseln av luft i området närmast eldstadens väggar blir begränsat, samtidigt som bränslerik gas kan sugas in mot väggen via den recirkulationszon som strålen skapar. Ett sätt att möta detta, som tidigare visats i branschforskningsprogrammet, är att komplettera med ett antal mindre dysor mellan de kraftigare luftportarna. En sådan åtgärd kräver dock normalt ett ingrepp i tryckkärlet, även om det ibland kan räcka med att ta upp slitsade öppningar i fenan mellan tuberna. En enklare alternativ metod kan vara att länka av en del av luften åt sidorna i de stora portarna. På detta sätt skulle en förbättring kunna åstadkommas utan några ingrepp i tryckkärl eller eldstadsväggar över huvud taget, vilket torde vara en ekonomiskt mycket intressant åtgärd. Vinsten skulle alltså vara lägre CO-emissioner, möjlighet till lägre luftöverskott och därmed lägre NO x samt minskad risk för högtemperaturkorrosion. 2 Inledning BFB-pannan i Eskilstuna är konstruerad av Kvaerner Pulping Oy (år 2000) och utlagd för en maximal last på 110 MW. Eskilstuna Energi ansåg 2006 att emissionerna av framförallt NO och CO var onödigt höga då man gick upp i last, även om emissionsnivåerna håller sig inom Kvaerners garantiåtaganden. Eskilstuna Energi hoppades att en optimering av luft och bränslefördelning i eldstaden skulle kunna reducera emissionerna av CO och NO x samt göra det möjligt att öka verkningsgraden genom att reducera luftöverskottet. För att genomföra en optimering av fördelning av luft och bränsle till eldstaden utfördes karterande mätningar med syfte att fastställa om antingen bränsletillförseln och/eller sekundärluften är snedfördelad. Mätningarna utfördes i ett plan 5.7 m över dysbotten, vilket är över sekundärluften som tillförs vid 4.0 m och bränslet som matas in i fyra punkter via cellmatare och blåsbord på en höjd av 1.9 m. Resultaten från mätningarna visar att koncentrationerna av CO var mycket höga efter fram och bakväggen. Figur 1. Syrehalten var vid mättillfallet betydligt högre i centrum av pannan vilket syns i Figur 2.

2 14000 12000 10000 CO [ppm] 8000 6000 4000 2000 0 1 2 3 4 5 Avstånd fr. vänster vägg [m] 6 7 0 1 2 3 4 Avstånd från frontvägg [m] 5 6 7 8 Figur 1. CO koncentration över tvärsnittet. Observera att mätinstrumentet bottnade vid 10000 ppm längs front och bakvägg i ett antal punkter.[ 1 ] 10 8 6 O2 [%] 4 2 0 1 2 Avstånd fr. vänster vägg [m] 3 4 5 6 7 0 1 4 5 6 7 8 3 2 Avstånd från frontvägg [m] Figur 2. O 2 koncentrationer över tvärsnittet[1]. 1 Niklasson, F. Ljungdahl, B. Mätningar i eldstad Eskilstuna FB. TPS-rapport TPS-06/01, 2006.

3 Mätresultaten från 2006 gjorde att Eskilstunas BFB bedömdes vara ett bra val för försöken med att ändra luftfördelningen med hjälp av specialkonstruerade insatsdysor. 3 Målsättning och planerat genomförande Målsättningen med projektet var att visa på en enkel metod att kunna tillföra mera luft i den väggnära regionen genom att i befintliga luftdysor montera en insats för avlänkning av luft. Tillämpade försök planerades att utföras i Eskilstuna FB, där mätningar av stråkbildningen tidigare utförts. Projektet inleddes med en kompletterande kartering av koncentrationen av olika beståndsdelar i rökgaserna (CO, THC, O 2, CO 2 ) över eldstadens övre tvärsnitt för att fastställa ursprunglig stråkbildning. Samtidigt registrerades utsläpp i skorsten med befintliga mätinstrument. Avsikten var att mätresultaten från ovanstående mätningar skulle användas för lämplig utformning av en insatsdysa, med hjälp av CFD-modellering. Insatsdysorna skulle konstrueras och byggas så att mängden avlänkad luft enkelt kan justeras. Effekten av nya insatsdysor skulle demonstreras i en mätkampanj motsvarande den inledande karteringen. 4 Utförande 4.1 Mätningar En inledande kartering av temperaturer och gassammansättning på plan 4, liknande den som utfördes i januari 2006, genomfördes. Portarna som användes för mätningarna är placerade i vänster och höger vägg i ett plan 5.7 meter över dysbotten. Sonder fördes in genom dessa hål som är gjorda för ammoniakinsprutningslansar. Sex stycken sådana portar finns på vardera sidovägg. Några av portarna kunde inte användas för att sticka in sonder på grund av att rörledningar blockerade portarna utanför pannan. Portarna som användes 2006 är markerade i Figur 3. Mätningarna vid mättillfälle 2 utökades med provtagning på ytterligare 2 nivåer, plan 8 och plan 11. Se Figur 4. På plan 8 användes tertiärluftportar liksom även synglas för provtagning. Vid mätningarna på plan 8 och plan 11 kunde endast korta sonder användas på grund av utrymmesbrist utanför pannan. På plan 11 utfördes provtagning genom manlucka samt synglas.

4 Tertiärluft P1 P3 P4 P6 Bränsle Sekundärluft Frontvägg Bakvägg Figur 3. Provtagningspunkter i Eskilstunas BFB vid mättillfälle 1. (Januari 2006) Figur 4. Provtagningspunkter i Eskilstunas BFB vid mättillfälle 2. (November 2008) Sonderna som användes är vattenkylda och konstruerade så att de kan användas för både sugpyrometermätningar och för att suga ut rökgas till analysinstrument. I varje punkt sögs gas ut till analysinstrumenten i sex minuter och temperaturen mättes med sugpyrometer under två minuter. Då sugpyrometern kräver ett högt gasflöde från en ejektor så kunde inte temperatur och gaskoncentrationer mätas samtidigt. Analysinstrumenten som användes var av typerna: O 2, paramagnetisk CO, IR absorption (NDIR Non Dispersive Infra Red) NO x, Ultraviolettabsorption (UV) THC, FID (flamjonisations detektor) endast vid mättillfälle 2. Uppmätta data loggades med dator en gång per sekund. Mätningarna utfördes under normallast för pannan, med medelvärden för perioden enligt Tabell 1.

5 Tabell 1. Panndrift under försöken i medeltal. Parameter Januari November 2006 2008 Last MW 96 109 Primärluft m 3 n/s 15.0 14.4 Sekundärluft m 3 n/s 13.6 12.0 Tertiärluft m 3 n/s 6.2 9.7 Bäddtemperatur C 908 904 Rökgasåterföring m 3 n/s 6.9 6.8 O 2 Vänster % 3.0 2.7 O 2 Höger % 3.1 2.9 CO skorsten ppm 140 77 NO skorsten ppm na 36 4.2 CFD beräkningar Genom datasimuleringar i programmet FLUENT, som är en CFD-modell (Computational Fluid Dynamics), kan 2-dimensionella bilder av t ex syrehalt och temperaturer presenteras. Beräkningar genomfördes för syrehalter och temperaturprofiler i pannan vid olika utformning av insatsdysorna. Tre olika fall har studerats där data från mätningarna i Eskilstuna har varit startparametrar. Basfallet är sekundärluftportarna utan modifiering. Figur 5 visar geometrin i basfallet och i figur 6 visas flödet schematiskt. Figur 5. Geometri för sekundärluftsporten i basfallet, utan modifiering.

6 Figur 6. Basfall,schematisk strömning i sekundärluftportar utan modifiering. Fall 1 är beräkningar utförda när insatsen har en längd på 50 mm. Styrskenans vinkel var i beräkningarna 90 och 135. Geometrin syns i figur 7. Figur 7. Geometri för modifierad sekundärluftport. I figur 8 och 9 syns schematiskt insatsdysorna i fall 1.

7 Figur 8. Fall 1. Insatsdysans längd 50 mm, 90 vinkel på styrskenan Figur 9. Fall 1. Insatsdysans längd 50 mm. 135 vinkel på styrskenan I fall 2 har insatsdysan konstruerats för att täcka hela längden (100 mm) av sekundärluftporten. I figur 11 och 12 visas schematiskt insatsdysorna enligt fall 2. Figur 10. Geometri för insatsdysa enligt fall 2.

8 Figur 11. Fall 2.Insatsdysans längd 100 mm. 90 vinkel på styrskenan Figur 12. Fall 2.Insatsdysans längd 100 mm. 135 vinkel på styrskenan Beräkningar av syrehalten i pannan utfördes i en delvolym av eldstaden med mått enligt figur 13. Hela höjden användes men bara halva bredden.

9 Figur 13. Geometrin för beräkningar av fördelning av syrehalt i pannan. 5 Resultat Det kunde tämligen omgående konstateras att den snedfördelning av syre och CO halter som fanns vid mätningarna i januari 2006 inte längre kunde iakttas vid mätningarna i november 2008. Detta medförde att det inte längre var intressant varken för projektet eller för Eskilstuna Energi & Miljö att testa med att installera insatsdysor för att sprida lufttillförseln. Projektgenomförandet fick därför en annan inriktning och istället för att installera dysor utfördes beräkningar för att visa på möjliga resultat med olika utformning av insatsdysorna.

10 5.1 Mätresultat I bilaga 1 finns en sammanställning av samtliga mätresultat. Här redovisas några viktiga mätdata. Resultaten från de två mättillfällena skiljer sig ganska mycket trots att pannan drevs på ett likartat sätt vid de två tidpunkterna. I Figur 14 och Figur 15 syns tydligt hur den höga COhalten vid de tidigare mätningarna inte kan upprepas vid de nya mätningarna 2008. Figur 14. CO-halt på plan 4 i januari 2006 Figur 15. CO-halt på plan 4 i november 2008. Pilarna anger bränsleinmatningen. Temperaturprofilen på plan 4 i pannan var också väldigt olika vid de två mätningarna. Figur 16 och Figur 17. Vid mätningarna 2006 var temperaturfördelning betydligt jämnare över hela plan 4 jämfört med mätningarna i november 2008. Maximal temperatur på plan 4 var knappt 100 C högre vid de senare mätningarna.

11 Figur 16. Temperatur på plan 4 i januari 2006 Figur 17. Temperatur på plan 4 i november 2008 Även NO x - O 2 - och CO 2 - halterna uppvisar stora olikheter. Se Bilaga 1. Vid mätningarna på plan 8 och plan 11 kunde inte hela tvärsnittet mätas på grund av utrymmesbrist utanför pannan som gjorde det omöjligt att använda de långa sonderna som användes på plan 4. Mätningarna på plan 8 och 11 utfördes endast i november 2008 varför inga jämförelser med tidigare data kan göras. Mätningarna utfördes under två dagar och för samtliga analyserade parametrar var det en mycket god överensstämmelse i resultaten för de olika dagarna. Mätningarna på plan 8 redovisas i Figur 18 och Figur 19 för O 2 -halten. CO-halten på plan 8 var hög, i vissa fall så hög att instrumenten bottnade på 10000 ppm, och ökade från ca 1 m från väggen.figur 20 och Figur 21.

12 Figur 18. O 2-halt uppmätt på plan 8 dag 1 i november 2008 Figur 19. O 2-halt uppmätt på plan 8 dag 2 i november 2008 Figur 20. CO-halt på plan 8, november 2008. Mätningar i synglas på frontvägg. Figur 21. CO-halt på plan 8, november 2008. Mätningar i tertiärluftdysor i höger sidovägg.

13 På plan 11 togs prover dels genom synglas i frontväggen och dels genom manluckor på höger och vänster sidovägg. Vid mätningarna i manluckorna kunde man analysera gaskoncentrationer och temperaturer över hela tvärsninttet mitt i pannan. CO-halten på plan 11 var betydligt lägre än på plan 8. En viss snedfördelning kan noteras med högre halter vid den vänstra sidoväggen. Se Figur 22 och Figur 23. Figur 22. CO-halt plan 11 i november 2008. Provtagning genom synglas på frontväggen Figur 23. CO-halt på plan 11 i november 2008. Provtagning genom manluckor på höger och vänster sidovägg. Temperaturprofilen på plan 8 ses i Figur 24 och Figur 25. Den låga temperaturen vid väggen kan delvis förklaras med inläckage av luft i mätpunkterna. Det kan noteras att temperaturen är hög 1 m innanför väggen. I Figur 26 och Figur 27 syns temperaturprofilen för plan 11. Mitt i pannan är temperaturen fortfarande över 1000 C, vilket får anses som en hög temperatur så nära toppen av eldstaden. Den höga temperaturen är säkert en bidragande orsak till den låga COkoncentrationen i rökgasen då CO:s förbränningshastighet är ganska starkt temperaturberoende.

14 Figur 24. Temperatur på plan 8 november 2008. Mätningar genom synglas i fronvägg Figur 25. Temperatur på plan 8 november 2008. Mätningar genom tertiärluftportar i höger sidovägg. Figur 26. Temperatur på plan 11 november 2008. Provtagning genom synglas i frontvägg. Figur 27. Temperatur på plan 11 november 2008. Provtagning genom manluckor i höger och vänster sidovägg.

15 5.2 Resultat CFD-modellering Beräkningarna visar att fördelningen av O 2 i befintliga sekundär luftdysorna ger de högsta koncentrationerna mot mitten av pannan samtidigt som koncentrationen av O 2 längs ugnsväggen vid sekundärluftporten är låg. I Figur 28 och Figur 29 syns tydliga recirkulationszoner med låg halt av O 2 nära ugnsväggen både vertikalt och horisontellt. Figur 28. Vertikal fördelning av O 2-halten i existerande dysor. (Basfall) Figur 29. Horisontell fördelning av O 2- halten i existerande dysor. (Basfall) Med modifierade luftdysor enligt fall 1 syns tydligt att syre sprids både utefter väggen och in i pannan. Recirkulationszonen vertikalt minskas avsevärt jämfört med basfallet. Figur 28 och Figur 29. Insatsen har dessutom en betydande påverkan på väggnära syrehalten hela vägen upp till panntoppen. Figur 30. Vertikal fördelning av O 2-halten i Fall 1 Figur 31. Horisontell fördelning av O 2- halten i Fall 1 Med en modifiering av insatsdysorna enligt fall 2 får man en jämnare syrefördelning i horisontell led men däremot en ojämnare fördelning vertikalt. Figur 32 och Figur 33.

16 Figur 32. Vertikal fördelning av O 2-halten i Fall 2 Figur 33. Horisontell fördelning av O 2- halten i Fall 2 Figur 34. Temperaturprofil för basfallet

17 Figur 35. Temperaturprofil för fall 1. Figur 36. Temperaturprofil för fall 2 Figur 34-36 visar den beräknade temperaturprofilen i ugnen. Man kan se att CFD-beräkningar ger helt olika temperatur profil för basfallet jämfört med de modifierade fallen. Den stora skillnaden mellan basfallet och de modifierade fallen är att temperaturgradient i mitten och nära ugnsväggen är mycket hög för basfallet jämfört med de modifierade fallen där temperaturen är mer enhetlig och jämt fördelad.

18 6 Diskussion Tidigare mätningar av gassammansättningen i Eskilstunas 110 MW BFB visade på ojämn fördelning av oförbrända gaser längs väggarna på nivå där sekundärluften tillförs. Samtidigt är syrehalten klart lägre på dessa platser. Med nuvarande konstruktion av sekundärluftportarna, där ett fåtal luftportar förser pannan med luft som har en hög impuls som gör att luftstrålen skjuter långt in mot mitten av ugnen. Samtidigt skapas en recirkulationszon av oförbrända gaser in mot ugnsväggen. På grund av recirkulationszonerna som uppstår till följd av olämplig luftdistribution uppstår syrebrist längs ugnsväggen. Detta kan åtgärdas genom nuvarande sekundärluftregister kompletteras med ytterligare portar som har lägre fart och riktade så att de ger ett kortare intrång i pannan. Detta uppnås ex. med ett större antal mindre munstycken (förslagsvis placeras i fenorna av rören), eller med hjälp av strålar med kraftig rotation (swirl) eller genom att ändra formen på sekundärluftdysorna så att luften kan avlänkas åt sidorna vid väggen. Beräkningar har visat att detta leder till minskade recirkulationszoner runt sekundärluftdysorna samtidigt som syrehalten vid ugnsväggarna ökar. Analys av data från nya mätningar av gaskoncentrationerna visar att halterna av CO, NO x och THC är höga nära väggen på plan 8. På plan 11 är scenariot annorlunda med låg koncentration av oförbrända gaser liksom även NO x. Här är istället gastemperaturen hög och överskrider rekommenderat designvärde. Utan fullständiga mätningar för att bedöma det exakta scenariot för hela eldstaden kan man ändå säga att höga materialtemperaturer i kombination med lågsmältande alkaliska salter är en stor anledning till problem med korrosion av överhettare i förbränningsanläggningar. CFD-modelleringen har visat att dysinsatser enligt det föreslagna konceptet säkert förbättrar emissionsvillkoren i pannan genom att minska risken för förbiläckage av oförbrända gaser runt luftportarna. En ytterligare effekt skulle kunna vara att man minskar risken för CO-korrosion (materialförbrukning på grund av reducerande eller omväxlande reducerande och oxiderande förhållanden) vilket tidigare undersökts i panna 11 i Norrköping. 7 Slutsatser Från modelleringen kan vi konstatera att dysinsatsen har en effekt på lufttillförseln längs pannväggens yta. Effekten kan inte ses i strålens centralplan över och under luftmunstycket och är förmodligen marginell, däremot verkar den ha en viss inverkan på sekundärströmningen runt strålen. De nya mätningarna i Eskilstuna visar att de befarade problemen med syrebrist i eldstadens utkanter inte finns. I stället finns en ganska uttalad topp med CO och kolväten i pannans centrum på de låga nivåerna. Högre upp i pannan finns tillräckligt med syre för att bränna slut CO och THC men den relativt låga temperaturerna efter pannans väggar gör att förbränningen blir mycket långsam. Baserat på de senaste mätningarna är inte insatsdysan en lämplig åtgärd för att reducera emissionerna.

Bilaga 1 Mätningar i Eskilstuna BFB 110 MW

Bilaga 1 ; 2(17) 1 Inledning Kartering av rökgassammansättning och temperatur i 110 MW BFB hos Eskilstuna Energi och Miljö har utförts vid två mättillfällen: Januari 2006 November 2008 Mätningarna i januari 2006 utfördes endast på plan 4 över sekundärluft. Mätningarna i november 2008 omfattade förutom plan 4 även mätningar på plan 8 i tertiärluft samt synglas i frontväggen på plan 8. Dessutom utfördes mätningar i manluckor på plan 11 samt även i synglas på frontväggen på plan 11. I figur 1 finns mätpunkterna markerade med gröna ringar. Figur 1. Skiss av Eskilstuna 110 MW BFB från höger sidovägg. Provtagningsportar är markerade med gröna cirklar. F1201 Bilaga 1. Mätresultat Eskilstuna 110 MW BFB 2009-02-02 KONFIDENTIELL

Bilaga 1 ; 3(17) I figur 2 a-k visas resultat från mätningar på plan 4 (över sekundärluft) 2006 och 2008. Resultaten är medelvärden från två dagars mätningar. Resultat 2006 (17-18/1) Resultat 2008(11-12/11) Figur 2 a. CO halt (ppm) 2006 Figur 2 b. CO halt (ppm) 2008 10 8 6 O2 [%] 4 2 0 1 2 3 4 5 Avstånd fr. vänster vägg [m] 6 7 0 1 5 6 7 8 4 3 2 Avstånd från frontvägg [m] Figur 2 c. O 2 halt (%) 2006 Figur 2 d. O 2 halt (%) 2008 F1201 Bilaga 1. Mätresultat Eskilstuna 110 MW BFB 2009-02-02 KONFIDENTIELL

Bilaga 1 ; 4(17) 20 18 16 CO2 [%] 14 12 10 0 1 2 3 4 5 6 Avstånd fr. vänster vägg [m] 7 0 1 2 3 4 5 6 8 7 Avstånd från frontvägg [m] Figur 2 e. CO 2 halt (%) 2006 Figur 2 f. CO 2 halt (%) 2008 Figur 2 g. NO halt (ppm) 2006 Figur 2 h. NO halt (ppm) 2008 Figur 2 i. Temperatur C 2006 Figur 2 j. Temperatur C 2008 F1201 Bilaga 1. Mätresultat Eskilstuna 110 MW BFB 2009-02-02 KONFIDENTIELL

Bilaga 1 ; 5(17) Figur 2 k. THC (ppm) 2008 I figur 3 redovisas resultaten från mätningar i synglasen på frontväggen under två dagar i november 2008. Synglas 081113 (A) Synglas 081114 (B) F1201 Bilaga 1. Mätresultat Eskilstuna 110 MW BFB 2009-02-02 KONFIDENTIELL

Bilaga 1 ; 6(17) F1201 Bilaga 1. Mätresultat Eskilstuna 110 MW BFB 2009-02-02 KONFIDENTIELL

Bilaga 1 ; 7(17) F1201 Bilaga 1. Mätresultat Eskilstuna 110 MW BFB 2009-02-02 KONFIDENTIELL

Bilaga 1 ; 8(17) Figur 3. Gaskoncentrationer och temperaturprofil på plan 8, 2008-11-13. Höger synglas 2,28 m från höger sidovägg, vänster synglas 2,28 m från vänster sidovägg Figur 3. Gaskoncentrationer och temperaturprofil på plan 8, 2008-11-14. Höger synglas 2,28 m från höger sidovägg, vänster synglas 2,28 m från vänster sidovägg I figur 4 reovisas mätdata från mätningar i tertiärluftsdysorna på plan 8 under två dagar i november 2008 Tertiärluft dysor (A)-081113 Tertiärluft dysor (B)-081114 F1201 Bilaga 1. Mätresultat Eskilstuna 110 MW BFB 2009-02-02 KONFIDENTIELL

Bilaga 1 ; 9(17) F1201 Bilaga 1. Mätresultat Eskilstuna 110 MW BFB 2009-02-02 KONFIDENTIELL

Bilaga 1 ; 10(17) F1201 Bilaga 1. Mätresultat Eskilstuna 110 MW BFB 2009-02-02 KONFIDENTIELL

Bilaga 1 ; 11(17) Figur 4. Gaskoncentrationer och temperaturprofil på plan 8 i tertiärluftdysor, 2008-11-13. Figur 4. Gaskoncentrationer och temperaturprofil på plan 8 i tertiärluftdysor, 2008-11-14. I figur 5 redovisas resultat från mätningar i synglas på frontväggen på plan 11 under två dagar i november 2008. Synglas 081117-18A Synglas 081117-18B F1201 Bilaga 1. Mätresultat Eskilstuna 110 MW BFB 2009-02-02 KONFIDENTIELL

Bilaga 1 ; 12(17) F1201 Bilaga 1. Mätresultat Eskilstuna 110 MW BFB 2009-02-02 KONFIDENTIELL

Bilaga 1 ; 13(17) F1201 Bilaga 1. Mätresultat Eskilstuna 110 MW BFB 2009-02-02 KONFIDENTIELL

Bilaga 1 ; 14(17) Figur 5, Gaskoncentrationer och temperaturprofil i synglas på plan 11. (Höger och vänster synglas 2,11 m från höger resp vänster sidovägg) 2008-11-17 Figur 5, Gaskoncentrationer och temperaturprofil i synglas på plan 11. (Höger och vänster synglas 2,11 m från höger resp vänster sidovägg) 2008-11-18 I figur 6 redovisas resultat från mätningar i manlucka på plan 11 under två dagar i november 2008. Manlucka 081117-18A Manlucka 081117-18B F1201 Bilaga 1. Mätresultat Eskilstuna 110 MW BFB 2009-02-02 KONFIDENTIELL

Bilaga 1 ; 15(17) F1201 Bilaga 1. Mätresultat Eskilstuna 110 MW BFB 2009-02-02 KONFIDENTIELL

Bilaga 1 ; 16(17) F1201 Bilaga 1. Mätresultat Eskilstuna 110 MW BFB 2009-02-02 KONFIDENTIELL