docSEP
download 
Report Transcription
SEP
Integrerad torkning av biobränsle i kraftvärmeanläggningar och skogsindustri Föredrag vid Panndagarna 2011 av Ola Thorson (VD) S.E.P. S.E.P. Scandinavian Energy Project AB Torkning av biobränsle har flera fördelar • Torkning ökar bränslets effektiva värmevärde. • Fjärrvärme / mottryck som värmekälla ökar värmeunderlaget för ökad elproduktion. • Ökat värmeunderlag förlänger även kraftvärmepannans driftsäsong. • Säsongsvis lagring av torkat bränsle utjämnar behovet. S.E.P. Scandinavian Energy Project AB Utnyttjande av lågtemperaturvärme Referensfall t.ex. med rökgaskondensering Bränsle Elproduktion F TS Fall med förtorkning F Bränsle Tork Värmeunderlag F F TS TS Elproduktion Värmeunderlag S.E.P. Scandinavian Energy Project AB Bäddtorkning • Bäddtorkning lämpar sig väl då värmekälla av låg temperatur finns att tillgå. • Bäddtorken är lämplig vid torkning av biobränsle, utan krav på förbehandling. • Bäddtorken har relativt enkel konstruktion. • Bäddtorken har en låg elförbrukning per avdunstad fukt jämfört med andra torktekniker. S.E.P. Scandinavian Energy Project AB Matchning rökgas/luft S.E.P. Scandinavian Energy Project AB Bäddtorkning-värmekällor Optimerad energiåtervinning i rökgaser. S.E.P. Scandinavian Energy Project AB Processchema Bäddtork Värme från fjärrvärmens framledning Luft Uteluft FLÄKT VVX TORK bäddtyp El Material Torkat Material Fuktigt S.E.P. Scandinavian Energy Project AB Air heater Feed in wet fuel Feed out dried fuel (upper layer) Belt wash Air fan Källa: KUVO/SwissCombi S.E.P. Feed out wet fuel for recycling back Scandinavian Energy Project AB Källa: Bruks Klöckner S.E.P. Scandinavian Energy Project AB Teoretiskt luftbehov i tork • Nödvändigt luftbehov för att kunna bära ut fukten baserat på utomhusluft med 10°C och 80% RH S.E.P. Scandinavian Energy Project AB Specifik energiförbrukning • Uppvärmningen av den luft som krävs för att föra bort den avdunstade mängden. (exkl. fläktenergi och energi för uppvärmning av materialet) S.E.P. Scandinavian Energy Project AB Bäddtorkning • Specifikt värmebehov omkring 3,9 MJ/kg fukt avdunstat. • Ökning av effektivt värmevärde per kg TS är 2,44 MJ/kg fukt avdunstat. S.E.P. Scandinavian Energy Project AB Ökat elutbyte genom torkning • En studie genomförd av S.E.P. på uppdrag av Värmeforsk (Rapport 1151). Olle Wennberg, Ola Thorson och Mikael Berntsson • Fallstudier av integrerad torkning för befintligt KVV samt för modellerat och optimerat KVV. • Studier avser hel driftsäsong. S.E.P. Scandinavian Energy Project AB Förtorkning eller torkning? • Befintlig KVV anläggning, förtorkning urspr. 50% fukthalt torkas till 38-44 % delar av driftsäsong. • 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. S.E.P. Scandinavian Energy Project AB Ökning av värmeunderlag i befintligt KVV Effekt, MW 80 70 Spets/låglast värme 60 RGK värme 50 Värmeförbrukning Bränsletork 40 30 20 Turbinkondensor värme Spets/låglast värme 10 0 1 -10 21 41 61 81 101 121 141 161 181 201 221 241 261 281 Elproduktion på Fjärrvärmeunderlag 301 321 341 361 dygn -20 Elproduktion på Bränsletorkens värmeunderlag -30 Ökat värmeunderlag medger ökad elproduktion med upp till 12% i befintligt KVV vid integrerad torkning. S.E.P. Scandinavian Energy Project AB Fallstudie: Byggnation av nytt KVV (referens) Nytt KVV optimerat för elproduktion med eldning av fuktigt bränsle. Rökgaskondensering utgör stor andel av värmeproduktion. S.E.P. Scandinavian Energy Project AB Ökning av värmeunderlag vid byggnation av nytt KVV Vid nytt KVV optimerat för elproduktion beräknas integrerad torkning kunna ge en ökning av elproduktion med 65%. S.E.P. Scandinavian Energy Project AB Säsongslagring av torkat bränsle Torkning och lagring av bränsle för eget bruk kan förlänga driftsäsongen S.E.P. Scandinavian Energy Project AB Konstant värmeunderlag och torrt bränsle Eldning av torrt bränsle (torkat off-site) ger ökning av elproduktion på 28% jämfört med referensfall. S.E.P. Scandinavian Energy Project AB Skogsindustriellt perspektiv • Mottrycksånga (4-5 bar) utgör värmeunderlag för elproduktion vid ett massabruk. • Spillvärme från brukets processer kan nyttjas som grundvärme för torkning av biobränsle. • Mottrycksånga kan användas som spetsvärme, för att höja torkens kapacitet. S.E.P. Scandinavian Energy Project AB Exempel på spillvärmekällor Pappers-/massabruk • • • • Blekeriavlopp Ånga/kondensat från indunstning Rökgaser från sodapannan Frånluft från pappers-/massatorkar Sågverk • Frånluft virkestorkar S.E.P. Scandinavian Energy Project AB Påverkan på panna vid eldning av torkat bränsle • Rökgasmängden minskar jämfört med eldning av fuktigt bränsle, vilket ökar pannans kapacitet. • 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. S.E.P. Scandinavian Energy Project AB Resultat • Integrerad torkning kan ge en ökad elproduktion på 12% vid ett befintligt KVV. • 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. S.E.P. Scandinavian Energy Project AB Resultat Det effektiva värmevärdets beroende av fukthalten och följden för priset på bränslets torrsubstans. Fukthalt (a.r.) Värmevärde H0, TS Hi TS, torrt Hi TS, a.r. Pris per ton TS % - MJ/kg TS MJ/kg TS MJ/kg TS 20,66 0 10 20 30 40 50 19,07 18,73 18,29 17,71 16,90 984 939 19,34 Antaget bränslepris = 200 kr /MWh effektivt värmevärde kr/ton TS 1074 1059 1041 1016 a.r. = as recieved, d.v.s. i levererat tillstånd S.E.P. Scandinavian Energy Project AB Slutsatser • Torkningen ger ett elutbyte på extra tillfört bränsle om minst 55%. • 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. S.E.P. Scandinavian Energy Project AB Anläggningskostnad Bäddtork Utifrån leverantörers budgetpriser togs följande formel fram för uppskattning av anläggningskostnaden: Anläggningskostnad (inkl. projektering, mark, transportörer) 0,2 × (Torkluftsflöde i varmt tillstånd)0,8 1000 [Mkr] (Torkluftflödet anges i m3/h) (källa: Värmeforskrapport 881, S.E.P.) S.E.P. Scandinavian Energy Project AB Integrerad torkning av biobränsle Ett kraftfullt verktyg för ökad elproduktion! Värmeforskrapport 1051 – Ökat elutbyte i biobränsleeldade KVVanläggningar med hjälp av förtorkning S.E.P. Scandinavian Energy Project AB Pågående arbete… ”Optimal råvaruinsats och utnyttjandegrad i energikombinat för värme, el, biodrivmedel och avsalubränsle” Värmeforskprojekt Klart sommaren 2011 S.E.P. Scandinavian Energy Project AB Pågående arbete… Fallstudier, olika energikombinat Pelletsproduktion Tork Turbin 2 el Turbin el bränsle bränsle Panna värme bränsle Tork pellets Turbin el Panna Panna värme 1 värme Pelletsproduktion värme 5 bränsle 3 pellets Förgasning Drivmedelssyntes drivmedel Tork Turbin el värme Förgasning Drivmedelssyntes bränsle biodrivmedel Panna värme Tork Turbin bränsle el 4 6 Panna Massaprocess Tork torkat bränsle för avsalu värme värme S.E.P. Scandinavian Energy Project AB Pågående arbete… Drifterfarenheter från bäddtorkar • Torktemperaturer, ytor, värmekällor, tillgänglighet Värö Bruk Hallingdal pelletsfabrik Rockhammars Bruk S.E.P. Scandinavian Energy Project AB
