Förbrännings- och aerosolteknik - avslutade FoI-projekt
Här följer en kortfattad presentation av några av våra avslutade projekt inom FoI – förbränning och miljöAvskiljning av stoft med rökgaskondensering anpassade till biobränsleledning
Småskalig värmeförsörjning med biobränslen
Agglobelägg 3
Utveckling av framtida konkurrenskraftig närvärme (<20 MWt) med säkrad bränslekvalitet samt hög tillgänglighet, effektivitet och miljöprestanda
Framtida behov och system för småskalig värmeproduktion med biobränslen
Avskiljning av stoft med rökgaskondensering anpassade till biobränsleledning
Rökgasbrunn för minimering av stoft och sura gaser
Minimering av dioxinbildning vid askrika och klorrika bränslen
Partiklar från förbränning av askrika biobränslen
Vätgasteknik – Förutsättningar för ett test-, utvecklings- och demonstrationscentrum
Förbränning av enstaka partiklar
Alternativa råvaror till pellets
Centrum för Energi- och Materialåtervinning (CEM)
Effekter av transienta belastningar på energieffektivitet och emissionsbildning från arbetsmaskiner vid användning av alternativa bränslen - EMMA 5
Åtgärder för samtidig minimering av alkalirelaterade problem
Optimerad avfallshantering i Viared - nya miljömål!
Resursoptimal hantering av matavfall till havs – framtidens hållbara avfallssystem!
Karaktärisering av fasta inhomogena avfallsbränslen
ERA-Net Bioenergy - Europeiska samarbetsprojekt
Bildning och emissioner av partiklar vid biobränsleförbränning
Förbränningsförlopp i en bädd av biobränsle III
Förbränning av returträflis – Etapp 2 av ramprojekt returträflis
Förbränning av slam och returträflis
Förbränning av utsorterade avfallsfraktioner
Utveckling av tysta pelletskaminer
Avskiljning av stoft med rökgaskondensering anpassade till biobränsleledning
Nya rön har visat att partiklar i luften har en skadlig inverkan på människors hälsa. Speciellt diskuteras de så kallade submikrona partiklarnas inverkan (partiklar mindre än 1 µm). Idag renas därför rökgaserna vid större förbränningsanläggningar till mycket låga nivåer med hjälp av t.ex. elektrostatiska filter eller textilfilter. Det är troligt att kraven på partikelrening kommer att skärpas också vid närvärmecentraler i framtiden och för att reningen inte ska bli orimligt dyr krävs teknik anpassad för mindre anläggningar. I detta projekt inventeras lämplig teknik för demonstration av stoftrening genom rökgaskondensering vid närvärmecentraler, teknik som även fångar de submikrona partiklarna. Nästa steg är att demonstrera stoftrening med rökgaskondensering och att utvärdera den, tekniskt och ekonomiskt.
Kontakt
Marie Rönnbäck, Tfn 010-5165505
Småskalig värmeförsörjning med biobränslen
SP håller tillsammans med HTC (Kompetenscentrum Högtemperaturkorrosion) på att identifiera och undersöka högtemperaturkorrosionsproblem vid eldning av pellets i större fastighetsbrännare (>50kW). Korrosion vid höga temperaturer har visat sig vara ett viktigt problem för pelletseldade pannor och medför risk för haveri och försämrar anläggningarnas driftsäkerhet och livslängd. I projektet kombineras en inventering av erfarenheter från fält med korrosionsförsök i labb. Särskilt studeras eldning av askrika pellets och andra nya biobränslen.
En korrosionsrigg i labb kommer byggas upp för att göra det möjligt att relatera erfarenheten från korrosionen i verkliga pannor till resultat från korrosionsexponeringar på lab. Syftet är att man med den nya kunskapen som tas fram inom projektet skall förbättra förutsättningarna att lösa korrosionsproblemen, t.ex. genom tillsatser till bränslet eller modifiering av design genom val av mer korrosionsbeständiga material.
Kontakt
Kent Davidsson, Tfn 010-5165796
Agglobelägg 3
Det finns en rad olika metoder att ta till för att minska agglomeringar, beläggningar och korrosion i en förbränningsanläggning som eldar askrika bränslen. För att påverka askkemin och de oorganiska reaktionerna som sker kan man bland annat tillsätta additiv eller samförbränna med ett bränsle som har en sammansättning som motverkar oönskade reaktioner.
Målsättningen med det här projektet är att ta fram kunskap för att göra det möjligt att elda billigare biobränslen och samtidigt ha en hög elproduktion, utan problem med agglomeringar och korrosiva beläggningar. Försök görs vid Chalmerspannan där basbränslet är bark. Till barken tillsätts olika additiv, bland annat rötat avloppsslam som i tidigare studier visat sig mycket effektivt för att både minska agglomeringsproblem och risken för högtemperaturkorrosion.
I projektet kommer man bland annat att studera effekter av olika slam, t.ex. om aluminium- eller järnfällt slam används. Andra viktiga frågeställningar är hur mycket slam som behöver doseras för att få goda effekter och hur NOx-emissionen påverkas då rötslam och agrara bränslen innehåller mycket kväve.
Kontakt
Kent Davidsson, Tfn 010-5165796
Utveckling av framtida konkurrenskraftig närvärme (<20 MWt) med säkrad bränslekvalitet samt hög tillgänglighet, effektivitet och miljöprestanda
Projektets mål är att föreslå ett samordnat ”FoU-paket” inom området Småskalig förbränning och förädling av biobränslen/restprodukter som genomförs inom perioden 2011-2014. Tidigare forskning inom detta område har varit att fokuserad på att ”supporta” energibranschen i användarledet, dvs kartlägga problem och föreslå åtgärder t.ex. då nya bränslen introducerats. En alternativ väg är att FoU-verksamheten samordnas med industrin genom att erfarenhet och kompetens implementeras redan i utvecklingsarbetet av nya system för närvärme och nya, designade, bränslen.
I projektet ingår:
- Inventering av viktiga aktörer i Sverige (utrustningstillverkare och –användare, bränsleproducenter) och i en diskussion med dessa identifiera och konkretisera kritiska faktorer för tekniksegmentet för att klara visionen i Temarapporten det ”Bränslebaserade energisystemet”
- Identifiera viktiga hinder och utvecklingsbehov
- Identifiera avgränsningar till andra pågående och planerade FoU-verksamhet
- Presentera en slagkraftig konstellation med stor vetenskaplig bredd, goda utvecklingsresurser och etablerade industrikontakter för framtida samlade FoU-insatser inom programperioden 2011-2014
Kontakt
Marie Rönnbäck, Tfn 010-5165505
Framtida behov och system för småskalig värmeproduktion med biobränslen
För att utveckla effektiva småskaliga värmesystem för biobränslen är det viktigt att ur ett både tekno-ekonomiskt och miljömässigt perspektiv definiera och analysera hur strukturen för den framtida småskaliga uppvärmningen ser ut.
Det övergripande målet med projektet är att bidra till kunskapen om hur den framtida ökande efterfrågan på biobränslen inom småskalig värmeproduktion skall mötas av kostnadseffektiva försörjningssystem, med en acceptabel miljöpåverkan.
I projektet kommer framtidens behov av biobränslen inom småskalig värmeproduktion att sammanställas och belysas. Det potentiella utbudet av biobränslen som är tänkbara för denna sektor kommer även det att studeras. Dessutom är syftet att illustrera möjliga utvecklingar och analysera hur det småskaliga värmebehovet på ett ekonomiskt och miljömässigt sätt kan tillgodoses med dessa framtida bränsleresurser. Projektet är ett samarbete mellan IVL - och SP.
Kontakt
Susanne Paulrud, Tfn 010-5165905
Avskiljning av stoft med rökgaskondensering anpassade till biobränsleledning
Nya rön har visat att partiklar i luften har en skadlig inverkan på människors hälsa. Speciellt diskuteras de så kallade submikrona partiklarnas inverkan (partiklar mindre än 1 µm). Idag renas därför rökgaserna vid större förbränningsanläggningar till mycket låga nivåer med hjälp av t.ex. elektrostatiska filter eller textilfilter. Det är troligt att kraven på partikelrening kommer att skärpas också vid närvärmecentraler i framtiden och för att reningen inte ska bli orimligt dyr krävs teknik anpassad för mindre anläggningar. I detta projekt inventeras lämplig teknik för demonstration av stoftrening genom rökgaskondensering vid närvärmecentraler, teknik som även fångar de submikrona partiklarna. Nästa steg är att demonstrera stoftrening med rökgaskondensering och att utvärdera den, tekniskt och ekonomiskt.
Kontakt
Marie Rönnbäck, Tfn 010-5165505
Rökgasbrunn för minimering av stoft och sura gaser
Det finns en stor potential i ”nya” biobränslen, såsom halm och perenna gräs. De nya snabbväxande bränslena ger generellt högre utsläpp av stoft, svaveldioxid och väteklorid än traditionella. Därför kan rökgasen bli mycket sur och aggressiv och leda till att korrosionsskador uppstår snabbt. Genom att ersätta skorstenen med rökgasrör i marken som mynnar i en delvis nedgrävd brunn sänks temperaturen i gasen, fukt kondenserar ut och tar med stoft och surgörande komponenter i rökgaserna
vilket leder till att utsläppen minskar. Denna teknik är tämligen enkel och prisvärd för småskalig utrusning. Nu ska SP utvärdera möjligheten att använda tekniken för närvärmecentraler, flerfamiljshus, mindre verksamheter m.m. Inom projektet kommer två anläggningar med rökgasbrunn kopplat till en spannmålspanna och en halmpanna på 50 kW respektive 1 MW att utvärderas. Projektet syftar främst till att undersöka och demonstrera hur konceptet rökgasbrunn bäst kan anpassas för fasta, askrika bränslen, och hur det sura kondensatet bäst kan hanteras.
Kontakt
Johan Yngvesson, Tfn 010-5165526
Minimering av dioxinbildning vid askrika och klorrika bränslen
Projektet Minimering av dioxinbildning vid askrika och klorrika bränslen startar vintern 2007 och är tvåårigt. Det är en inledande mätstudie och målsättningen med arbetet är att få indikationer på om dioxinbildning är ett problem i mindre närvärmeanläggningar som eldar askrika samt klorrika bränslen. Dioxinmätningar görs i några få representativa anläggningar (50-300 kW). Resultaten relateras till förbränningsförhållanden och bränslesammansättning. Projektet genomförs med finansiering från Energimyndigheten och industri.
Kontakt
Claes Tullin, Tfn 010 - 516 55 55
Partiklar från förbränning av askrika biobränslen
I projektet Partiklar från förbränning av askrika biobränslen ligger fokus på partikelemissioner från förbränning av askrika biobränslen i effektområdet 50 kW upp till närvärme 500 kW. Såväl konventionella bränslen av sämre kvalitet som "nya" alternativa bränslen, t ex spannmålskärna, kommer studera, samt lämpliga additiv och bränsleblandningar. Målsättningen är att klarlägga mekanismer för aerosolbildning och ta fram underlag till förslag på tekniska åtgärder för minimering av potentiella problem med partikelemissioner och beläggningsbildning. Projektet genomförs med finansiering från Energimyndigheten och SLF.
Kontakt
Linda Bäfver, Tfn 010-516 55 01
Vätgasteknik – Förutsättningar för ett test-, utvecklings- och demonstrationscentrum
SP deltar i ett projekt finansierat av Västra Götalandsregionen med syfte att bygga upp ett nätverk och initiera projekt på vätgasområdet. En idé är att undersöka förutsättningarna för att bygga upp ett kompetenscentrum för teknisk utvärdering, utveckling och demonstration. En projektgrupp med ett flertal industriella intressenter har bildats för att driva frågan.
En av flaskhalsarna för utveckling och introduktion av vätgasteknik är att det idag är dyrt att producera vätgas. Men Västra Götaland har unika förutsättningar, t.ex. ett stort överskott på ren vätgas som kan ställas till förfogande av den petrokemiska industrin i Stenungsund (upp till ca 1000 kg/h motsvarande en effekt om 33 MW). Här finns också Skandinaviens största hamn och stora delar av svensk fordonsindustri.
Kontakt
Claes Tullin, Tfn 010 - 516 55 55
Förbränning av enstaka partiklar
Omställningen av samhället mot en hållbar utveckling med bl a ett ökat utnyttjande av biomassa ställer krav på såväl bränslen som förbränningsanläggningar. För att minska transportkostnader, underlätta hantering och för att kunna förbränna olika typer av biomassa på ett så optimalt sätt som möjligt sker ofta en förädling i form av torkning och brikettering eller pelletering av bränslet.
Målsättningen med det här projektet är att ta fram väldefinierade data om hur sådana partiklar, mestadels i pelletform, förbränns under noga kontrollerade förhållanden. Mestadels studeras förbränningens olika stadier (\\Sp-dokument\ET\ETf\Gemensam ETf\Tempfiler\Pellet.mpg) var för sig. Detta kräver undersökningar av egenskaperna hos pelleten i olika stadier av förbränningsförloppet. Mätningar sker i en laboratoriereaktor där alla viktiga parametrar, såsom temperatur, syretillgång, luftflöde med mera, kan styras. Reaktorn är kopplad till ett omfattande mätsystem, bland annat studeras kväve- och kolvätekomponenter med ett FTIR-instrument med höga prestanda.
Resultaten har bland annat använts i ett parallellt modelleringsprojekt på Chalmers. Kunskapsuppbyggnaden kan bidra till optimering av såväl bränslet (vad avser fysi-kaliska och kemiska karaktäristika) och förbränningsanordningar med avseende på emissioner och funktion. För att i framtida liknande projekt kunna "skräddarsy" pel-lets med olika egenskaper har en pelleteringsutrustning införskaffats som ger oss möjlighet att tillverka pellets av olika råvaror.
PDF-fil (214 kB): Combustion of Single Wood Particles
Kontakt
Claes Tullin, Tfn 010 - 516 55 55
Alternativa råvaror till pellets
På SP Energiteknik arbetar vi inom ett brett område där forskning kring bränslepellets är en del. Den senaste tiden har denna forskning fokuserats kring möjligheterna att producera bränslepellets av andra råvaror än det sågspån som är huvudsakliga råvaran idag. Med syfte att undersöka tillgång och möjligheter med andra råvaror har vi utfört en kartläggning finansierad av Värmeforsk (Värmeforsk rapport 813, kan beställas här). Vi har nyligen genomfört en uppföljning till denna kartläggning där fyra för framtiden intressanta råvaror pelleterats och jämförts med referenspellets tillverkade av rent kutterspån. En rapport med resultat från denna studie kommer att publiceras av Värmeforsk under hösten. För att få något fler detaljer redan nu, besök gärna följande länk: Lägesrapport om pelletsforskning.
Kontakt
Claes Tullin, Tfn 010 - 516 55 55
Centrum för Energi- och Materialåtervinning (CEM)
Under senare år har stora förändringar skett när det gäller synen på avfall och avfallshantering i samhället. Stora utmaningar idag är nya lagkrav, nationella miljömål och allmänhetens acceptans för källsortering och produkter innehållande återvunna material. För att uppnå ett samhälle med en hållbar tillväxt krävs radikala åtgärder. För att lösa dessa viktiga samhälls- och miljöfrågor krävs samverkan mellan kompetenser från olika discipliner. Centrum för Energi och Materialåtervinning (CEM) kan erbjuda ett sådant kunskapscentrum för avfallsfrågor via ett aktivt nätverk av forskare, samhälls- och näringslivsaktörer. För att samordna och minimera den totala miljöbelastningen från ett sådant komplext och integrerat system krävs det att problemen angrips med utgångspunkt från kretsloppstanken och utifrån ett helhetsperspektiv, annars kan slutresultatet bli till mera skada än nytta.
Målsättningen med CEM är att:
- samordna en tvärvetenskaplig kompetens och skapa ett nationellt nav för kunskapsuppbyggnad och informationsspridning inom energi- och materialåtervinningsområdet
- vara en resurs för att effektivisera och samordna forskning och utveckling inom avfallshantering
- vara en naturlig referensgrupp för internationellt samarbete, exempelvis standardiseringsarbete
- initiera forskningsprojekt och utvecklingsaktiviteter som är väl förankrade och behovsrelaterade inom näringslivet för att dagens avfallshantering ska förbättras tekniskt, ekonomiskt, och miljö- och resursmässigt
Kontakt
CEMs koordinator: Evalena Blomqvist, Tfn 010-516 55 20
Effekter av transienta belastningar på energieffektivitet och emissionsbildning från arbetsmaskiner vid användning av alternativa bränslen - EMMA 5
Det finns idag flera alternativa bränslen till diesel, t ex RME (rapsmetylester) och blandbränslen med inblandning av syntet-diesel framställd enligt Fischer/Tropsch-metoden, etanol, etanolderivat eller andra alkoholer. Dessa alternativa bränslen har, i jämförelse med vanlig MK1-diesel, visat sig ha annan påverkan på motorers energieffektivitet och emissionsbildning vid statiska driftförhållande, d v s körning vid ett visst varvtal och moment på motorn. Vid transienta förhållanden (t ex acceleration) är skillnaderna sannolikt ännu större mellan olika bränslen, men det idag okänt hur det ser ut. Transienta belastningar av motorn uppstår vid all körning och är mycket vanliga vid användning av olika arbetsmaskiner som till exempel grävmaskiner och skogsmaskiner. Snabba förändringar av motorns varvtal eller belastande moment medför att förbränningen av drivmedlet sker under icke optimala förhållanden. Detta medför kortvarigt mycket stora ökningar av både bränsleförbrukning och emissioner jämfört med vid motsvarande statiska belastning.
Projektet EMMA 5 pågår 2004 till 2007 och utgör en fortsättning på verksamheten i EMMA-konsortiet (Emissionsforskning arbetsmaskiner. Syftet med arbetet är att undersöka hur användningen av alternativa drivmedel påverkar energieffektivitet och emissionsbildning för dieselmotorer i arbetsmaskiner. Både reglerade och oreglerade emissioner studeras, liksom effekter på partiklarnas storleksfördelning med avseende på antal. Speciellt betonas effekterna av transienta belastningar och dynamiska arbetscykler eftersom kunskapen om detta är begränsad. Utökad kunskap skulle vara mycket värdefull såväl vid prioriteringar mellan olika bränslen som vid utformning och inställning av nya motorer. Samtidigt erhåller man ett mer rättvisande underlag för energi- och livscykelanalyser. Arbetet fokuseras på emissioner från arbetsmaskiner men resultaten har generellt värde för alla typer av fordon med dieselmotorer.
Projektet organiseras i form av en ledningsgrupp och en referensgrupp. Ledningsgruppen består av representanter från Institutionen för biometri och teknik (BT) vid SLU (Sveriges Lantbruksuniversitet), SMP Svensk Maskinprovning, SP Sveriges Provnings- och Forskningsinstitut och Volvo Construction Equipment Components AB (VCE). Referensgruppen består därutöver av personer från Institutet för Jordbruks- och miljöteknik och bränsleleverantörerna Preem Petroleum AB, Svensk Etanolkemi AB (SEKAB), Agrofuel AB och Oroboros AB. EMMA 5 finansieras av Emissionsforskningsprogrammet, EMFO, Volvo Construction Equipment Components AB, och ovan nämnda bränsleleverantörer.
Kontakt
Linda Bäfver, Tfn 010-516 55 01
Åtgärder för samtidig minimering av alkalirelaterade problem
Värmeforsk-projekt som bedrivs i samarbete med SP, Chalmers, S.E.P. och Swedpower. Förbränning av alkalihaltiga bränslen innebär risk för problem med beläggningar, korrosion och sintringar (eller hög bäddomsättning). Målsättningen med projektet är att i ett samlat ramprogram samtidigt studera agglomererings- och beläggningsproblematik samt att demonstrera åtgärder vid förbränning av alkalihaltiga bränslen i fluidiserad bädd i stor skala (i samma panna med samma bränsle). En jämförelse mellan olika strategier för att binda alkali eller få alkali att bilda mindre skadliga föreningar kommer att göras. Målsättningen är också att göra olika alternativa åtgärdsstrategier mer överblickbara och inarbeta ramprogrammets praktiska resultat tillsammans med tidigare erfarenheter i en kunskapssammanställning/åtgärdshandbok. Detta projekt bedrivs i två etapper. Den första etappen är utförd och har rapporterats hösten 2006, rapporten finns tillgänglig på Värmeforsk. Den andra etappen ska slutredovisas hösten 2007 och i den etappen kommer bla olika restprodukter testas för att motverka alkalirelaterade problem.
Kontakt
Claes Tullin, Tfn 010-516 55 55
Optimerad avfallshantering i Viared - Nya miljömål!
Projektet syftar till att optimera dagens avfallshantering inom Viareds Företagspark. Ett optimerat avfallshanteringssystem ger upphov till minskad resursanvändning genom t ex effektivare behandlingsmetoder, rutiner, processer och transporter samt genom ökad återvinning. Inom projektet kommer information om dagens system insamlas och analyseras. Konkreta åtgärdsförslag för att uppnå ett optimerat effektivare system kommer därefter att framläggas och kommuniceras till alla medlemmar inom Viareds Företagsförening. Med utgångspunkt från analysen kommer därefter nya gemensamma miljömål att upprättas inom Viareds Företagspark.
Projektet kommer också leda fram till en beskrivning av en arbetsmetod ”Viaredsmodellen” för hur ett optimeringsarbete skall utföras. Viaredsmodellen kommer att ge positiv uppmärksamhet för såväl de enskilda företagen, Viareds Företagspark och hela sjuhäradsbygden. En optimerad avfallshantering kommer vara en viktig konkurrensfaktor för framtidens företag. Viareds Företagspark kan bli kända som de som gjorde det möjligt!
Projektet syftar till att uppnå följande mätbara mål:
• Arbeta fram en generell metod för hur optimeringsarbeten av avfallshanteringssystem ska utföras s.k. ”Viaredsmodellen”
• Analysera ekonomiska och miljömässiga effekter från dagens avfallshanteringssystem i Viareds Företagsförening
• Visa på möjliga förbättrings- och optimeringsåtgärder för att uppnå ett effektivare avfallshanteringssystem
• Analysera ekonomiska och miljömässiga effekter från ett optimerat avfallshanteringssystem i Viareds Företagsförening
• Upprätta nya innovativa miljömål för Viareds Företagsförening
• Kvantifiera uppnådda effekter pga implementering av ett nytt optimerat avfallshanteringssystem
Kontakt
Evalena Blomqvist, Tfn 010 - 516 55 20
Resursoptimal hantering av matavfall till havs – framtidens hållbara avfallssystem!
Exempel på negativa miljöeffekter orsakad av
avfallsdumpning i havet
Antalet fartyg, både frakt- och passagerarfartyg, på våra hav ökar varje år mycket på grund av vårt ökade behov av globala transporter och turism. En annan orsak till ökade transporter med fartyg är att den är den i särklass energieffektivaste transportmetoden, vilket gör den mycket attraktiv i dagens intensiva växthuseffektdiskussioner. Avfallshantering till havs har varit ett eftersatt miljöteknikområde som de senaste åren har fått kraft. Globala stora företag såsom IKEA, H&M, SKF, ABB och Astra Zeneca ställer idag krav på att rederiernas fartyg skall uppnå hög miljöstandard beskriven inom ”Clean shipping criteria”. Allt fler rederier certifierar sig därför enligt ISO-14000. En klar och tydlig miljöprofil har blivit och kommer att bli en allt mer betydande konkurrensfaktor inom redarbranschen.
Dagens hantering av matavfall ombord är inte uthålligt och resursoptimal. Matavfallet kastas, alternativt pumpas ut i havet genom en avfallskvarn, eller förbränns ombord utan energiåtervinning. Om delar av avfallsströmmen ”lagligt” dumpas överbord finns det stora risker att andra avfallsströmmar dumpas olagligt (plast, olja, etc). Lägg där till att kryssningsfartygen ofta är aktiva i känsliga kustområden vilket kan få stora konsekvenser för djur, natur och människa genom t ex spridning av gifter, smitta och övergödning (bild 1).
Storleken på ett kryssningsfartyg eller en plattform kan jämföras med en mindre flytande kommun. Ett kryssningsfartyg producerar mellan 1 500 till 10 000 kg matavfall per dag beroende på storlek. Matavfallet är en stor energiresurs som kan användas som bränsle för t ex biogasproduktion men som idag går till spillo samtidigt som det påverkar naturen negativt. Syftet med denna förstudie är att ta fram information och kunskap nödvändig för att skapa ett nytt behandlingssystem där energiinnehållet i matavfallet omhändertas.
Huvudmålet för projektet är att undersöka möjligheterna med ett nytt behandlingssystem som syftar till energiåtervinning av matavfall. I det nya systemet kommer matavfallet att malas, transporteras och stabiliseras (torkas). Matavfallet kommer att omvandlas till ett luktfritt torrt substrat (bioflingor) som kan förvaras ombord utan problem med lukt och smitta. Det stabiliserade matavfallet kan därefter används som bränsle i befintliga biogasprocesser eller termiska processer i land. Inom förstudien kommer nödvändig utveckling i form av utrustning, organisation och kompetens att identifieras, verifieras och sammanställas. Vidare kommer de tekniska, ekonomiska och juridiska begränsningarna inom området att fastställas så att en pilotstudie därefter kan genomföras.
Kontakt
Evalena Blomqvist, Tfn 010 - 516 55 20
Karaktärisering av fasta inhomogena avfallsbränslen – inverkan av metoder för provtagning och provberedning
Syftet med detta arbete var att undersöka möjligheterna till att använda en förenklad provtagningsmetod för karaktärisering av heterogent avfall. Vid provtagning av heterogent avfall ligger den största utmaningen och svårigheten i att uppnå ett representativt prov till en rimlig provtagningsinsats och kostnad. Ett problem med blandat avfallsbränsle, jämfört med biobränsle och utsorterade avfallsfraktioner, är att avfallet som kommer till anläggningarna är heterogent. Metoder för provtagning, provstorlek, neddelning och provberedning har därför stor inverkan på analysresultaten. Felkällorna vid provtagning och beredning av fasta heterogena bränslen uppskattas i litteraturen att vara så höga som 80 % respektive 15 % av det totala felet, medan analysen endast uppskattas stå för ca 5 %. Korrekt provtagning är därför mycket avgörande för resultatet. Det slutliga provet i labbet, på i ca ett gram, ska vara en spegelbild av och till fullo motsvara en hel bunker på 1000-tals ton avfall. Det är enkelt att se problematiken i den uppgiften! För att minimera provtagningsfelen och kostnaderna är det därför av mycket vikt att en provtagningsplan upprättas och att syftet med provtagningen noga diskuteras och utformas med alla inblandade parter innan den påbörjas.
För att studera betydelsen av provstorlek och antalet delprov för resultatets kvalité utförde vi två, under hösten 2006 och vintern 2007, provtagningskampanjer på Renovas avfallsförbränningsanläggning i Göteborg. Den första provtagningsomgången bestod av fem separata prover vilka representerade tre olika provstorlekar. Ett av dessa prov utgjorde ett referensprov på ca 50 ton och 24 delprov. Vi jämförde därefter två förenklade provtagningar innehållande ca 16 ton avfall (8 delprov) och ca 4 ton avfall (2 delprov). Vid den andra provtagningsomgången tog vi ytterligare fyra stycken prover à 4 ton för att undersöka repeterbarheten i den valda metoden.
Resultaten från de två provtagningskampanjerna visar att det inte finns någon tydlig kvalitetsförbättring med ökad provvolym. De mindre 4 ton tunga proverna baserade på endast två delprover gav upphov till ett lika representativt resultat som större och mera komplicerade provtagningar innehållande flera delprover. Det viktigaste är att man planerar och organisera provtagningen noggrant. Med detta arbete har vi visat att det är möjligt att förenkla såväl föreslagna standardmetoder för provtagning av bränsle vid anläggningen som upparbetningsmetoder på laboratoriet betydligt utan att kvalitén på resultatet försämras. En förenkling som har en positiv effekt på minskade kostnader. Genom att arbeta enligt de föreslagna förenklade metoderna spar anläggningarna mycket extra arbete för egen och inhyrd personal. Vidare finns det stora pengar för en anläggningsägare att tjäna genom ökad kontroll och därmed förbättrad bränslekvalité. En ökad och jämn kvalité på avfallsbränslet ger en högre tillgänglighet samt lägre driftskostnader för anläggningen.
Ingvar Johansson som utförde sitt examensarbete inom projektet tilldelades pris som årets bästa examensarbete 2007.
Rapporten (#1036) finns att ladda ner kostnadsfritt hos Värmeforsk www.varmeforsk.se
Kontakt
Evalena Blomqvist, tfn 010-516 55 20
ERA-Net Bioenergy - Europeiska samarbetsprojekt
SP Förbrännings- och Aerosolteknik har deltagit genom ERA-Net Bioenergy i två projekt i samarbete med andra parter i Sverige, Tyskland, Österrike, Finland och Storbritannien. Projekten avsåg småskalig utrustning, i de aktuella projekten mindre än 300 kW. Båda projekten hanterade bränslen som inte är baserade på ved, utan på material från jordbruket. Det ena projektet hette "Evaluation of technology for small scale combustion of pellets from new ash rich biomasses regarding combustion technology and emission reduction in special case particulate matter and NOx". Det syftade till att utvärdera hur småskalig teknik kan hantera ask- och kväverika pellets gjorda på exempelvis halm eller rörflen. Speciell uppmärksamhet riktades mot utsläpp av stoft och av kväveoxider. Det andra projektet hette "Development of test methods for non wood small-scale combustion plants" och syftade till att ta fram riktlinjer för standardiserade provningar för småskalig utrustning för bränslen som inte är baserade på ved. Exempel på sådana bränslen är pellets gjorda på snabbväxande grödor, eller rivna och klippta stjälkar eller blast. Snabbväxande grödor har högre ask- och kvävehalt än stamved, och ger oftare upphov till slagg, beläggningar och korrosion, vilket förbränningsutrusningen måste klara av att hantera. Bilden visar pellets av rörflen och slagg som bildast vid förbränning.
Pellets av rörflen och slagg som bildats vid
förbränning
Ladda ner slutrapport: Development of test methods for non wood small-scale combustion plants
Kontakt
Marie Rönnbäck, Tfn 010-516 55 05
Bildning och emissioner av partiklar vid biobränsleförbränning
Flera epidemologiska studier har visat på samband mellan negativ hälsoeffekter och ökade koncentrationer av partiklar i omgiviningsmiljön (PDF-filer Abstract licentiatuppsats (119 kB) och licentiatuppsats (1 MB)).
På grund av detta samband och den ökande biobränsleförbränningen krävs att partikelemissioner från biobränsleeldning undersöks närmare för att säkra en framtida god luftkvalitet. Detta projekt begränsar sig till primära förbränningspartiklar som emitteras från småskalig biobränsleförbränning. Med småskalig förbränning avses villapannor och kaminer samt fjärrvärmeanläggningar med en effekt på mindre än 10 MW. Projektet delades in i två delar. Första delen handlade om att karakterisera emissionerna av partiklar vid småskalig förbränning av biobränslen, och andra delen om bildning av partiklar vid biobränsleförbränning. Inom projektets första del har en licentiatuppsats presenterats.
En del av projektet handlade om partikelemissioner från biobränsleeldade fjärrvärmeanläggningar och har rapporterats i Värmeforskrapport 758 "Partikelemissioner från biobränsleeldade mindre fjärrvärmecentraler" (www.varmeforsk.se).
PDF-fil (740 kB): Particle Emissions from Small-Scale Biomass Combustion
PDF-fil (556 kB): Emissions of small particles from biomass combustion
Kontakt
Linda Bäfver, tfn 010-516 55 01
Förbränningsförlopp i en bädd av biobränsle III
Visserligen är det vad som kommer ut ur skorstenen vid eldning av biobränsle som påverkar människans hälsa, omgivande miljö och ägarens ekonomi, men det som kommer ut i skorstenen initieras i själva bränslebädden. För att få bättre insikt i förloppen i bädden har gasanalys och temperaturmätningar genomförts inuti en satseldad experimentrigg på SP förbränningsteknik, före tillsättning av sekundärluft. Vanligtvis mäts inte alla huvudämnen, utan endast de som indikerar oförbrända ämnen (kolmonoxid och lättare kolväten), och det som indikerar verkningsgrad (koldioxid och syre). Kvävgas och vätgas är svåra att mäta, och olika tyngre kolväten (tjäror) kondenserar innan de når instrumenten. Dessa ämnen kan beräknas med lämpliga antaganden och med mass- och energibalanser.
Gasanalys 1: CO, 2: CO2, 3: O2, 4: CH4, 5: CO2 (utspätt),
6: H2O, 7: THC, 8: påsprov (N2, H2, lätta kolväten).
För att sluta massbalansen och jämföra resultaten med beräkningar, genomfördes en mätserie, där vätgas och kvävgas mättes med påsprovtagning och gaskromatografi. Under förbränningen togs prover av koksåterstod ut ur riggen, och kondenserade tjäror analyserades. Resultatet visar att de beräknade halterna överensstämmer väl med de uppmätta under stabila faser av förbränningsförloppen. Under transienta faser måste hänsyn tas till tidsförskjutningar mellan och svarstid och noggrannhet hos de olika instrumenten.
För att uppskatta hur snabbt ett bränsle kan antändas, togs en enklare modell fram. Modellen är baserad på teorin för laminär flamförbränning, och visar på samband mellan bränsleparameter som fukthalt och partikelstorlek, och antändningens hastighet. Modellen visar på vikten av att uppskatta var värmeutvecklingen äger rum. Vid en förbättring av modellen bör kokstemperaturen beräknas och hänsyn tas till partikelns storhet.
Projektet finns rapporterat i en rapport (PDF-fil 1,11 MB)
Kontakt
Marie Rönnbäck, tfn 010-516 55 05
Beläggningsbildning på en
anläggnings överhettare och
som förbränner RT-flis.
Förbränning av RT-flis (Returträflis) leder, i högre utsträckning än förbränning av rena biobränslen, till problem med beläggningsbildning och korrosion på överhettare och andra värmeöverförande ytor. Syftet med projektet har varit att ge djupare förståelse för de bakomliggande problemen vid RT-flis förbränning. Projektet har även resulterat i ett antal konkreta förslag till hur man ska komma tillrätta med dessa problem. Detta har varit ett samarbetsprojekt mellan SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut, ÅF Ångpanneföreningen, VUAB Vattenfall Utveckling AB och Swedpower. Rapport: Värmeforsk rapport nr 820, 2003 finns att köpa hos Värmeforsk.
Kontakt
Claes Tullin, tfn 010-516 55 55
Förbränning av slam och returträflis
I projektet har tre olika kvaliteter av RT-flis (returträflis) sameldats på Chalmers kraftcentral (12 MW, CFB) med mekaniskt avvattnat slam från kommunala reningsverk. RT-flis kan med sitt höga värmevärde vara mycket lämpligt som basbränsle till samförbränning av mekaniskt avvattnat slam och detta projekt vill visa på möjligheter som finns vid samförbränning, speciellt askrelaterade problem. Försöken har visat att samförbränning av avloppsslam kraftigt reducerar beläggningsbildning på överhettartuber. Under försöken har partikelstorleksfördelningen mätts i rågasen (både antals- samt masstorleksfördelningen) samtidigt som beläggningstendenserna har kartlagts och gasemissionerna mätts. Flygaskan för olika partikelstorlekar har analyserats med avseende på oorganiska komponenter och kritiska föreningar genom att använda unika instrument samt metoder på SPs Kemi och materialenhet. Projektet är ett samarbetsprojekt mellan Institutionen för Energiteknik på Chalmers Tekniska Högskola och SP Sveriges Provnings- och Forskningsinstitut och har finansierats av Energimyndigheten. Följande publikationer har gjorts inom ramarna för projektet:
Lars-Erik Åmand, Bo Leckner, David Eskilsson, and Claes Tullin , Ash Deposition on Heat Transfer Tubes during Combustion of Demolition Wood, Energy & Fuels, 20 (3), Pages 1001 -1007, 2006
Lars-Erik Åmand, Bo Leckner, David Eskilsson and Claes Tullin, Deposits on heat transfer tubes during co-combustion of biofuels and sewage sludge, Fuel Volume 85, July-August 2006, Pages 1313-1322
Kontakt
Claes Tullin, tfn 010-516 55 55
Förbränning av utsorterade avfallsfraktioner
Detta projekt är inriktat mot möjligheter och problem med eldning av utsorterade brännbara avfallsfraktioner i befintliga fjärrvärmeanläggningar. Projektet genomförs på två utvalda anläggningar; en som kontinuerligt förbränner denna typ av bränslen och en som under innevarande eldningssäsong kommer att genomföra omfattande försök med inblandning av avfallsfraktioner. Projektet syftar till att utveckla och demonstrera kunskap och metoder för att minska problem med emissioner och panndrift. Målsättningen är att resultaten skall vara till nytta både för de som i befintliga anläggningar eldar denna typ av bränslen och de som står inför beslutet att bygga om eller bygga nytt för att i framtiden kunna förbränna denna typ av bränsle. Projektet är ett samarbetsprojekt mellan SP Sveriges Provnings- och Forskningsinstitut, ÅF Ångpanneföreningen och VUAB, Vattenfall Utveckling AB. Projektet finansieras av Värmeforsk och kommer att slutrapporteras hösten 2004.
Kontakt
Claes Tullin, tfn 010-516 55 55
Utveckling av tysta pelletkaminer
Pelletkaminer för uppvärmning av småhus blir allt populärare. De är energieffektiva, ger låga utsläpp och är enkla att sköta. Ett problem är att ljudet kan uppfattas som störande. En färsk studie, som utförts av SP och Chalmers Tekniska Högskola tillsammans med tre tillverkare, visar att bullret går att minska med relativt enkla åtgärder.
PDF-fil (262 kB): SP INFO 2005:08 - Utveckling av tysta pelletkaminer
Kontakt
Krister Larsson, tfn 010-516 57 29