Integrerad torkning av biobränsle i kraftvärmeanläggningar och skogsindustri

Full text

(1)

Integrerad torkning av biobränsle i kraftvärmeanläggningar och

skogsindustri

S.E.P. Scandinavian Energy Project AB

Föredrag vid Panndagarna 2011 av Ola Thorson (VD) S.E.P.

(2)

• Torkning ökar bränslets effektiva värmevärde.

• Fjärrvärme / mottryck som värmekälla ökar värmeunderlaget för ökad elproduktion.

Torkning av biobränsle har flera fördelar

S.E.P. Scandinavian Energy Project AB

ökad elproduktion.

• Ökat värmeunderlag förlänger även kraftvärmepannans driftsäsong.

• Säsongsvis lagring av torkat bränsle utjämnar behovet.

(3)

Utnyttjande av lågtemperaturvärme

Fall med förtorkning Fall med förtorkning Fall med förtorkning

TS F

Bränsle

Elproduktion

Referensfall t.ex. med rökgaskondensering

TS F

Bränsle

Elproduktion

Referensfall t.ex. med rökgaskondensering

S.E.P. Scandinavian Energy Project AB

Elproduktion

TS F

TS

F

Tork Bränsle

Värmeunderlag

F

Fall med förtorkning

Elproduktion

TS F

TS

F

Tork Bränsle

Värmeunderlag

F

Fall med förtorkning

TS F

TS

F

Tork Bränsle

Värmeunderlag

F

Fall med förtorkning

TS

Värmeunderlag

TS

Värmeunderlag

(4)

Bäddtorkning

• Bäddtorkning lämpar sig väl då värmekälla av låg temperatur finns att tillgå.

• Bäddtorken är lämplig vid torkning av biobränsle, utan krav på förbehandling.

S.E.P. Scandinavian Energy Project AB

• Bäddtorken har relativt enkel konstruktion.

• Bäddtorken har en låg elförbrukning per avdunstad fukt jämfört med andra torktekniker.

(5)

Matchning rökgas/luft

S.E.P. Scandinavian Energy Project AB

(6)

Bäddtorkning-värmekällor

S.E.P. Scandinavian Energy Project AB

Optimerad energiåtervinning i rökgaser.

(7)

Processchema Bäddtork

Uteluft Luft

Värme från fjärrvärmens framledning

S.E.P. Scandinavian Energy Project AB

TORK

bäddtyp

FLÄKT VVX

El Uteluft

Material Fuktigt

Luft

Material Torkat

(8)

Feed in wet fuel

Air heater

S.E.P. Scandinavian Energy Project AB Feed out wet fuel for

recycling back

Feed out dried fuel (upper layer)

Air fan Belt wash

Källa: KUVO/SwissCombi

(9)

S.E.P. Scandinavian Energy Project AB Källa: Bruks Klöckner

(10)

Teoretiskt luftbehov i tork

S.E.P. Scandinavian Energy Project AB

• Nödvändigt luftbehov för att kunna bära ut fukten baserat på utomhusluft med 10°C och 80% RH

(11)

Specifik energiförbrukning

S.E.P. Scandinavian Energy Project AB

• Uppvärmningen av den luft som krävs för att föra bort den avdunstade mängden. (exkl. fläktenergi och energi för

uppvärmning av materialet)

(12)

Bäddtorkning

• Specifikt värmebehov omkring 3,9 MJ/kg fukt avdunstat.

S.E.P. Scandinavian Energy Project AB

• Ökning av effektivt värmevärde per kg TS är 2,44 MJ/kg fukt avdunstat.

(13)

Ökat elutbyte genom torkning

• En studie genomförd av S.E.P. på uppdrag av Värmeforsk (Rapport 1151). Olle Wennberg, Ola Thorson och Mikael Berntsson

S.E.P. Scandinavian Energy Project AB

Berntsson

• Fallstudier av integrerad torkning för befintligt KVV samt för modellerat och optimerat KVV.

• Studier avser hel driftsäsong.

(14)

Förtorkning eller torkning?

• Befintlig KVV anläggning, förtorkning

urspr. 50% fukthalt torkas till 38-44 % delar av driftsäsong.

S.E.P. Scandinavian Energy Project AB

• Modellerat optimerat KVV, torkning

Urspr. 50 % fukthalt torkas till 10 % hela driftsäsongen.

• Opt. KVV även fallstudie av torkning ”off-site”

Urspr. 50 % fukthalt torkas till 10 % hela driftsäsongen.

(15)

Ökning av värmeunderlag i befintligt KVV

30 40 50 60 70 80 Effekt, MW

Spets/låglast värme

RGK värme

Värmeförbrukning Bränsletork

S.E.P. Scandinavian Energy Project AB

-30 -20 -10 0 10 20 30

1 21 41 61 81 101 121 141 161 181 201 221 241 261 281 301 321 341 361

dygn Spets/låglast värme Turbinkondensor värme

Elproduktion på Fjärrvärmeunderlag

Elproduktion på Bränsletorkens värmeunderlag

Ökat värmeunderlag medger ökad elproduktion med upp till 12% i befintligt KVV vid integrerad torkning.

(16)

Fallstudie: Byggnation av nytt KVV (referens)

S.E.P. Scandinavian Energy Project AB

Nytt KVV optimerat för elproduktion med eldning av fuktigt bränsle.

Rökgaskondensering utgör stor andel av värmeproduktion.

(17)

Ökning av värmeunderlag vid byggnation av nytt KVV

S.E.P. Scandinavian Energy Project AB

Vid nytt KVV optimerat för elproduktion beräknas integrerad torkning kunna ge en ökning av elproduktion med 65%.

(18)

Säsongslagring av torkat bränsle

S.E.P. Scandinavian Energy Project AB

Torkning och lagring av bränsle för eget bruk kan förlänga driftsäsongen

(19)

Konstant värmeunderlag och torrt bränsle

S.E.P. Scandinavian Energy Project AB

Eldning av torrt bränsle (torkat off-site) ger ökning av elproduktion på 28% jämfört med referensfall.

(20)

Skogsindustriellt perspektiv

• Mottrycksånga (4-5 bar) utgör värmeunderlag för elproduktion vid ett massabruk.

• Spillvärme från brukets processer kan nyttjas som

S.E.P. Scandinavian Energy Project AB

• Spillvärme från brukets processer kan nyttjas som grundvärme för torkning av biobränsle.

• Mottrycksånga kan användas som spetsvärme, för att höja torkens kapacitet.

(21)

Exempel på spillvärmekällor

Pappers- / massabruk

• Blekeriavlopp

• Ånga/kondensat från indunstning

• Rökgaser från sodapannan

S.E.P. Scandinavian Energy Project AB

• Rökgaser från sodapannan

• Frånluft från pappers-/massatorkar

Sågverk

• Frånluft virkestorkar

(22)

• Rökgasmängden minskar jämfört med eldning av fuktigt bränsle, vilket ökar pannans kapacitet.

• Pannans värmebalans blir mer gynnsam för högre ångdata.

Påverkan på panna vid eldning av torkat bränsle

S.E.P. Scandinavian Energy Project AB

• Pannans värmebalans blir mer gynnsam för högre ångdata.

• Specifik storlek på en ny panna kan minskas som en följd av minskad rökgasmängd och ökad värmeövergång vid eldning av torkat bränsle.

(23)

• Integrerad torkning kan ge en ökad elproduktion på 12% vid ett befintligt KVV.

• Vid en optimerad anläggning med integrerad tork kan

Resultat

S.E.P. Scandinavian Energy Project AB

• Vid en optimerad anläggning med integrerad tork kan elproduktionen ökas med 65%.

• Vid en optimerad anläggning som eldar torkat bränsle kan elproduktionen ökas med 28%. (värmeunderlag konstant)

• Lagring av torkat bränsle medger ytterligare ökning av elproduktionen.

(24)

Det effektiva värmevärdets beroende av fukthalten och följden för priset på bränslets torrsubstans

.

Resultat

Fukthalt (a.r.) % - 0 10 20 30 40 50

Värmevärde

S.E.P. Scandinavian Energy Project AB Värmevärde

H0, TS MJ/kg TS 20,66

Hi TS, torrt MJ/kg TS 19,34

Hi TS, a.r. MJ/kg TS 19,07 18,73 18,29 17,71 16,90

Antaget bränslepris = 200 kr /MWh effektivt värmevärde

Pris per ton TS kr/ton TS 1074 1059 1041 1016 984 939 a.r. = as recieved, d.v.s. i levererat tillstånd

(25)

• Torkningen ger ett elutbyte på extra tillfört bränsle om minst 55%.

• Vid anläggning optimerad för elproduktion stiger

Slutsatser

S.E.P. Scandinavian Energy Project AB

• Vid anläggning optimerad för elproduktion stiger betalningsförmågan med 20% för torkat bränsle.

• Kvoten mellan elpris och bränslepris bör överstiga 2 för att ge lönsamhet vid investering i bäddtork.

(26)

Anläggningskostnad Bäddtork

Utifrån leverantörers budgetpriser togs följande formel fram för uppskattning av anläggningskostnaden:

Anläggningskostnad (inkl. projektering, mark, transportörer)

S.E.P. Scandinavian Energy Project AB

0,2 × (Torkluftsflöde i varmt tillstånd)0,8 [Mkr]

1000

(Torkluftflödet anges i m3/h)

(källa: Värmeforskrapport 881, S.E.P.)

(27)

Integrerad torkning av biobränsle

S.E.P. Scandinavian Energy Project AB

Ett kraftfullt verktyg för ökad elproduktion!

Värmeforskrapport 1051 – Ökat elutbyte i biobränsleeldade KVV- anläggningar med hjälp av förtorkning

(28)

Pågående arbete…

”Optimal råvaruinsats och utnyttjandegrad i energikombinat för värme, el, biodrivmedel

och avsalubränsle”

S.E.P. Scandinavian Energy Project AB

och avsalubränsle”

Värmeforskprojekt Klart sommaren 2011

(29)

1

2

3 5

Panna

bränsle värme

el Turbin

Panna

värme Tork

bränsle

el Turbin

Panna

värme bränsle

Pellets- produktion

Tork pellets

el Turbin

Förgasning

värme Pellets-

produktion pellets

Pågående arbete… Fallstudier, olika energikombinat

S.E.P. Scandinavian Energy Project AB

4 6

Panna

värme bränsle

Förgasning Drivmedels-

syntes Tork

drivmedel

el Turbin

Panna

värme bränsle

Förgasning Drivmedels-

syntes Tork

el Turbin

värme

Tork

värme Massa-

process

torkat bränsle för avsalu bränsle

biodrivmedel

(30)

• Torktemperaturer, ytor, värmekällor, tillgänglighet

Värö Bruk

Pågående arbete… Drifterfarenheter från bäddtorkar

S.E.P. Scandinavian Energy Project AB

Värö Bruk

Hallingdal pelletsfabrik

Rockhammars Bruk

Figur

Updating...

Referenser

Updating...

Relaterade ämnen :