Reglerparametrarnas inverkan på CO i den specifika anläggningen

Diagrammen har på x och y-axel två konstanta parametrar och här ritas sedan den oberoende parametern in som min, medel och max-värde. I tur och ordning presenteras Uppsalas, Braås och Ljungbys anläggning med i tur och ordning effekt, temperatur och syrehalt som oberoende parameter. Den vita ytan representerar minvärde, det gula medelvärde och det gröna max-värde.

7.2.1 Uppsala

Figur 6. Temperatur som oberoende parameter i Uppsalas anläggning.

Figur 7. Temperatur som oberoende parameter i Uppsalas anläggning.

Figur 8. Syrehalt som oberoende parameter i Uppsalas anläggning.

7.2.2 Braås

Figur 9. Effekt som oberoende parameter i Braås anläggning.

Figur 10. Temperatur som oberoende parameter i Braås anläggning.

Figur 11. Syrehalt som oberoende parameter i Braås anläggning.

7.2.3 Ljungby

Figur 12. Effekt som oberoende parameter i Ljungbys anläggning.

Figur 13. Temperatur som oberoende parameter i Ljungbys anläggning.

Figur 14. Syrehalt som oberoende parameter i Ljungbys anläggning.

8. Slutsatser

8.1 Uppsala

När effekten varieras kommer en låg effekt att ge ett högt CO vid låga temperaturer, oberoende av syrehalten, se figur 6. Om vi vid höga temperaturer vrider upp effekten ses en stor ökning i CO-halt om syrehalten inte följer ökningen.

Om vi vid höga effekter och ökande syrehalt får en låg temperatur kommer CO-halterna att skjuta i höjden, se figur 7. En trend av ökade CO-halter ses i de fall effekten är låg och temperaturen hamnar på höga nivåer.

Om syrehalten minskar till låga nivåer kommer de flesta driftfall att resultera i högre utsläpp av CO om syrehalten är låg och vice versa, se figur 8. Ett tydligt trendbrott är i det fall syrehalten hamnar på väldigt höga nivåer (maxvärde) vid en ökande temperatur.

Ett sådant scenario kan kopplas till väldigt höga CO-halter.

8.2 Braås

Om effekten varieras i de olika driftlägena genererar detta en ökning i CO-halten endast då effekten vid låga temperaturer drastiskt ökar, se figur 9.

Om temperaturen ligger på ett lågt värde kommer CO-halten att öka i takt med att syrehalten ökar, se figur 10.

En förändring i syrehalten kan inte kopplas till någon tydlig förändring i CO-halten, se figur 11.

8.3 Ljungby

En ökning av effekten då temperaturen ligger på låga eller medelvärdesnivåer kommer att ge ett relativt sett högre utsläpp av CO. Om effekten sjunker till låga nivåer i det fall temperatur och syrehalt är hög ses väldigt höga halter av CO, se figur 12.

Temperaturens inverkan i Ljungby visar flera olika scenarion som är viktiga att

undvika, se figur 13. Vid låga effekter och hög syrehalt får inte temperaturen sjunka till låga värden, detta ger höra halter av CO. Temperaturen får heller inte bli för låg om effekten är hög och syrehalten är hög. Även här ses en stor ökning i utsläpp av CO. Om temperaturen bli väldigt hög när effekten är hög och syrehalten är låg kommer halten CO att öka väldigt mycket.

Om syrehalten i Ljungby hamnar på högsta nivåerna ger detta högra halt av CO jämfört om syrehalten sjunker till låga nivåer. En förändring av syrehalten till medelnivåen verkar hålla nere CO-halten för alla dessa driftscenarion. Värt att notera är att vid låga effekter och hög temperatur är det viktigt att justera syrehalten, för högt eller för låg syrehalt ger här samma höga halt av CO, se figur 14.

9. Diskussion

För att verkligen kunna verifiera resultatet och de slutsatser som dras om vilka driftsätt som ska undvikas, bör de filer som innehåller avvikande värden, sk outliers,

undersökas. Bland outliers finns de uppmätta CO-värden som avviker mer än 2

standardavvikelser från det beräknade CO-värde som polynomet ger. Om man här kan påvisa de driftsätt som i resultatdelen indikerar höga utsläpp av CO, visar detta att metoden speglar verkligheten. Av tidsbrist har detta fått utgå.

Om man utvärderar dessa outliers och inte hittar stöd för dessa teorier kan man tänka sig att polynomet behöver arbetas om. Syftet med metoden är just att anpassa den till

mindre anläggningar som har mindre resurser, ett led i detta har varit att använda enkla samband och summareaktioner. Om förenklingarna har blivit för stora, alternativt att vissa samband och/eller processer har utelämnats, kommer inte resultatet att spegla verkligheten. Då krävs en bättre metod.

Kanske kan det också visa sig att metoden passar bättre för vissa anläggningstyper.

Även om metoden bygger på gasfasreaktioner, och därmed bör vara oberoende av anläggningstyp, kan det finnas faktorer som gör att metoden passar bättre för en viss typ av eldningsteknik jämfört med en annan.

Metoden bygger på de mätvärden som anläggningen registrerar. Inga uppgifter har inhämtats ang. mätutrustning, hur ofta den kalibreras eller vilken mätosäkerhet som finns i det enskilda mätvärdet samt för själva mättekniken. Detta kan också inverka på hur väl resultatet speglar verkligheten. Dock kommer denna felkälla kvarstå även om polynomet arbetas om.

Referenser

[1] The Intergovernmental Panel On Climate Change Climat change 2014, Synthesis Report ISBN 978-92-9169-143-2

Tillgänglig:

http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar5/syr/SYR_AR5_FINAL_full.pdf . Hämtad 2015-06-11

[2] The Bioenergy System Planners Handbook, BISYPLAN webbased handbook, 2012 Tillgänglig: http://bisyplan.bioenarea.eu/ Hämtad 2014-11-18

[3] Naturvårdsverket De svenska miljömålen [Online].

Tillgänglig: http://www.miljomal.se/sv/Miljomalen/3-Bara-naturlig-forsurning/

Hämtad 2014-10-20

[4] A. Williams et al. “Pollutants from the combustion solid biomass fuels” Energy and Combustion Science 38 s. 113-137 (2012)

[5] C. Szu-Chich, L.Chung-Min. “Health risk assessment on human exposed to

environmental polycyclic aromatic hydrocarbons pollution sources” Science of the Total Environment 366(1) s.112-123 (2006)

[6]Naturvårdsverket. Miljökvalitetsmål Frisk luft [Online]. Tillgänglig:

http://www.miljomal.se/Miljomalen/Alla-indikatorer/Indikatorsida/?iid=105&pl=1 [7] SFS 1998:808 Miljöbalken Stockholm. Miljö- och energidepartementet.

[Online]. Tillgänglig:

https://www.riksdagen.se/sv/Dokument-Lagar/Lagar/Svenskforfattningssamling/Miljobalk-1998808_sfs-1998-808/

Hämtad 2014-10-20

[8] Naturvårdsverket. Det svenska genomförandet av industriutsläppsbestämmelser med anledning av Industriutsläppsdirektivet, Naturvårdsverket. [Online]. Tillgänglig:

http://www.naturvardsverket.se/Nerladdningssida/?fileType=pdf&pid=8609&download Url=/Documents/publikationer6400/978-91-620-8663-3.pdf Hämtad 2014-12-27 [9] SFS 1990:613 Lag om miljöavgift på utsläpp av kväveoxider vid energiproduktion Stockholm. Miljö- och energidepartementet. [Online]. Tillgänglig:

http://www.riksdagen.se/sv/Dokument-Lagar/Lagar/Svenskforfattningssamling/_sfs-1990-613/ Hämtad 2014-10-20

[10] van Loo, S. och Koppejan, J. (2008) Biomass Combustion & Co-firing. Upplaga 2.

London: Earthscan.

[11] Proposal for a DIRECTIVE OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL on the limitation of emissions of certain pollutants into the air from medium combustion plants. Document 52013PC0919. [Online]. Tillgänglig:

http://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX:52013PC0919

[12] Naturvårdsverket Resultat och statistik för kväveoxidavgiften [Online]. Tillgänglig via:

http://www.naturvardsverket.se/Miljoarbete-i-samhallet/Miljoarbete-i-Sverige/Uppdelat-efter-omrade/Energi/Kvaveoxidavgiften/Resultat-och-statistik/

Hämtad 2015-04-30

[13] Thomas Hultquist Miljöskyddshandläggare Länstyrelsen Kronobergs län, muntlig kontakt

[14] SFS 2011:13 Miljötillsynsförordningen

Stockholm. Miljö- och energidepartementet. [Online]. Tillgänglig:

http://www.riksdagen.se/sv/Dokument-Lagar/Lagar/Svenskforfattningssamling/Miljotillsynsforordning-2011_sfs-2011-13/

Hämtad 2015-05-15

[15] H Bjurström et al. ”Emissionerna av och samband mellan CO och

TOC respektive olika kolväteföreningar från skogsindustrins fastbränsleeldade pannor”.

Rapport 946. Värmeforsk

[16] L. Gustavsson, G. Nyquist (2005) Värmeforsks mäthandbok. Utgåva 3. Värmeforsk [17] M. Råberg et al. Systematisk processoptimering. Metodikutveckling för förbättrad styrning på processens villkor. Rapport 1015. Värmeforsk

[18] SFS 2013:252 Förordning om stora förbränningsanläggningar Stockholm. Miljö- och energidepartementet. [Online]. Tillgänglig:

http://www.riksdagen.se/sv/Dokument-Lagar/Lagar/Svenskforfattningssamling/Forordning-2013252-om-stora_sfs-2013-252/

Hämtad 2015-06-10

[19] Björn Zethraeus Föreläsningsanteckningar Förbränningsteknik 1 (1BT004) Linnéuniversitetet, 2014. Opublicerat material

[20] J Warnatz, U Maas, Dibble R.W. (2001) Combustion. Physical and Chemical Fundamentals, Modeling and Simulation, Experiments, Pollutant Formation Upplaga 3 New York: Springer

[21] A Murty Kanury (1975) Introduction to Combustion Phenomena New York:

Gordon and Breach

[22] X. Zhang et al. “Experimental investigating and mathematical modelling of wood combustion in a moving grate boiler” Fuel Processing Technology 91 s. 1491-1499 (2010)

[23] H. Liu, B. M. Gibbs. “Modelling of NO and N2O emissions from biomass-fired circulating fluidized bed combustors” Fuel 81 s. 271-280 (2002)

[24] R. Bauer et al. “Modelling of grate combustion in a medium scale biomass furnace for control purposes” Biomass & Bioenergy 34 s. 417-427 (2010)

[25] K. Esbensen et al. (1994-1996) Multivariate Analysis- in practice Trondheim: Camo AS ISBN 82-993330-1-6

[26] A. Brink et al. “A simplified kinetic rate expression for describing the oxidation of volatile fuel-N in biomass combustion” Energy & Fuels 15 s. 1094-1099 (2001)

[27] E Houshfar et al. “Effect of excess air ratio and temperature on NOx emission from grate combustion of biomass in the staged air combustion scenario” Energy & Fuels 25 s. 4643-4654 (2011)

[28] K Sartor et al. “Prediction of Sox and NOx emissions from a medium size boiler”

Biomass and Bioenergy 65 s. 91-100 (2014)

[29] G. Stubenberger et al. “Experimental investigation of nitrogen species release from different solid biomass fuels as a basis for release models” Fuel 87 s. 793-806 (2008) [30] A. Nikolopoulos et al. “A decoupled approach for Nox-N2O 3-D CFD modeling in CFB plants” Fuel 115 s. 401-415 (2014)

[31] Ø. Skreiberg et al. “Kinetic NOx modelling and experimental results from single wood particle combustion” Fuel 1997 vol 76 nr 7 s 671-682 (1997)

Bilagor