EU har som mål att år 2020 ha minskat utsläppen av växthusgaser med 20 % och ökat andelen förnyelsebar energi till 20 %. I Sverige är andelen fossilt bränsle som förbränns ca 30 %. Denna studie syftar till att utreda om termokemiskt behandlade biobränslen kan ersätta de kommersiella fossila bränslena. Resultatet har nåtts med simulering i programvaran Fuelsim och insamling av experimentella data. En simulering ska påvisa om syreberikning gynnar bränslena och experimentella data används för att se vilka problem som finns för respektive bränsle. Den biomassa som analyserats kommer från ett vedslag liknande gran eller tall som har genomgått processen mellansnabb pyrolys, torrefiering eller steam explosion. Ingen ekonomisk aspekt har tagits i beaktande vid utvärderandet av bränslena. Pyrolysprocessens produkt pyrolysvätska har flera utmaningar framför sig innan den kan ersätta befintliga oljor. Den är väldigt korrosiv, har en hög fukthalt och en kort lagringstid på sex månader. Pyrolysvätskan tycks gynnas av en syreberikning på 0,5 till 2 %. Pyrolyskoksen har potentialen att ersätta eller samförbrännas med kol i kolpulvereldadepannor. Pyrolysgasen innehåller en stor mängd CO2 vilket ger den ett lågt energiinnehåll. Både pyrolyskoksen och pyrolysgasen bör i första hand förbrännas i en fluidbäddspanna som är integrerad med pyrolysreaktorn eftersom pannanläggningen behöver värmen. Torrefieringsgasen är en biprodukt från framställningen av torrefierad biomassa. Problem med filtrering och kondensering av gasen medför att den bör sameldas med något annat bränsle för att återföra värmen till reaktorn. När den torrefierade biomassan pelleterats förbränns den lämpligast i storskaliga pannor såsom bubblande fluidbädd(BFB)-, eller cirkulerande fluidbädd(CFB)- eller rostpannor men även mindre pelletspannor är möjligt. Intrimning av bl.a. luftflöden är nödvändig vid samförbränning och även vid konvertering från annat bränsle för att uppnå en erforderlig förbränning. Simuleringsresultaten av steam explosion (SE) pellets visar potential som ersättare till både träpelleten och stenkolet. Baserat på simuleringen förbränns SE pellets lämpligast i CFB-, BFB- eller rostpannor. Ett begränsat utbud av experimentella data medför dock att bränslet inte kan utvärderas fullständigt. Studien visar att det inte är helt problemfritt att konvertera från ett kommersiellt bränsle till ett termokemiskt behandlat bränsle och att fler experimentella data behövs för att utvärdera bränslenas förbränningsegenskaper. / A goal set by The European Union is to reduce the emissions from greenhouse gases by 20 % and increase renewable energy with 20 % until year 2020. Fossil fuels account for about 30 % of Sweden’s combusted fuel. The purpose of this study is to investigate if thermochemically treated biofuels can replace or be co-fired with commercial fuels. The results are gathered from experimental data and from the simulations made with the software Fuelsim. A simulation will be made to determine whether oxygen-enrichment favors the fuels and experimental data is used to investigate if any combustion problems exist with these fuels. The biomass that have been analyzed comes mainly from pine wood or spruce wood trees which have been processed through either a fast pyrolysis, torrefaction or a steam explosion reactor. No economic aspect has been taken into account in the evaluation of the fuels. One of the pyrolysis process products is pyrolysis liquid which has several challenges ahead before it can replace existing oils. It is very corrosive, has a high moisture content and the storage time is limited to short period of six months. The pyrolysis liquid seems favored by an oxygen-enrichment of 0,5 to 2 % according to the simulation results. The pyrolysis char has the potential to replace or be co-fired with coal in a pulverized coal burner. Pyrolysis gas contains a large amount of CO2, giving it a low energy content. Both char and gas should primarily be combusted in a fluid bed boiler that is integrated with the pyrolysis reactor as boiler plant requires heat. The torrefaction gas is a by-product from the processing of torrefied biomass. Current problems with filtration and condensation of the gas entails that it should be co-fired with another fuel to return the heat to the torrefaction reactor. When the torrefied biomass has been pelletized it is preferably combusted within a large scale boiler such as bubbling fluid bed- (BFB), circulating fluid bed- (CFB) or grate boilers also smaller pellet boilers is possible. Fine adjustments of airflow etc. are required when co-firing or when converting from another fuel to achieve required combustion of the torrefied pellets. The steam explosion pellet simulation results shows that the potential to replace both wood pellets and coal. Based on the results combustion of steam explosion pellets is preferable in either a CFB-, BFB- or grate boiler. This fuel cannot be fully evaluated because of the limited range of experimental data. This study shows that it is problematic to convert from commercial fuels to a thermochemically treated fuel and more experimental data is needed to evaluate the fuels combustion characteristics.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:hig-16581 |
| Date | January 2014 |
| Creators | Lindberg, Karl |
| Publisher | Högskolan i Gävle, Avdelningen för bygg- energi- och miljöteknik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0023 seconds