I Brista kraftvärmeverk i Sigtuna förbränns träflis och utsorterat avfall från hushåll och industri för att utvinna och exportera el och fjärrvärme. När rökgasen kyls ner, som en del av återvinningen av energi till fjärrvärmenätet, bildas rökgaskondensat. Direkt efter produktionen har kondensatet en temperatur av cirka 30 °C och innehåller höga halter av bland annat ammoniumkväve och vissa metaller. Efter rening av kondensatvattnet inuti verket efterpoleras det i en nyanlagd våtmark. Syftet med arbetet var främst att undersöka kvävereningen i våtmarken men även om riktvärden för utsläpp uppsatta av miljödomstolen efterlevs med avseende på total- och ammoniumkväve samt As och tungmetallerna Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Tl och Zn. Arbetet syftade även på att bestämma våtmarkens area, volym och uppehållstid, undersöka eventuella skillnader i vattenföring mellan in- och utlopp samt undersöka vattentemperaturens effekt på kvävereningen. För att undersöka reningen togs veckovisa prover i våtmarkens in- och utlopp under nio veckor under hela oktober och november 2014. Proverna analyserades med jonkromatografi för bestämning av nitrat-, nitrit- och ammoniumhalt. Vidare användes data från Fortum, som driver verket, för att undersöka halter av kväve och olika metaller i våtmarken. Höjdmätningar med avvägningsinstrument användes för att bestämma våtmarkens volym och GPS för att bestämma våtmarkens längd och area. Vattentemperaturmätningar i våtmarkens utlopp genomfördes med hjälp av en logger under en tvåmånadersperiod. Vattenföring ut ur våtmarken räknades ut med hjälp av nivådata från en pumpbrunn vid utloppet. Resultaten visade att halterna av alla de studerade ämnena i både egna prover och från Fortum klarade riktvärdena för utsläpp till recipient. Halterna var även låga i rökgaskondensatet som lämnade Bristaverket vilket tyder på att reningen inuti verket fungerar bra. Våtmarkens area uppmättes till 2300 m2 och volymen till 940 m3. Den beräknade vattenföringen ut var i genomsnitt cirka 100 m3/dygn högre än inflödet. Fel i beräkningsmodellen kunde dock inte uteslutas som orsak till skillnaden. Vid låga lufttemperaturer verkade våtmarken klara av att kyla betydligt högre temperaturer hos rökgaskondensat än vad som vanligtvis skickas ut från verket. Därför rekommenderas att Fortum undersöker möjligheterna för minskad kylning av rökgaskondensatet för att möjliggöra en ökad reningsgrad av temperaturberoende processer i våtmarken, så som kväveavskiljning. / At the Brista combined heat and power plant in Sigtuna, wood chips and municipal and industrial waste are incinerated to generate and export electricity and distric heating. When the flue gas is cooled as a part of recycling its energy for distric heating, condensate is formed. Directly after production, the flue gas condensate has a temperature of approximately 30°C and contains relatively high levels of ammonia and certain heavy metals. After treatment inside the plant, the condensate is post-treated in a newly constructed wetland. The main aim of the study was to investigate the nitrogen removal in the wetland but also if current guideline values for effluents established by the environmental court are fulfilled in regard to levels of total and ammonia nitrogen as well as As and heavy metals Cd, Co, Cr, Cu, Hg , Ni, Pb, Tl  and Zn. The study also aimed to measure the wetland area, volume and retention time, investigate differences in water flow between the inlet and outlet as well as study the effect of water temperature on nitrogen removal. Water samples were taken weekly for nine weeks in October and November 2014 in the inlet and outlet of the wetland. The samples were analysed for nitrate, nitrite and ammonium ions using ion chromatography. Data from Fortum, the company that runs the heat and power plant, were also used to study levels of nitrogen and metals in the wetland. An optical leveling instrument was used to calculate the wetland volume and GPS was used to calculate its length and area. Measurements of water temperature in the outlet of the wetland were conducted using a logger during a two-month period. Water flow out of the wetland was calculated using water level data from a pump well connected to the outlet. The results showed that the levels of the studied compounds in samples collected in this study and by Fortum were all below guideline values. The levels were also low in the flue gas condensate leaving the combined heat and power plant, indicating that the treatment inside the plant is working well. The area of the wetland was measured to 2300 m2 and the volume 940 m3. The calculated water flow out of the wetland was at an average approximately 100 m3/day higher than the inflow, but an error in the calculation model is a possible cause of the difference. At low air temperatures, the wetland showed a capacity of cooling significantly higher temperatures of the flue gas condensate than what is usually released from the plant. Because of this, Fortum is recommended to investigate the possibility of reducing the cooling of the flue gas condensate and thus enabling a higher efficiency of temperature dependent treatment processes in the wetland such as nitrogen removal.

Kvicksilver har länge varit ett populärt ämne i flertalet olika produkter på grund utav dess unika egenskaper. Detta har lett till en stor mängd av ämnet går att finna i olika produkter som förbränns i avfallsförbränning. Ämnet är dock väldigt farligt för djur och människor och därav är det av hög prioritet att utsläppen till luft minimeras. Att oxidera kvicksilver från dess elementära form Hg0 till Hg2+ anses vara av största vikt på grund utav att den senare är i högre graden enklare att rena från rökgaserna. Syftet med detta examensarbete var att se om kvicksilver förekommer i högre halt som Hg0 istället för Hg2+ i rökgaserna vid ändrade förhållanden av klor och svavel. Där den förstnämnda är olöslig i vatten och därav svårfångad i dagens reningssystem. Den kan dessutom existera i luft en längre tid och anses vara ett av de mer miljöfarliga ämnena i världen. Examensarbetet har gjorts tillsamman med Umeå Energi AB. För att nå en slutsats har en omfattande litteraturstudie gjorts om ämnet samt mätningar av kvicksilver i rökgaserna från avfallsförbränningsanläggningen Dåva 1 utanför Umeå. Mätningarna utfördes med och utan tillsats av extra svavel i form av bildäck. Analys har även utförts av innehållet i aska ifrån partikelfiltret samt överhettaren för att få en överblick huruvida dess innehåll kan ha gjort någon påverkan.  Mätningarna påvisade att svavel gjorde en påtaglig påverkan på mängden kvicksilver. Vid tillsats av svavel så gavs det indikatorer på att halten av Hg0 ökade. Den mest troliga anledningen till detta tros vara den ökade mängden SO3 som uppmättes i rökgaserna vid det tillfälle då extra svavel var tillsatt. Den ökande mängden kan sedan ha absorberats av de aktiverade kolet som tillsätts innan rökgasreningen, som annars skulle ha absorberat Hg0. Detta är inget slutgiltigt resultat och vidare undersökning är att rekommendera. En annan möjlig teori är att tillsatts av svavel ökar mängden Na2SO4 i filtret. Vilket kan leda till minskad NaCl i filtret som kanske är effektivare vid oxidation av Hg0 än HCl. Mätningarna gav även antydan om att nuvarande reningssystem fungerar bra även vid ökade halter kvicksilver i rågasen. Ökning av kvicksilver i rökgaserna som tros ha orsakats av svaveltillsatsen gav ingen ökning av kvicksilverutsläpp i luft. / For a long time, mercury has been a very popular to use in different kinds of products due to its unique properties. Which has led to a lot of different things containing mercury ends up in waste plants to be incinerated. Mercury are also considered to be one of the most dangerous substances and therefore emissions needs to be kept at minimum. Oxidizing mercury from its form Hg0 to Hg2+ is considered to be extremely important due to the later are easier to remove from the flue gas. The main objective with this thesis was to investigate if mercury would exist more in its elementary form Hg0 than its oxidized state Hg2+ in the flue gas when the ratio between sulfur and chlorine was changed. The former is insoluble in water and therefore difficult to remove from the flue gas with today’s cleaning facility’s. It is also considered one of the more dangerous substances in the world. The project was done in collaboration with Umeå Energi AB. The method that was used to explore this was measuring the mercury content of the flue gas from the waste fired boiler Dåva 1 outside Umeå. The measurement was done with and without extra sulfur added to the fuel in the form of car tires. An additional analysis was done on the ash from the fabricfilter and from the superheater to see if there was something there to give some clarity on why there would be any change in the amount of mercury. The measurement did indeed indicate that sulfur increases the amount of mercury in the flue gas. The main theory to why this has occurred was the increased amount of SO3, which could be found in the flue gas when extra sulphur was added. SO3 is then absorbed by the activated carbon that is added to the flue gas that should have absorbed Hg0 instead. However, this result is not conclusive and further studies needs to be done. Another possible theory to why this has occurred could be that the increase of sulfur could lead to more Na2SO4 in the particle filter. Which could have led to a decrease of NaCl in the filter that could perhaps be a more efficient oxidizing agent of Hg0 than HCl. Another thing that has been revealed is that the cleaning systems that is used today is capable of cleaning mercury from the flue gas even though the added sulfur caused an increase in the amount.

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.

The aim of this thesis is to describe the process of biomass gasification using gas simulating the composition of flue gas – a mixture of oxygen, carbon dioxide and water vapor. In the research part of the thesis the issue of gasification with the focus on fluidized bed gasification and the effect of the gasification medium used on the gasification process is discussed. In the practical part the thesis deals with the design, realization and evaluation of the experiment on a real device. The aim of the experiment is to determine the effect of the exact composition of the mixture of these three media on the gasification process and on the quality of the gas generated. The aim is to find the optimum composition for obtaining gas with the highest possible lower heating value, which contains as little tar as possible. At the end of the work, the results from the experiment are presented and described.

This master’s thesis deals with the design of heat recovery system from melting furnace waste gases. The first part is devoted to a brief description of heat exchangers, with the special importance being placed on the shell-and-tube heat exchanger. The second part contains a calculation of stoichiometric combustion, design of geometrical dimensions, calculation of pressure drops and power. At the end of the thesis there are various possibilities of utilization of the obtained waste heat and their basic economic assessment.

In the specified large combustion plant, fuel with a large content of sulfur is burned. The current desulfurisation method is not able to meet the new emission limits, therefore it is necessary to design an adequate desulphurisation method. The theoretical part of this diploma thesis contains a description of the legislation related to emission limits for large combustion plants and an analysis of individual technological methods of desulphurization together with a description of the relevant sorbents. The practical part of the work contains a design of dry conditioned sorption with the using of a calcium-based sorbent. The basic technological and structural design is designed together with the spatial solution and dispositional solution of the whole technology.

The aim of this thesis is to design a desulphurization device for the fluid boiler. In the fluid boiler, fuel with extremely high sulphur content is burnt and the combustion products are not desulphurized to the required level, therefore it is necessary to build a desulphurization device. The thesis consists of two parts – theoretical and practical. In the theoretical part I stated the emission limits of sulphur dioxide, elaborated possible desulphurization methods and described the sorbets suitable for desulphurization. In the practical part I chose a dry desulphurization method with fluid reactor, to which a dry sorbent on the basis of lime hydrate is dosed. For the required parameters, I designed the whole desulphurization equipment including cloth filters, all necessary silos and major components. It is a design proposal with a layout and a spatial model.

This thesis deals with a heat recovery steam generator for gas turbine. According to the given parameters of the flue and steam, thermal balance boiler was design and configuration of the heating surfaces. Furthermore, the parameters calculated in the thermal balance of the individual heat transfer surfaces designed and drawn in the drawing.

The aim of this thesis is to design a desulphurisation device for the pulverized coal boiler K3 in heating plant Olomouc. In this boiler, coal with sulphur content is burnt. Emissions SOx from the boiler output are much higher than the emission limits for SOx, which comes into force 1.1.2016. Therefore it is necessary to build a desulphurisation device, which will cause a significant reduction of SOx emissions and compliance with the emission limits. The thesis consists of two parts - theoretical and practical. The theoretical part states SO2 emission limits and describes various methods for flue gas desulphurisation. In the practical part I chose a semi-dry desulphurisation method with fluid reactor. It determines a stoichiometric amount of combustion air and determines the boiler efficiency. For the required parametres is given a calculation of desulphurisation, the design of some parts of the device and design arrangement.

This master’s thesis deals with the issue of design heat recovery steam generator. In the first part is realized calculation of stoichiometry and further the thermal balance of the boiler. The boiler was divided on the basis of thermal analysis in two heating surfaces that have been designed separately. The thesis also includes structural design and drawings of evaporator, economizer and their compilation.