Lillesjöverket är ett kraftvärmeverk som drivs av Uddevalla Kraft där förbränning sker av brännbart hushållsavfall och verksamhetsavfall. Vid förbränningen bildas kväveoxider så kallat NOX som renas bort med en metod som heter Selectiv Catalytic Reduction (SCR). I detta arbete har kvävereningsreningsprocessens effektivitet studerats i syfte att undersöka om Lillesjöverket kan minska deras miljöpåverkan samt minska deras kostnader för inköp av ammoniak eller minska kostnaden för utsläpp av NOX. Lillesjöverket använder en automatiserad dosering av ammoniak utifrån en förprogrammerad formel för att uppnå en effektiv och säker rening vid eventuella driftförändringar. Ett börvärde väljs utifrån en önskad halt av NOX som släpps ut, så kallad Set Point. I nuläget använder Lillesjöverket en Set Point på 10 mg NOX/Nm3 torr gas. I arbetet jämförs den automatiserade doseringen av ammoniak mot en manuell dosering av ammoniak. Driftfallen som har testkörts på systemet resulterade att en ammoniakdosering under cirka 50,9 l/h medförde en effektivare och bättre utnyttjande av ammoniaken med automatisk dosering.  En dosering över cirka 50,9 l/h visade på att manuell dosering var effektivare. Driftfallet som visade på effektivast rening och bäst nyttjande av doserad ammoniak var driftfallet med manuell inställning på 52 l/h. Detta resulterade i ett utsläpp på 1,33 mg NOX/Nm3 torr gas och ett ammoniumutsläpp på 4,95 mg/l. Ekonomiskt innebär detta en total kostnad på 998 tkr/år, viket är en besparing på 204 tkr/år jämfört med dagens driftläge. Det är svårt att motivera en manuell dosering av ammoniak på grund av att driftförhållandet varierar. En manuell dosering kräver ständig övervakning för att minimera risken för ammoniakslip samt för höga halter ammonium i vattnet vid större förändringar i driften.  Utifrån detta arbete konstateras att det inte går att rekommendera någon optimal ammoniakdosering då driftförhållandena konstant ändras med tiden. Enligt resultaten kan Lillesjöverket sänka sin Set Point från 10 till 8 vid ett driftläge då det inte utvinns någon energi från kondensatorn, utan att riskera en kraftigt förhöjd ammoniumhalt eller ammoniakslip. Ekonomiskt innebär detta en besparing på 39 tkr/år från nuvarande Set Point. Ett driftläge då det utvinns energi föreslås att Lillesjöverket ändrar till Set Point 6 eller Set Point 3, vilket skulle ge en besparing på 56 tkr/år eller 133 tkr/år. / Lillesjöverket is a combined heat and power plant operated by Uddevalla Kraft, which combusts household waste and commercial waste. At the combustion nitrogen oxides, NOX are formed and is purified by a method called Selective Catalytic Reduction (SCR). This project purpose has been to analyze if Lillesjöverket can reduce their environmental impact and reduce their costs of purchasing ammonia or reduce the cost of NOX emissions.  Lillesjöverket has an automated dosage of ammonia based on a preprogramming formula to achieve an efficient and safe reduction of NOX in case of any changes in operating condition. Where you choose a desired NOX level, a so-called Set Point. Currently Lillesjöverket use Set Point 10 mg NOX/Nm3 dry gas. In this project, the automated dosage of ammonia is compared to a manual dosage of ammonia. The operating cases that have been tested on the system resulted in a dosage of ammonia below about 50,9 l/h, which resulted in a more efficient and better use of the ammonia with automatic dosing. While dosing above 50,9 l/h showed that manual dosing was more effective. The operating case that showed the most effective purification and best use of ammonia, was the operating case with a 52 l/h manual dosing which resulted in 1,33 mg NOX/Nm3 dry gas and an ammonia emission of 4,95 mg/l. Economically, this resulting in a total cost of 998 000 SEK/year, a saving of 204 000 SEK/year compared to current operating mode. It is difficult to justify a manual dosage of ammonia due to the operating mode, and a manual dosage would then require constant monitoring to remove the risk of ammonia slip and high levels of ammonium in the water. Based on this project, it can be noted that no optimal ammonia dosage can be recommended as operating conditions change constantly. According to the results can Lillesjöverket lower the Set Point from 10 to 8, which would save about 39 000 SEK/year at an operating mode when no energy is extracted from the capacitor without risking a high level of ammonium or ammoniaslip. When extracting energy, it is suggested that Lillesjöverket switches to Set Point 6 or Set Point 3, which would save about 56 000 SEK/year or 133 000 SEK/year.

En av de stora utmaningarna hos alla kraftvärmeverk är att ha bra emissioner med så liten påverkan på miljön som möjligt. För att uppnå detta krävs det att det finns en effektiv rökgasrening där många skadliga ämnen, exempelvis SO2, (svaveldioxid), HCl  (väteklorid) och NOx (kväveoxid) tas om hand, för att på så vis minska utsläppen och klara emissionskraven. För att uppnå detta löper rökgaserna bland annat genom ett rökgasfilter, en skrubber samt en quench (störtkylare) där de skadliga ämnena bryts ner, minskas eller blandas med andra ämnen som konsumerar dem. Olika biokraftvärmeverk förbränner olika sorters biobränslen. Säljaren som levererar biobränslet skall redovisa och försäkra att de levererade materialets kemiska innehåll befinner sig inom de gränsvärden som anges, vilka kemiska ämnen som är befintligt i bränslet och dess storlek. Två av dessa kemiska ämnen, HCl och SO2, skall i detta arbete, via uträkning av bränslets innehåll av dessa två ämnen, jämföras med det utlovade innehållet i bränslet som leverantören hänvisar till. Som formulerat tidigare så är det en hel del komponenter som rökgaserna passerar, och det är här problemen uppstår. Komponenter som det blir komplikationer med på grund av igensättning, temperaturvariationer samt andra problem som t.ex. att kalktillförseln för att binda svavlet. Intresset inom detta ämne började genom egen arbetserfarenhet och sommarjobb som drifttekniker på ett kraftvärmeverk. Detta fick upp ögonen för hur viktigt det egentligen är att rena rökgaserna och vilken enorm förbättringspotential som finns i rökgasreningsanläggningar. I detta arbete utgår man ifrån att det inte är några föroreningar, såsom klor och svavel, som går ut via bottenaskan.

Flue gas purification within energy intense sectors and process industries is a crucial measure to ensure reduced emissions. Industrial processes change over time according to emission requirements and for the improvement of internal profitability. To increase the internal use of chemicals, paper mills have constructed a chemical recycling process where also internal energy for the plant is conducted. Non-condensable gases are ventilated from the recycling process and consist of volatile sulfur compounds which are highly corrosive and obtain a very unpleasant odor. The gases are combusted in a Low-nox-burner to be destroyed. Flue gas genererated from the burner is purified together with the flue gases from the recovery boiler, and represent 4% of total. The work aims to investigate a separate purification process for desulfurization in the flue gases from the burner, in order to achieve reduced emission levels of sulfur dioxide. Multicriteria analysis is used as a structured approach to identifying alternatives within flue gas purification of sulfur oxides and adaptation to the area of use. Together with theoretical calculations of flows in the system and relation to implementation aspects, the work has compiled proposals and information on how the flue gas treatment process after the burner can be carried out. Concentration levels of sulfur dioxide found in the flue gas have been determined by indentifying two operating cases. The concentration of sulfur dioxide reaches ~30000 mg/Nm3 which represents 1-1.4wt% and 362-493 kg SO2/h. A reduction rate of 98% should be achieved to keep emissions below the permissible emission limit of 25 mg/Nm3, where the flue gases must leave the plant together with the flue gases from the recovery boiler. Three flue gas desulphurization systems are analyzed in the work, two adsorption systems with sorbent activated carbon and sodium bicarbonate and one absorption system. The absorption system by wet flue gas purification with neutralizing sodium hydroxide as sorbent should be used where recycling of secondary products to other processes are easily performed. For the separation of sulfur, used liquid should undergo regeneration according to the Wellman Lord process. The flow of liquid to ensure solubility of SO2 and mass transport in the  system reaches 167-249 m3/h where additional 50 m3/h should be added to achieve profitability across the system with absorption factor 1.47. How the liquid can be circulated in the system is regulated by the input concentration of NaOH where 0.4% is the lowest concentration for one circulation with 98% of reduction. Identified precipitation of Na2SO4 in the liquid is expected to reach ~0.4 kg/m3 which needs to be compensated by increased supply of NaOH in the liquid. During regeneration, 60 kW of energy per cubic meter of liquid is expected to be added to the system where concentrated gas of SO2 is released and can be condensed to sulfuric acid for further use within the plant. Released amount of SO2 is represented by the relationship of circulation and regeneration, and need to be kept within the critical level of profitability. Emission levels of sulfur dioxide are expected to be reduced by a separate purification system as higher concentrations indicate better reduction conditions. The exact amount of emissions varies with the sulfidity of the plant and the amount of non-condensable gases added to the burner. Based on identified operating cases, emission amounts of 16-22 mg/Nm3 can be expected.

Vid förbränning av bränslen med hög vatten- eller vätehalt följer mycket av förbränningsenergin med denfuktiga luften som lämnar skorstenen vid anläggningen. Ett vanligt exempel är förbränning av trädbränsleeller hushållsavfall i kraftvärmeverk. För att öka anläggningens verkningsgrad och samtidigt rena luftenfrån svaveldioxid och metaller kan en rökgaskondensering av skrubbertyp användas. Svalt vatten sprutasin i en fyllkroppsbädd och möter där de heta rökgaserna. När rökgaserna kyls frigörs energi genom attvattnet i rökgaserna övergår från ångfas till vätskefas, energi som t.ex. kan användas för att värmafjärrvärmenätets returledning. Det här arbetet har utförts på uppdrag av Hifab DU-teknik som det senaste året har utfört studier ochberäkningar på rökgaskondenseringen vid Kraftvärmeverket Torsvik vilket har lett till förbättradeffektivitet. Genom simuleringar och beräkningar i bl.a. Matlab har författarna till den är rapportenförsökt verifiera de siffror för optimalt kondensatflöde som DU-teknik beräknat samt tittat på hur anläggningen påverkas av förändrade flöden och temperaturer i fjärrvärmereturen. En stor del av arbetet har legat i att förstå teorin kring värmeväxlare samt energi i fuktig luft på djupet.Det teoretiska ramverket vi satt upp kan ses som en grundlig introduktion till ämnena och en fördjupningav det vanliga kursinnehållet under Högskoleingenjörsutbildningen i maskinteknik vid Linköpingsuniversitet. Målet med det förberedande metodarbetet har varit att hitta uttryck för de olika temperaturerna ianläggningen som gör det möjligt att simulera förändringar i anläggningen. Modeller har tagits fram för attmed hjälp av de ingående temperaturerna i en värmeväxlare kunna simulera och beräkna de utgåendetemperaturerna givet olika massflöden. Modellen har visat sig fungera väl för värmeväxlaren som ärkopplad mot fjärrvärmenätet. Vid beräkningarna av temperaturer ut ur fyllkroppsbädden har två metodertestats. Författaren har studerat vad som händer om kondensattemperaturen ut ur fyllkroppsbädden sättstill daggtemperaturen för rökgaserna. Försök har också gjorts att betrakta fyllkroppsbädden som en sortsvärmeväxlare. Resultatet av författarnas beräkningar av kondensatflöde avviker till viss del från DU-tekniks beräknadekondensatflöden för ändrad pannlast i anläggningen. För att helt hamna på samma resultat behövde denvarma kondensattemperaturen anta en något högre temperatur än enbart daggtemperaturen. Antagandetär rimligt att göra men i vilken storleksordning är svårt att dra några slutsatser kring. Vad gäller metoden med att betrakta fyllkroppsbädden som en värmeväxlare finns där både framgångaroch brister. Framgångarna ligger i att trenden för de olika temperaturerna tycks stämma överens med denteori som författarna har lagt fram för värmeväxlare och vad som händer när de olika flödena går upp ochner i en värmeväxlare. Bristerna ligger dock i att metoden ej tar hänsyn till den värme som frigörs vidkondenseringen utan bygger helt på att medierna i bädden ej genomgår fasomvandlingar. Två viktiga förslag på fortsatt arbete lyfts fram i slutet av rapporten. Författarna ser dels att man iframtiden studerar möjligheten att betrakta fyllkroppsbädden som två separata värmeväxlare där de torrarökgaserna möter en delström av kondensatet och fukten i rökgaserna möter en annan delström avkondensatet. Vidare framförs en önskan om att man i framtiden testkör rökgaskondenseringen vid olikakondensatflöden under en längre tid för att uppnå stationära förhållanden i temperaturerna vilka senarekan användas för att ta fram matematiska uttryck för vad som händer med de utgående temperaturerna utur fyllkroppsbädden när kondensatflödet förändras eller när den ingående temperaturen tillfyllkroppsbädden ökar eller minskar. / When burning fuels with high water or hydrogen content, much of the combustion energy follows themoist air that leaves the chimney at the plant. A common example is the combustion of wood fuel orhousehold waste in CHP-plants. In order to increase the plant's efficiency and at the same time clean theair from sulfur dioxide and metals, a flue gas condensation of scrubber-type can be used. Cool water isinjected into a filling bed and meets the hot flue gas. When the flue gases are cooled, energy is released bythe water in the flue gases when vapor turns into liquid form, energy that can be used e.g. to heat thedistrict heating network's return line. This work has been carried out on behalf of Hifab DU-teknik, which in the past year has carried outstudies and calculations of the flue gas condensation at the Torsvik CHP plant, which has led to improvedefficiency. Through simulations and calculations in Matlab, this report tries to verify the optimalcondensate flow calculated by DU technology and study how the plant is affected by changed flows andtemperatures in the district heating network’s return line. The authors of this work have put a lot of effort into understanding the theory of heat exchangers andenergy in moist air in depth. The theoretical framework we set up can be seen as a thorough introductionto the subjects and an in-depth study compared to the usual course content during the Bachelor's degreeprogram in mechanical engineering at Linköping University. The goal of the preparatory method work has been to find expressions of the different temperatures inthe plant that make it possible to simulate changes in the plant. Models have been developed to be able tosimulate and calculate the outgoing temperatures given different mass flows using the ingoingtemperatures in a heat exchanger. The model has proven to work well for the heat exchanger, which isconnected to the district heating network. In the calculations of temperatures out of the filling bed, twomethods have been tested. The authors’ has studied what happens if the condensate temperature out ofthe filling bed is set to the dew temperature of the flue gases. Attempts have also been made to considerthe filling bed as a kind of heat exchanger. The result of the authors' calculations of condensate flow differs to a certain extent from the DU-teknik’scalculated condensate flows during a changed boiler load in the plant. To end up at the same result, thehot condensate temperature needed to take a slightly higher temperature than the dew temperature. Theassumption is reasonable to make, but it is difficult to draw any conclusions about the magnitude. Regarding the method of considering the filling bed as a heat exchanger, there are both successes andshortcomings. The success lies in that the trend for the different temperatures seems to be in line with thetheory that the authors have presented for heat exchangers and what happens when the massflowsincrease or decrease in a heat exchanger. However, the shortcomings lie in the fact that the method doesnot take into account that heat is released during the condensation, but is based entirely on the fact thatthe fluid in the filling bed do not undergo phase transformations. Two important proposals for continued work are highlighted at the end of the report. It would beinteresting to study the possibility of considering the filling bed as two separate heat exchangers, where thedry flue gases encounter a partial current of the condensate and the moisture in the flue gases meetsanother partial current of the condensate. Furthermore, a desire is made to test the flue gas condensationin the future at different condensate flows for a longer period of time in order to achieve stationaryconditions in the temperatures. The data can later be used to produce mathematical expressions of whathappens to the outgoing temperatures of the filling bed when the condensate flow changes or when theingoing temperature of the filling bed increases or decreases.

Norska pappersmassaindustrin Norske Skog Saugbrugs AS använder flera olika biobränslen i en bränslemix vid produktion av ånga för internt bruk. Biobränslen visar stora variationer i asksammansättning och producerad askmängd, varför syftet var att studera dessa i förhållande till bränslemixen, via en statistisk analys av Saugbrugs befintliga data. Rökgaserna från förbränningen renas med ett elektrofilter med tre avskiljningsfält för askstoftet, och en teori om fraktionering av aska från de olika fälten vad gäller innehåll av ekotoxiska metaller fanns. Provtagning, analys av partikelstorlek och laboratorieanalys av askstoft i rökgasen samt aska avskilt av de olika fälten i elektrofiltret var därför motiverat. Förbränningen som helhet alstrar stora mängder aska som sedan deponeras. En undersökning av alternativa användningsområden i enlighet med myndighetskrav för aska gjordes baserat på resultaten från den statistiska analysen och de fyra provuttagningarna. Att statistiskt sammanföra bränslena i en varierande bränslemix med asksammansättning gav litet resultat, men bekräftade att stora variationer finns. Askmängden varierade till följd av vilka bränslen som eldades, snarare än mängden bränsle. Det ackrediterade laboratoriet hade använt sig av två olika analysmetoder vars resultat visade olika koncentrationer för vissa ämnen. Multivariat dataanalys tyder på att koncentrationerna var likvärdiga mellan den gamla och den nya metoden, därmed berodde koncentrationsförändringen inte på Saugbrugs förbränning eller bränslemix. Den befintliga askan innehåller höga koncentrationer av arsenik, bly och krom, och är inte direkt lämplig för alternativ användning. Innehållet av ekotoxiska metaller beror troligtvis främst på förbränning av RT-flis, men till viss del även slam och eget avfall. Mikroskopisk analys av askproven visar att partikelstorleken minskar ju längre in i rökgasreningen askstoftet kommer, och kemisk analys visar en tydlig fraktionering mellan de olika fälten där halten ekotoxiska metaller ökar med minskande partikelstorlek. Askan i de två sista fälten innehåller kritiska koncentrationer av ekotoxiska metaller. Askan uppfyller därmed inte myndighetskrav för skogsspridning eller liknande, och särskilt arsenikkoncentrationen är mycket hög. Saugbrugs aska måste fraktioneras eller behandlas om den skall användas. Fraktionering av aska för olika ändamål kan vara möjligt, men variationer kan förekomma och bör beaktas. Lämpligast vid alternativ användning är att späda askan eller en askfraktion med en annan aska, eller kalk. / The Norwegian paper pulp industry Norske Skog Saugbrugs AS combusts a variety of biofuels in a fuel mix, producing steam for internal use. Biomass is often associated with large variations in ash composition and produced ash quantity, thus the aim was to study these in relation to the used fuel mix through a statistical analysis of Saugbrugs existing data. Flue gases from the combustion are purified with an electrostatic precipitator (ESP), which consists of three fields for ash trapping. Other studies have shown that fractionation of ash from the different fields regarding the content of ecotoxical metals is possible; therefore the study also included sampling, particle size analysis and chemical analysis of samples from ash in the flue gas and ash from the three fields in the ESP respectively. The combustion produces large amounts of ash which is landfilled. An investigation of alternative uses in accordance with regulations for ash was made based on results from the statistical analysis and the four ash samples. The statistical analysis of the fuel mix in relation to the ash composition yielded little results, but showed that large variations exist. The produced ash quantity also varied due to the type of fuel used, rather than how much fuel is combusted. The existing data was based on different analytical methods at the accredited laboratory resulting in different substance concentrations. With multivariate analysis it was concluded that the different concentrations are equivalent between the old and the new method, thus the change is not due to Saugbrugs combustion or fuel mix. The ash contains high concentrations of arsenic, lead and chrome, and is not directly suitable for alternative use. The content of ecotoxic metals in the ash is mainly due to combustion of demolition wood, but also to sludge and waste in some extent. Analysis of the samples show that particle size decreases as the ash moves further in the flue gas purification process, and a distinct fractionation between the different fields where the content of ecotoxic metals increase with decreasing particle size. The ash collected in the two last fields therefore contains critical concentrations of ecotoxic metals. The ash does not meet the requirements regarding forest spreading or similar, and the concentration of arsenic is particularly high. Saugbrugs ash must be fractionated or treated if it is to be used alternatively. Fractionation of ash for various purposes might be possible, although variations may occur and must be considered. The most suitable approach is to dilute the ash or ash fraction with another ash, or lime.

Företaget Againity AB har planer på att driftsätta avfallsförbränningsanläggningar i områden av världen där avfallsförbränning inte är särskilt vanlig. Againity står därför inför utmaningen att rena rökgaserna till godkända nivåer. För att göra detta krävs först och främst en kartläggning över förbränningstekniker, föroreningsemissioner och de olika utsläppskrav som finns. Vidare utvärderas vilka rökgasreningstekniker som är bäst lämpade för avfallsförbränningsanläggningar i de områden som Againity vill vara verksamt i. Genom att förbränna avfall i en förbränningsanläggning finns förutsättningar att rent förbränningstekniskt minska utsläppen av föroreningar. I en eldstad där förbränningen sker i kontrollerade former kan en önskad temperatur uppnås med hjälp av optimal lufttillförsel. Med kombinationen av en temperatur kring 800 – 1100 ºC och en uppehållstid på minst 2 sekunder kan fullständig förbränning av bränslet uppnås och utsläppen av miljöbelastande ämnen kan reduceras kraftigt. Föroreningar har undersökts baserat på de lagstiftningar som finns för utsläppsbegränsningar. En av dessa är svaveldioxid, som bidrar till försurning av vatten och mark. En annan är dioxiner, som genom biomagnifikation är skadliga för människor och djur. För att uppnå maximal reduktion av föroreningar används kombinationer av olika rökgasreningstekniker. Stoftbundna partiklar kan avskiljas ur rökgaserna med hjälp av olika slags filter, medan sura gaser måste reagera med ett annat ämne för att kunna fångas upp eller avskiljas på annat sätt. Kväveoxider avskiljs inte på samma sätt som de tidigare nämnda föroreningarna, utan reduceras istället med en reaktant som bildar en harmlös gas. Tack vare att data finns angående avfallsfraktioner, har teoretiska halter av vissa ämnen i rökgaserna beräknats. Företaget Testos mätningar vid avfallsförbränningsanläggningar har använts för andra föroreningar. Efter jämförelse med utsläppskrav för olika regioner har rekommendationer av lämpliga röksgasreningstekniker presenterats. Dessa förslag på rökgasreningsanläggningar har tagits fram ur ett miljö- och ekonomiperspektiv. Vi har kommit fram till att fullständig förbränning är en grundläggande princip som verksamhetsutövare behöver lägga stort fokus på. Gemensamt för alla våra anläggningsförslag har varit det elektrostatiska filtret, som vi tycker bör implementeras vid alla förbränningsanläggningar. Vi rekommenderar också andra reningstekniker som skrubber och SNCR, men dessa metoder bör sättas i relation till den miljömässiga kravbild, de ekonomiska resurser som finns och infrastrukturens funktionalitet. / The company Againity AB has plans to apply waste incineration systems in regions where waste management is a major issue. To manage this Againity must take flue gas treatment in consideration. As flue gas treatment isn’t their area of expertise, a disquisition of combustion techniques, pollution and emission standards will be necessary. Henceforth can an evaluation of which flue gas treatment techniques that would be suitable for waste incineration plants in the regions where the plants are intended to be. By incinerate waste in an incineration plant there is good conditions to obtain a less polluted flue gas just by using good combustion techniques. In a plant where you can control the combustion, a certain desired temperature can be achieved by injecting the right amount of air. The combination of a temperature around 800 – 1100 °C and a residence time of at least two seconds, result in complete combustion of the waste and emissions of environmental pollutants will be reduced. Based on emission standards, certain pollutants have been evaluated. One of those pollutants is sulphur dioxide, which contribute to acidification of earth and water. Another relevant pollutant is dioxins, which is harmful for humans and animals due to its capability of biomagnification. To acquire as clean flue gas as possible several flue gas treatment techniques should be applied in combination. By using filters in general, dust and particles bound in dust can be separated from the flue gas. As for acidic gases, these must react with another substance first to be separated. Nitrogen oxides however cannot be separated from the flue gas as the recently mentioned pollutants can, they can only be reduced by reacting with a reducing agent to form harmless gases. Thanks to available data concerning waste fractions, theoretical values of some pollutants in flue gases has been calculated. Emission measurements at waste incineration plants made by the company Testo, has been used for other pollutants. Calculated and measured values has been compared to the emission standards of Vietnam and the European Union and depending on the outcome of the comparison, suggestions of flue-gas techniques has been presented. Different suggestions of flue-gas systems have been presented depending of economic resources and to what extent the emissions should be reduced. Our conclusion is that complete combustion is a fundamental factor that operators must focus on. Electrostatic precipitator is a flue-gas technique that all our suggestions have in common and is a technique that we strongly recommend. We also recommend other flue-gas techniques such as scrubber and SNCR, but these methods are not always necessary. Planning of advanced flue-gas treatment needs consideration of the environmental requirements, the economic resources available and the functionality of the infrastructure.

På SCA Östrands massafabrik i Timrå produceras två olika typer av pappersmassa,blekt sulfatmassa och kemitermomekanisk massa (CTMP). Idag produceras ungefär 430 000 ton blekt sulfatmassa och 95 000 ton CTMP per år. Just nu pågåren om- och nybyggnation av sulfatmassalinjen inom projektet Helios. Målet med projektet är att under 2018 ta i drift en fabrik med en kapacitet att producera 900 000 ton blekt sulfatmassa per år. I och med utbyggnaden har fabriken fått en ny miljödom (som ett resultat av verksamhetstillståndsansökan) med villkor attförhålla sig till. I miljödomen presenteras ett antal olika villkor; utredningsvillkor, utsläppsvillkor och riktvärden. Ett av villkoren är ett utredningsvillkor som gäller utredning av rökgasreningstekniken SNCR (selektiv icke-katalytisk reduktion) för att rena rökgaserna från fabrikens ångproducerande enheter, barkpannan (ÅP1)och sodapannan (SP6), från NOx. Syftet med examensarbetet var att i ett första steg i utredningen av utredningsvillkoret undersöka möjligheterna till att använda SNCR som rökgasrening på ÅP1 för att rena rökgaserna från NOx. För att utreda möjligheterna att använda SNCR på ÅP1 gjordes temperaturmätningar av rökgaserna i pannans övre del och en temperaturprofil över pannan bestämdes. Vidare undersöktes olika metoder av SNCR och andra sekundära rökgasreningsmetoder i en litteraturstudie och i en undersökning av marknaden som bland annat innehöll referensbesök på anläggningar med olika SNCR-system.En grov kostnadsmässig analys genomfördes också genom att beräkna teoretiskautsläppsmängder för de nya förutsättningarna efter Helios, NOx-avgiften och kemikalieförbrukningen i ett hypotetiskt fall där SNCR installeras. Under de förutsättningar som temperaturmätningarna gjordes framkom det att det inte är möjligt att använda sig av SNCR för att reducera NOx-utsläppen från ÅP1. Mätningarna visade dock att det är möjligt att använda SNCR som reningsmetod vid laster högre än 72 ton ånga/h om det finns ett linjärt samband mellan last(ton ånga/h) och rökgastemperaturen.

Detta arbete behandlar hur ett Siemens PLC system konstrueras och programmeras för att automatisera rengöringen av textilslangar vid rökgasrening. Det gjordes genom att undersöka kravsammanställning och utforma systemet därefter. För systemet togs kopplingsscheman fram, programmering av virtuell PLC och HMI gjordes. Systemet simulerades sedan med framgång. Alla funktioner har inte utvecklats men de viktigaste kraven är uppfyllda. Detta ledde till slutsatsen att det är möjligt att göra ett Siemens baserat PLC system för automatisering av rökgasrening. / <p>Presentation via ZOOM</p>

EU har beslutat om ett nytt direktiv som innebär hårdare krav för mellanstora förbränningsanläggningar. Detta direktiv innebär hårdare utsläppskrav och när dessa nya gränser skall efterföljas 2025 eller 2030 är Mälarenergi ett företag som kommer att drabbas. Detta arbete har gått ut på att ta reda på vad detta direktiv kommer att få för konsekvenser för Mälarenergis 24 stycken spetslastpannor. Arbetet har gått ut på att sammanställa befintliga underlag för att kunna besvara frågan om vad direktivet kommer att få för inverkan. Direktivet behandlar stoft, NOx och SOx och där mätningar tidigare har genomförts har de granskats. Utredningen har kunnat visa på att av dessa 24 pannor är det 2 pannor som ej kommer klara gränsvärdena för stoft. På dessa två pannor har ytterligare mätningar genomförts och resultatet har verifierats. Dessutom genomfördes en gasanalys av ett Fourier transform infrared spectroscopy av en panna samt en energibalansberäkning. Det finns olika metoder för att minska stoften på dessa pannor men de varierar i pris. Exempel på detta är att installera elektrofilter eller slangfilter, men kostnaden uppgår till över 800 000kr i investeringskostnader. Ett alternativ är ett additiv som heter Kaolin, där undersökningar har visat att till en kostnad av ca 45000 kr per år torde stofthalten kunna minskas till under gränsvärdena. En energibalansberäkningen har genomförts och visar på att pelletspannan i Kungsör har en verkningsgrad på 91% vilket stämmer överrens med vad leverantören anger. / This thesis work was initiated because of the EUs new MCP-directive that puts pressure on plants for heat and power production with an maximum input effect from 1 to 50 MW. Mälarenergi is one of the companies that are going to feel the pressure of this new directive. When the directive becomes Swedish law and the new limits are set to be followed, in 2025 or 2030, the allowed emissions for NOx, SOx and dust will be a lot stricter than they are today. This thesis has studied all the 24 different peak-load-boilers that the company has and tried to figure out which of these boiler will be having problem with the new directive. Information about the different plants has been gathered and summarized, previous measurements checked and where more information was needed, own measurements have been conducted. The conclusion is that two boiler will not fulfill the demands in regards of dust emissions. These results has been checked using own measurements of dust and also analyzing the gas using an Fourier transform infrared spectroscopy. The costs for improving the dust cleaning has been summarized and it starts at 800 000 SEK for a textile filter or even more for an electrofilter. There is a possibility to add Kaolin to the fuel at an expense of 45 000kr per year. However this method has never been tried in large scale.

Kemcyklisk förbränning (CLC) involverar en icke komplex separation av den bildade koldioxiden (CO2) efter förbränningen eftersom syret (O2) överförs till bränslet via en syrebärare som cirkulerar mellan luft- och bränslereaktorn. Eftersom O2 separeras effektivt från kvävgasen (N2) i luftreaktorn, erhålls en produkt gas som till majoriteten består av CO2 och vatten (H2O). Detta resulterar således i mindre komplexa och energi-krävande rökgasreningssystem. Vid förbränning av biomassa inom kemcyklisk förbränning kan negativa CO2 utsläpp erhållas om den producerade CO2 gasen infångas och slutförvaras exempelvis i geologiska formationer. Den infångade CO2 gasen måste för att uppfylla stringenta reningskrav för att undvika diverse konsekvenser relaterade till transportkedjan och slutförvaringen. Förutom CO2 och H2O, kommer den genererade rökgasen från CLC innehålla mindre mängder av biprodukter som kväveoxider (NOx), svaveloxider (SOx) och övriga kontaminanter som behöver att reduceras ned till ppm nivåer för att möta reningskravet på CO2 gasen. På grund av en ofullständig förbränning i CLC erfordras en efterförbränningskammare med en extern tillsats av O2 för att uppnå en fullständig förbränning. Det kan därför förväntas att överskotts-O2 kommer att finnas i den utgående gasen efter post oxidationskammaren, som också behöver att renas ned till ppm koncentrationer. De föreslagna rökgasreningssystemen efter CLC involverar de mest konventionella rökgasreningssystem använda inom industrin idag. Till dessa tillhör bland annat elektrofilter (ESP), våt rökgasavsvavling (WFGD), selektiv katalytisk reduktion (SCR) och selektiv icke-katalytisk reduktion (SNCR) för kväveoxireducering. Två kylnings och CO2 förvätskningstekniker diskuteras i detta arbete: den förkylda Linde Hampson systemet och det kryogena destillationssystemet. Ett rökgasreningssystem har föreslagits för varje förvätskningsteknik. Bland de två föreslagna reningssystemen, enbart scenario 2 uppfyllde Northern Lights kravspecifikationen på CO2, med en reningsgrad på 99.998%. Denna studie anses vara unik då ingen litteratur rörande rökgasrening inom kemcyklisk förbränning var publicerad under skrivtiden av denna masteravhandling. / Chemical looping combustion (CLC) involves an inherent separation of carbon dioxide (CO2), since oxygen (O2) is transferred to the fuel via an oxygen carrier, circulating between the air and fuel reactor. With O2 being removed from nitrogen (N2) in the air reactor, a separate stream containing mostly CO2 and water (H2O) is produced in the fuel reactor, eliminating the need of expensive and energy-demanding gas separation technologies. The use of biomass as fuel in CLC may result in negative CO2 emissions if CO2 is captured and stored. The CO2 product gas must comply to certain purity levels depending on ways of CO2 transportation and where it will be stored. Besides H2O and CO2, the generated flue gas stream in CLC will also contain trace amounts of nitrogen oxides (NOx), sulfur oxides (SOx) and other contaminants, thus requiring a deep removal to ppm levels to comply with the stringent CO2 purity criteria for storage in saline aquifers in this work. Due to an incomplete combustion of fuel gases in CLC, an oxy-polishing step is required for a full conversion to gas products CO2 and H2O. Therefore, pure O2 is required for the oxy-polishing step. Some residual O2 will also be expected in the flue gas stream and needs to be reduced to ppm levels. The downstream treatment in CLC involves the best available gas processing technologies practiced commercially today, such as electrostatic precipitators (ESPs), wet flue gas desulfurization (WFGD), selective catalytic reduction (SCR) and selective non-catalytic reduction (SNCR). Two CO2 processing systems are discussed in this work; the precooled Linde Hampson unit and the Distillation Separation unit. For each CO2 processing unit (CPU), a flue gas treatment is proposed. Amongst the two proposed scenarios, scenario 2, could with highest certainty, produce a liquid CO2 stream with a purity of 99.998%, complying to the CO2 criteria set by the Northern Lights Project in Norway. At the time of writing this thesis, no other literature has been published assessing flue gas treatment and CPU alternatives in in bio-CLC.