No description available.

Energiåtervinning av avfall genom förbränning är en av de dominerande metoderna i Sverige för att reducera mängden avfall. I Sverige förbränns cirka 6 miljoner ton avfall årligen och detta genererade år 2019 16 TWh värme och 2 TWh elektricitet. Värmevärdens värmeverk Källhagsverket i Avesta producerade 185 000 MWh fjärrvärme från avfallsförbränning via deras avfallseldade rosterpanna 2019. Källhagsverket har under de senaste säsongerna haft problem med mängden kolmonoxid (CO) som bildats från avfallsförbränningen, då de har haft överträdelser av dygnsmedelvärdet av kolmonoxid. Projektets syfte var att undersöka hur en stabil förbränning kan uppnås genom att undersöka bidragande orsaker till ofullständig förbränning och projektets mål var att reducera mängden kolmonoxid som bildas från avfallsförbränningen. Vid projektets början bedrevs en litteraturstudie för att skapa bättre förståelse för förbränning och avfallsförbränning i rosterpannor. Resultatet från denna litteraturstudie visade att de faktorer som kunde bidra till höga mängder bildad kolmonoxid var bland annat rosterpannans bränslebädd, luftfördelningen i pannan och pannans tillförda luftmängd. Metoden som applicerades för projektet utgick från arbetssättet för försöksplanering. Försöksplaneringsmetodiken kan sammanfattningsvis beskrivas som ett samlingsbegrepp för ett arbetssätt för metoder som möjliggör att ta fram slutsatser och samband hos en process olika faktorer. Källhagsverkets rosterpanna undersöktes och driftdata från tidigare driftsäsonger analyserades med hjälp av statistiska analyser i form av enkel linjär regressionsanalys och multipel linjär regressionsanalys. Resultatet från de statistiska analyserna visade att luftfaktorer såsom luftflöden och luftfördelning hade signifikans för mängden bildad kolmonoxid av pannan. Flertalet olika försök genomfördes för att identifiera faktorer som påverkade förbränningen, bildningen av kolmonoxid och pannans begränsningar. Försöken utfördes bland annat för att testa olika luftfördelningar hos pannan, ändra mängden tillförd torkluft och rosterhastighetsfördelningar. Efter dessa initiala försök bedrevs två större försök, ett 2-faktorförsök och ett försök där pannans sekundärluft fick reglera på syrehalten i stället för kolmonoxidmängden i rökgaserna. 2-faktorförsöket genomfördes där tre faktorer ändrades från en låg nivå till en hög nivå. Faktorerna var syrehalten i rökgaserna, sekundärluftsfördelningen mellan övre och nedre sekundärluftsregistret och sekundärluftsregleringen mellan främre och bakresekundärluftsregistret. Resultatet från de genomförda försöken visade att de signifikanta faktorerna för den bildade kolmonoxiden var syrehalten i rökgaserna, sekundärluftsfördelningen och primärluftsmängden hos torkzonen (roster 1) och förbränningszonen (roster 3). Resultatet visade även att kolmonoxidmängden och mängden kväveoxid kunde reduceras om sekundärluftsregleringen reglerade på syrehalten i rökgaserna i stället för kolmonoxiden. När sekundärluften reglerade på syrehalten reducerades mängden kolmonoxid med cirka 30 % och mängden kväveoxid reducerades med cirka 15 %. Det som gav mest effekt under projektet var att låta sekundärluften reglera på syrehalten (O2) i stället för kolmonoxiden (CO). Detta gav en kolmonoxid-minskning med cirka 30 % och reducerade även kväveoxid-utsläppen (NOx) med 15 %. Följande rekommendationer gavs för att reducera mängden bildad kolmonoxid: sekundärluftsreglering bör ske via syrehalten för att reducera mängden kolmonoxid och kväveoxid. minska luftöverskottet till nivåer med syrehalt på cirka 5,5 % – 6,0 %. Nyckelord: avfallsförbränning, rosterpanna, försöksplanering. / Energy recovery of waste via waste incineration is one of the dominant methods in Sweden for reducing the amount of waste. In Sweden, approximately 6 million tonnes of waste are incinerated annually and in 2019 this generated 16 TWh of heat and 2 TWh of electricity. Värmevärden’s heating plant Källhagsverket in Avesta produced 185 000 MWh of district heating by waste incineration from their waste-fired grate boiler in 2019. In recent seasons, Källhagsverket has had problems with the amount of carbon monoxide (CO) formed from waste incineration, as they have violated the daily average value of carbon monoxide. The aim of the project was to investigate how a stable combustion can be achieved by investigating contributing causes of incomplete combustion and the project’s goal was to reduce the amount of carbon monoxide formed from the waste incineration. At the beginning of the project, a literature study was conducted to create a better understanding of combustion and waste combustion in grate boilers. The results from this literature study showed that the factors that can contribute to high amounts of carbon monoxide were, among other things, the fuel bed of the boiler, the air distribution in the boiler and the amount of air supplied to the boiler. The method applied to the project was based on the experimental design approach. The experimental planning methodology can in summary be described as a collective concept for a way of working regarding methods that makes it possible to draw conclusions and relationships between different factors in a process. Källhagsverket’s grate boiler was examined and operating data from previous operating seasons were analysed using statistical analyses in the form of simple linear regression analysis and multiple linear regression analysis. The results of the statistical analyses showed that air factors such as air flows and air distribution was significant for the amount of carbon monoxide formed in the boiler. Several different experiments were performed to identify factors that affected the combustion, the formation of carbon monoxide and the limitations of the boiler. Attempts included testing different air distributions at the boiler, changing the amount of drying air supplied and grate speed distributions. After these initial experiments, two larger experiments were conducted, a 2-factor experiment and an experiment where the boiler’s oxygen content operated as a the setpoint for the secondary air instead of the amount of carbon monoxide in the flue gases. The 2-factor experiment was carried out where three factors were changed from a low level to a high level and these factors were the oxygen content in the flue gases, the secondary air distribution between the upper and lower secondary air register and the secondary air distribution between the front and rear secondary air register. The results from the experiments showed that the significant factors for the carbon monoxide formed were the oxygen content in the flue gases, the secondary air distribution and the primary air flow of grate 1 and grate 3. The results also showed that the carbon monoxide content and the amount of nitric oxide could be reduced. When oxygen content operated as the setpoint for the secondary air the amount of carbon monoxide was reduced by about 30 % and the amount of nitric oxide was reduced by about 15 %. What resulted in the best results during the project was to let the oxygen content (O2) operate as the setpoint for the secondary air instead of carbon monoxide (CO). This resulted in a carbon monoxide reduction of about 30 % and also reduced nitric oxide (NOx) emissions by 15 %. The following recommendations that were given to reduce the amount of carbon monoxide formed: secondary air control should be done via the oxygen content to reduce the amount of carbon monoxide and nitric oxide. reduce the excess air to levels with an oxygen content of about 5.5 %. Keywords: waste combustion, grate boiler, design of experiments.

No description available.

Global energy demand is predicted to rise in the coming decades, necessitating a shift to renewable energy sources to mitigate greenhouse gas emissions. However, due to the inability to supply renewable energy around the clock, it is estimated that only by adding an important technology, carbon capture and storage (CCS), it could be possible to reduce 80% of the 1990s greenhouse gas emissions. CCS aims to reduce anthropogenic carbon emissions by capturing CO2 from flue gases, transporting, and permanently storing or reutilizing industrially. The CCS approach includes three technologies: post-combustion capture, pre-combustion capture, and oxyfuel combustion, with the latter being the emphasis of this thesis. Based on the case study of Mälarenergi’s Refused-derived waste-fired CHP plant, this thesis investigates the viability of converting existing non-fossil fueled CHP plants to oxyfuel combustion. A thorough technical investigation based on analyzing the impact of oxyfuel combustion on system performance was conducted through system modeling using a process simulator, Aspen plus. The model in this thesis considers the development of an air separation unit (ASU), a CHP plant, and a cryogenic CO2 purification unit (CPU). All of which are validated through calibration and comparison with real-world data and similar work. To investigate the influence of employing oxyfuel combustion on the generation of both heat and electricity, two different scenarios were comprised, including recirculating flue gas before and after flue gas condensation. In addition, an analysis of the oxygen purity was conducted to assess the most optimal parameters with the least impact on system performance. Moreover, a detailed eco- nomic assessment comprising the costs of integrating oxyfuel combustion was also conducted. The findings of this thesis show that integrating waste incineration CHP plants with oxyfuel combustion for CO2 capture entails promising features under the condition of 97% oxygen purity and a flue gas recirculation system taking place after flue gas condensation. This is owing to (i) modest imposed energy penalty of approximately 8.7%, (ii) high CO2 recovery ratio, around 92.4%, (iii) total investment cost of approximately 554 M$ during a 20-year lifetime, and (iv) cost of captured CO2 of around 76 $/ton. Aside from system modeling, this thesis pre- sents an overview of the current state-of-the-art technology on the different separation and capture mechanisms. It is important to highlight that the goal of this thesis is not to provide a comprehensive review but rather to present an overall picture of the maturity of the different mechanisms. The findings point to the cryogenic separation mechanism as the most mature technology for both oxygen production and capturing of CO2 during oxyfuel combustion.

The thesis describes the development of a computational tool that allows sophisticated analysis and design of flue gas cleaning technologies for thermal treatment of waste. The assessment of a technological composition of the process in terms of energy consumption, temperature of the flue gas stream and ensuring the fulfilment of emission limits allows estimating the influence of flue gas cleaning system on parameters of an up-to-date waste incinerator. The work is based on an already created computational system. Its output will be integrated into a software system with a user-friendly interface. Creation of the computational system is based on the performed research in the given area. The work presents sets of operational values and relationships describing current technologies used to reduce harmful emissions in the flue gas from thermal treatment of waste.

Samtidigt som världens energiproduktion till stor del baseras på förbränning av fossila bränslen behandlas enorma mängder avfall genom deponering. Ökad energiåtervinning av avfall kan bidra till att minska världens utsläpp av växthusgaser. Då avfall bör ses som en resurs är det dock viktigt med en effektiv energiåtervinning. Förbränning i fluidbäddspanna möjliggör god förbränning och hög verkningsgrad men kräver ett finfördelat avfall med lågt innehåll av inert (icke brännbart) material, så kallat RDF. Därför behöver avfallet beredas innan förbränning. En effektiv och välfungerande beredning av avfallsbränsle möjliggör resurseffektiv avfallshantering av utsorterade fraktioner samt effektiv förbränning genom hög bränslekvalitet. Mälarenergis panna 6 på kraftvärmeverket i Västerås är en avfallseldad CFB-panna med bränsleeffekt på omkring 170 MW, vilket motsvarar omkring 50 ton avfall per timme. På den tillhörande bränsleberedningen produceras avfallsbränsle, RDF, i tre beredningslinjer genom att avfallet krossas och olika typer av inert material avskiljs och bildar rejekt från anläggningen.  Magnetisk metall avskiljs med magnetavskiljare, icke-magnetisk metall avskiljs med virvelströmsavskiljare och en tungfraktion bestående av bland annat sten och glas avskiljs med vindsikt. Kvaliteten på avskiljningen är dock bristfällig vilket leder till högt innehåll av inert material i bränslet och högt innehåll av brännbart material i de avskilda fraktionerna. Dessa två problem orsakar kostnader och miljöpåverkan som skulle kunna minskas. Syftet med detta examensarbete var att undersöka vilka faktorer som påverkar avskiljningen av inert material från avfallsbränsle för förbränning i fluidbäddspanna samt ge förslag på åtgärder som kan leda till förbättrad avskiljning. Detta har undersökts genom en fältstudie på den aktuella bränsleberedningen. För att insamla kunskap om bränsleberedningsprocessen och problembilden genomfördes en kartläggning av avskiljningen. Utifrån detta identifierades faktorer som kan påverka avskiljningen. För att ytterligare undersöka vad som påverkar avskiljningsprocessen genomfördes ett antal provtagningar av avskiljningen. En anpassad metod för provtagning av kvaliteten på avskiljningen genom plockanalys togs fram. Sammanlagt genomfördes nio provtagningar under olika förutsättningar. En ny typ av vindsikt testades också för att undersöka hur en investering skulle kunna förbättra avskiljningen. Vindsikten testades utifrån två alternativ av placering. Utifrån resultatet av kartläggningen identifierades fem faktorer som tros påverka avskiljningen. Dessa faktorer är det inkommande avfallet och dess egenskaper, materialflödets storlek genom produktionslinjen, ojämnt materialflöde genom magnetavskiljaren, tillbakakastande turbulens i vindsikten och fastnande material på spjället i vindsikten. Resultatet från de genomförda provtagningarna av kvaliteten på avskiljningen bekräftar att det inkommande avfallet samt materialflödets storlek genom produktionslinjen tros ha stor påverkan på samtliga avskiljare. Då den nya typen av vindsikt testades för att placeras i beredningslinjen visades ingen utmärkande förbättring jämfört med de befintliga vindsiktarna. Då den testades som andra steget i en två-stegs vindsiktning visade däremot resultatet potential att uppnå förbättrad avskiljning. Resultatet visade att två-stegs vindsiktningen har potential att minska mängden tungfraktionsrejekt med cirka 30 – 50 %. Det inerta innehållet i utgående lättfraktion var dock 6 – 8 % vilket motsvarar en höjning av det inerta innehållet i den totala mängden RDF på cirka 0,5 procentenheter. Dock medför en två-stegs vindsiktning att mer material kan siktas ut i vindsiktarna i beredningslinjerna vilket därmed skulle kunna ge en minskning av den totala mängden inert material i RDF. Som slutsats dras att investeringen i ny vindsikt för att skapa en två-stegs vindsiktning skulle kunna ge förbättrad avskiljning. Den nya vindsikten kan med fördel efterföljas av ytterligare avskiljning eftersom mängden inert material i RDF är relativt koncentrerat där. Dock bör en vidare utredning om kostnader och besparingspotential genomföras innan investeringen kan föreslås som åtgärd. Två typer av enklare konstruktioner föreslås för att åtgärda tre av de faktorer som identifierats. En konstruktion för att jämna ut materialflödet innan magnetavskiljaren samt en konstruktion för att förändra luftflödet i vindsikten. Att minska materialflödet genom linjerna föreslås som en viktig åtgärd för att förbättra avskiljningen. Detta kan åstadkommas genom att fördela RDF-produktionen så jämnt som möjligt på produktionslinjerna samt att sprida ut produktionen jämnt över tid. Detta kräver en mer aktiv planering av produktionen samt minimering av stopptider. En viktig slutsats som har dragits är att det inkommande avfallet varierar kraftigt och har stor inverkan på avskiljningsprocessen. En åtgärd som föreslås för att ge förbättrad avskiljning är att en regelbunden kontroll och variation av processen bör införas. Detta föreslås ske genom uttag och kontroll av RDF och rejekt från beredningslinjerna tillsammans med en bedömning av det inkommande avfallet. Informationen bör sedan ligga till grund för ett beslut om hur processen ska styras för att säkerställa en stabil kvalitet på avskiljningen. / Energy recovery of waste got huge potential of decreasing the greenhouse gas emissions in the world. Combustion in fluidized bed boilers gives high resource efficiency but demands a comminuted fuel with low content of inert (non-combustible) materials, a so called refuse derived fuel (RDF).  A well-functioning separation process as part of the RDF-production allows efficient combustion as well as efficient treatment of the separated materials. The purpose of this degree project is to investigate what factors that influences on the separation of inert material from waste for combustion in a fluidized bed boiler and how the separation can be improved. This is investigated through a field study of a fuel-preparation plant in Sweden. The separation process has been examined visually and by experiments based on sampling and manual sorting of waste fractions. The results show five factors that are assumed to influence on the sorting. Three of them are suggested to be solved by simple constructions. One factor that shows to have a great impact is the input waste to the process which is varying to a large extent. A measure that is suggested to give improved separation is a recurrent check of the RDF quality and the reject quality. Combined with information about the input waste this should be basis for recurrent adjustments of the plant to achieve a more stable quality of the separation output. Another measure that is suggested is to decrease the size of the material flow through the production line. This is suggested since the size of the flow is assumed to have an important impact on the separation. The decrease can be achieved by more evenly distribute the production over time and over the production lines. This will though require a more active planning of the production and minimization of production stops. As part of the work a new wind sifter has also been tested.  The wind sifter show good potential of improving the separation if it would be installed to create a two-step wind sifting. However, since the investment of a new wind sifter implies a high investment, a study of the costs and saving potential is required before the investment can be suggested as a measure.

Studien gjordes som ett avslutande moment i den miljövetenskapliga utbildningen vid Malmö högskola. Ämnet valdes i samarbete med NSR i Helsingborg och syftade till att utreda restavfallets framtida innehåll av organiskt material i några nordvästskånska kommuner. Avfallet som inkommit till Filborna i Helsingborg kartlades med hjälp av en materialflödesanalys för att synliggöra materialflödena till och från samt inom anläggningen. Målet med studien var att undersöka om det även i fortsättningen kommer att vara bäst att behandla restavfallet biologiskt eller om det i större utsträckning kommer innehålla brännbart material och därmed kommer vara lämpligare att energiåtervinna restavfallet. På grund av det varierande antalet hushåll sin källsorterar organiskt material i de olika kommunerna var det en svårighet att göra en korrekt bedömning och resultaten grundades på antaganden om hur källsorteringsgraden kommer att förbättras framöver. Resultatet baseras på statistik från 2002-2006 och en prognos fram till och med år 2014 visar på att med dagens hastighet dröjer det ytterligare 19 år från 2014 innan restavfallet består enbart av brännbart material. Det sker hela tiden förbättringar på området i regionen vilket innebär att resultatet kan komma att variera mycket vilket också innebär att tidsprognosen kan komma att kortas ner med tiden. / The study was made as a final exam in Environmental Science at Malmö högskola. The subject was chosen in co operation with a few of the work force at NSR in Helsingborg and was aiming to investigate the future substance of organic waste in a northwest region in Skåne, Sweden. The waste which is taken care of at Filborna in Helsingborg was mapped out with a material flow analysis due to reveal the flows of materials to and from the construction. The aim with the study was to investigate whether the biological treatment still will be the most optimal solution in the future or if the solid waste will contain only flammable material and thereby the optimal solution will be energy recycling. Due to the varying amount of households which are sorting their organic wadte there were diffuculties to make correct estimates and thereby the results are founded on assumptions. The results are based on statistic material 2002-2006 and a forecast until 2014. They show that it will take another 19 years before the solid waste compound only flammable material. However recycling keeps improving and the forecast will shorten in time.