Sammanfattning Medlemsländerna i FN enades om ett klimatavtal i Paris 2015. För att möta utmaningarna som klimatavtalet kräver behöver samhället en omställning från ett beroende av fossil energi. Förbränning av biobränslen har god potential att konkurrera ut fossila bränslen. Pellets av stamved har ett högt energivärde och har goda framtidsutsikter till att bli en stark konkurrent till fossilbaserad energi, främst för små- och mellanskalig värme- och kraftproduktion. För att göra pellets mer attraktivt på marknaden gäller det att den levereras med hög kvalitet, med fokus på energivärde, hållbarhet och avsaknaden av driftproblem vid förbränning. Härjeåns Energi i Sveg vill veta mer om driftproblemet slaggbildning och hur det kan undvikas genom åtgärder i hela kedjan från råvaruhantering till pelletsproduktion och förbränning. Det övergripande syftet med projektet var att kartlägga askrelaterade problem vid förbränning av träpellets i rosterpannor med fokus på sintring och slaggning samt att ge rekommendationer på åtgärder hur producenten och privatpersoner kan undvika sådana problem. Arbetet med detta examensarbete delades upp i två delar, dels en genomgång av forskningen på området, och dels en utredning av hanteringen hos Härjeåns Energi samt dess underleverantörer. Forskningsgenomgången genomfördes genom att läsa och sammanfatta den forskning som har bedrivits på området under de senaste 25 åren. Utredningen av hanteringen hos företaget och dess underleverantörer genomfördes med hjälp av tidigare gjorda analyser av pellets, råmaterial och slaggningsprov, samt intervjuer med personal på företagen. Resultatet av studien visade att den viktigaste faktorn som påverkar slaggbildning är halten av vissa askbildande element i bränslet, så som kisel, kalium, kalcium, natrium, magnesium, aluminium och järn i aska. Även askhalt, förbränningsteknik och förbränningstemperatur är betydande faktorer. Slaggningsbenägna ämnen härstammar ofta från olika typer av kontamineringar av råmaterial, i form av sand, jord och lera, vilket troligtvis är fallet för Härjeåns Energi. Resultatet visade även att asksmältstemperaturer hos råmaterial var konstant höga under sommarveckorna 2016, för att variera med flera lägre temperaturer under det resterande året. Den tillverkade pelletsen höll höga asksmältstemperaturer hela 2016, utom i oktober. Vad de lägre asksmältstemperaturerna hos Härjeåns Energi exakt beror på är svåra att svara på. Fler utredningar är i behov för att säkert fastställa orsaken. Det är upp till pelletsproducenten, underleverantörer av råmaterial och utrustningstillverkaren att minimera riskerna för slaggbildning och dess effekt på driften. Privatpersoner har små möjligheter att själva påverka förbränningsresultatet gällande slagg och sintring i sin förbränningsutrustning. / Abstract The member states of the UN have united behind a convention on climate change 2015, the “Paris agreement”. To face the challenges of a required conversion to renewable energy, the dependence of fossil fuels need to be drastically reduced. Combustion of biomass has a god potential to replace fossil fuels in many applications. Pellets made from stemwood has a high energy value and is a good candidate to replace fossil fuels in small and medium scale heat and power production. To make pellets more attractive on the market, the delivered pellets need to have high quality and enable low maintenance and operational problems during combustion. Härjeåns Energi in Sveg would like to know more about the ash related issues like slagging and sintering, and how it can be avoided be measures related to handling, pellet production and end use (combustion). The overall objectives of the present work was to identify ash related problems during combustion of wood pellets in heating boilers, focusing on sintering and slagging, and to provide recommendations on measures how to avoid such problems for producers and individuals. This work with the report was divided into two parts. The first part included a research review on the subject. The second part included an investigation of the handling by Härjeåns Energi and their subcontractors. The research review was carried out by reading the research, mainly in scientific peer- review papers from the last 25 years. The investigation of the handling was carried out by evaluating analysis data of pellets, raw material and slagg samples. The results showed that the most important factor that influence slag formation is the concentrations of certain ash forming elements in fuel, such as silicon, potassium, calcium, sodium, magnesium aluminum and iron. Also ash content, combustion technology and combustion temperature are of importance. Substances in the fuels that are associated with slagging tendencies originate mainly from different kinds of contaminations, e.g. sand, soil and clay. This is most likely the case for Härjeåns Energi. The results also showed that the ash fusion temperatures of the raw material ash where constantly high during the weeks of the summer 2016. The remaining weeks of the year showed more varying ash melting temperatures. The produced pellets from Härjeåns Energi 2016 had a high ash molting temperature during the year of 2016, except in October. The exact reason behind the relative low ash melting temperatures is difficult to point out specifically in this work, and need more careful investigations. Overall, it is the pellets producer, the subcontractors and the manufacturer of the heating devices that have the possibilities to develop product and measures which avoid or reduces slagging related problems. The end users (customers) have very small opportunities to influence the outcome of the combustion of pellets.

The EU waste hierarchy includes energy recovery facilities where waste is used as fuel in combined heat- and powerplants. When waste is incinerated can the thermal energy be used in for example, district heating networks and or electricity generation. The purpose of the degree project is to make a pre-study of Heat Management's system solution HISS, optimization of steam soot blowing at Mälarenergi's waste boiler. Waste is a heterogeneous fuel that typically contains a variety of substances such as alkali, chlorine and heavy metals that often contribute to fouling on heat transfer surfaces. These coatings reduce the efficiency of heat transferring surfaces such as superheaters. Cleaning by soot blowing using steam is done at regular intervals to maintain efficiency. Superheater cleaning on the Block 6 is done by retractable rotating soot blowers equipped with a nozzle from where steam is sprayed out at pressure of 25 bar. The blowers are inserted one at a time in a sequence, which means that they wait for the previous blower before the next one can enter. Steam is taken from the main process, which leads to reduction in load on the turbine and causes wear during the sweeping process due to the high impact force. This can lead to erosive damage and thinning of the material on the tubes, thus shortening the lifespan of the superheaters. The optimisation adjusts the soot sequence so that full steam pressure is used only in one direction of travel of the lance, this allows an overlapping soot sequence to be used and thus halves the time required for sooting. Analysis of shorter sooting time and reduced steam consumption based on production data and case studies has led to the following results. The energy consumption of the auxiliary power is reduced by 14.25 MWh per sweeping sequence and 7 115.5 MWh annually. The turbine can produce 2.51 MWh more electricity per sweeping as the time it runs at reduced load is reduced, totalling 1 254.39 MWh in one year. 24.03 tonnes of steam are saved per sweeping and 12 003 tonnes in one year. Payback time for the optimisation is 1.01 years based on an average spot price from Mälarenergi's budgeting from last year. Considering current electricity prices could the payback time be further reduced. The conclusion from the pre-study is that the optimisation as the investment is economically viable and has other positive benefits such as: steadier steam flow and reduced pressure surges. Wear and tear on superheaters are reduced as they are only sprayed with high pressure once instead of twice per sweeping sequence. / I EU:s avfallshierarki ingår energiåtervinningsanläggningar där avfall används som bränsle i förbränningsanläggningar. Vid förbränning utav avfall så kan den utvunna termiska energin användas exempelvis i fjärrvärmenät och- eller generering utav el. Examensarbetets syfte är att göra en förstudie på Heat managements systemlösning HISS, optimering utav ångsotning på Block 6 som är Mälarenergis avfallspanna. Avfall är ett heterogent bränsle som typiskt innehåller en mängd olika ämnen som alkali, klor och tungmetaller som ofta bidrar till att beläggningar bildas på värmeöverförningsytor. Dessa beläggningar försämrar ytors värmeöverförningsverkningsgrad på till exempel överhettare. Rengöring i form av ångsotning görs i jämna intervall för att hålla verkningsgraden uppe. Sotning av överhettare på Block 6 skes av en utdragbar, roterande sotlans utrustad med en dysa där ånga sprutas ut med 25 bars tryck. Lansarna körs in en åt gången i en sekvens vilket innebär att dem väntar på föregående lans innan nästa kan köras. Ångan som används tas från huvudprocessen vilket medför reducerad last på turbinen och dessutom uppstår slitage vid sotningen ty den höga anslagskraften. Detta kan leda till erosiva skador och förtunning utav godset på tuberna och således förkortas livslängden på överhettarna. Optimeringen justerar sot sekvensen så att fullt ångtryck används bara i ena färdriktningen av lansen, detta möjliggör att en överlappande sotsekvens kan användas och på så vis halveras tidsåtgången för sotningen. Analysen utav kortare sottidsåtgång samt minskad ångförbrukning baserat på produktionsdata hämtad från styrsystemet 800xA samt fallstudier har mynnat ut i följande resultat. Hjälpkraftens energianvändning minskas med 14,25 MWh per sotningssekvens och årligen 7 115,5 MWh. Turbinen kan producera 2,51 MWh mer el vid varje sotning då tiden som den körs med reducerad last blir kortare, totalt på ett år blir det 1 254,39 MWh. Vid varje sotning sparas 24,03 ton ånga och på ett år 12 003 ton. Återbetalningstiden för optimeringen blir 1,01 år baserat på ett medelspotpris från Mälarenergis budgetering från förra året. Med hänsyn till dagens elpriser förkortas återbetalningstiden ytterligare.   Förstudien rekommenderar optimeringen då dels är investeringen lönsam rent ekonomiskt, dels medför den andra positiva fördelar. Optimeringen med överlappande sotning skapar ett jämnare ångflöde, det reducerar tryckstötar som är skadliga. Slitage på överhettartuber minskas då dem bara besprutas med högt tryck en gång i stället för två gånger per sotningssekvens. Behovsstyrd sotning skulle kunna implementeras upp till 3 gånger per dygn utan att det skulle kosta mer mot dagsläget där man stora 1,5 gånger per dygn.