BioDRI: Skogen möter stålet
Förgasa biomassa. Använd gasen för att göra järn (DRI)
• Processkedja i stort, projektstruktur, parter
• WP1: Försörjning: hur får vi fram biomassan
• WP2: Förgasningsprocess, Pilotförsök m.m.
• WP3: Reduktionsprocesser
• WP4: Hela kedjan
• Diskussion och slutsatser
2
How is steel produced now??
DRI (direktreducerat Järn) från förgasad Biomassa
Processkedjan för BioDRI
Förgasare
DRI-schakt
Kylschakt
Gasrening
Gasrening CO2-avskiljning
Värmning
??
Biprodukter Skörd
Flisning,Torkning, Malning etc Transport
Biomassa
4
Projekt- struktur
Partners efter bransch:
• LTU, Swerea MEFOS, ETC: Universitet, Institut
• LKAB: Gruvor
• Sveaskog, BillerudKorsnäs: Skog, Massa/papper
• AGA Gaser
• Höganäs Järn-tillverkning
BioDRI: Skogen möter stålet
Förgasa biomassa. Använd gasen för att göra järn (DRI)
• Processkedja i stort, projektstruktur, parter
• WP1: Försörjning: hur får vi fram biomassan
• WP2: Förgasningsprocess, Pilotförsök m.m.
• WP3: Reduktionsprocesser
• WP4: Hela kedjan
• Diskussion och slutsatser
6
Biomass flow from forestry to delivery
User
Transport Forest
Transport Terminal
Truck road
Potential för ökad produktion av biomassa från skogen
BO1
BO2
BO3
BO4
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Bo 1 Bo 2 Bo 3 Bo 4
TWh/year
New Biomass Planned new users Net available Grot Långtopp Klengallr Övr
röjn Stubbar Totalt Utbyggnads planer
Bo 1 3,9 0,2 0,2 0,5 2,6 7,4 1,5
Bo 2 2,8 0,1 0,6 0,3 2,2 6,1 4,5
Bo 3 1,1 0,2 0,4 0,2 1,5 3,4 0,9
Bo 4 1,1 0,4 0,6 0,4 3,5 6 3,5
Totalt 8,9 0,9 1,8 1,5 9,8 22,9 10,4
a) Map of balance areas (BO) and potential increase of use in these
b) Estimation of unused techno-economic potential 2009 and expected expansion of consumption till 2015, TWh.
Data from “T Thuresson, Bioenergi från skog. Uppdaterad bedömning av potentialer och förutsättningar för svenskt skogsbruk att producera främst primära skogsbränslen - vintern 2009/2010”
GROT (Grenar och toppar) i modellerna
8
Kostnads-modeller för skörd och transport
Amount Logging Residue, SEK/tDry
Stumps,
SEK/tDry First 25% 670 870
Next 25% 720 950
Next 25% 780 1040
Next 25% 920 1300
0
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
0 0, 5 1 1, 5 2 2, 5 3 3, 5 4 4, 5 5
Stegvis modellering av skördekostnad. Data enl.rapport från Skogforsk
a b
c
d y = 0,2368x + 84,447
R² = 0,9995
0 50 100 150
0 50 100 150 200 250
Sek/m3s
Distance, km
Chippning och transport skörd till terminal. Data enl.rapport från Skogforsk Transport Terminal –användare. Data från EU projektet “SWX-Energi”
Excelmodell minimierar kostnad skörd + transport
Case: 4TWh biomass to Luleå by truck
Luleå
10
BioDRI: Skogen möter stålet
Förgasa biomassa. Använd gasen för att göra järn (DRI)
• Processkedja i stort, projektstruktur, parter
• WP1: Försörjning: hur får vi fram biomassan
• WP2: Förgasningsprocess, Pilotförsök m.m.
• WP3: Reduktionsprocesser
• WP4: Hela kedjan
• Diskussion och slutsatser
Studier av förgasning hos ETC Piteå
Försök i halvstor förgasare samt jämviktsberäkning
Resultat
• Syre i biomassa mer CO2 och H2O än fossil råvara vid lika förhållanden
• Försöken visar att förgasartypen arbetar nära jämvikt
• Den relativt lilla anläggningen har större värmeförluster än en stor. Detta gav rätt CO2-halt i försöken
• I en fullstor anläggning är förlusterna
avsevärt lägre. Utredning pågår för att se hur långt ned man kommer att kunna nå i en
sådan förgasare. Man kommer dock knappast att nå under den adiabatiska jämvikten (ca 7% CO och 5% H O)
Pilotförgasare
(Entrained flow)
12
BioDRI: Skogen möter stålet
Förgasa biomassa. Använd gasen för att göra järn (DRI)
• Processkedja i stort, projektstruktur, parter
• WP1: Försörjning: hur får vi fram biomassan
• WP2: Förgasningsprocess, Pilotförsök m.m.
• WP3: Reduktionsprocesser
• WP4: Hela kedjan
• Diskussion och slutsatser
Reduktionsförsök Malmberget
Resultat
• Effekten av syntetgasen på reduktionen av malmpellets har studerats vid LKAB:s
utvecklingslaboratorium i Malmberget.
• En s.k. Pot Furnace har använts. Se bild
• Resultatet visar att vi bör ha ≤5% CO2 +H20
• Högre halter minskar reduktionshastigheten ned till mindre än hälften
• Detsamma händer med produktionen
• Man tillverkar nu provmaterial för Höganäs i samma ugn
14
BioDRI: Skogen möter stålet
Förgasa biomassa. Använd gasen för att göra järn (DRI)
• Processkedja i stort, projektstruktur, parter
• WP1: Försörjning: hur får vi fram biomassan
• WP2: Förgasningsprocess, Pilotförsök m.m.
• WP3: Reduktionsprocesser
• WP4: Hela kedjan
• Diskussion och slutsatser
DRI-prod i Luleå
Försörjning från Sverige och Finland,80% recirkulation, Transport med lastbil
Luleå
16
Hur påverkas processkedjan av våra resultat??
Tom spelplan för diskussion
Förgasare
DRI-schakt
Kylschakt
Gasrening
Gasrening CO2-avskiljning
Värmning
??
Biprodukter Skörd
Flisning,Torkning, Malning etc Transport
Biomassa
BioDRI: Skogen möter stålet
Förgasa biomassa. Använd gasen för att göra järn (DRI)
• Processkedja i stort, projektstruktur, parter
• WP1: Försörjning: hur får vi fram biomassan
• WP2: Förgasningsprocess, Pilotförsök m.m.
• WP3: Reduktionsprocesser
• WP4: Hela kedjan
• Diskussion och slutsatser
18
Slutsatser
• Konceptet verkar möjligt men det finns flera utmaningar
• Modell för försörjning med stora biomasse-flöden har utvecklats
– Den är universell och användbar också för andra användningar – Vissa kostnader kan behöva studeras ytterligare
• Möjlig syntetgas och DRI-ugnens krav på reduktionsgasen har studerats experimentellt. CO2 och H2O är väl höga
– Kyl och torka syntetgasen eller skicka den via CO2-avskiljning
– Mer kylning och värmning: värmeväxlare + värmeutbyte med omgivning
• Recirkulation med CO2-avskiljning krävs.
– CO2-rening är dyr. Forskning om billigare CO2-rening pågår
• Logistik och transport kostar:
– Decentraliserad produktion? Framtida struktur tex bättre järnvägsnät??
• Fossilt är billigare.
– Styrmedel kan krävas. Styrmedel som inte dödar industrin?
