Samförbränning med rötslam hindrar rosten
Mycket positiva effekter kan uppnås vid förbränning av besvärliga alkalirika bränslen om man tillför rötslam, som motverkar både bäddagglomerering och korrosion. Det visar aktuell forskning inom Värmeforsk.
Vid förbränning av bio-, retur- och avfallsbränslen kan det uppstå driftproblem som påslag, beläggningar och korrosion på värmeöverförande ytor. Det kan också medföra att sanden i pannor med fluidiserad bädd (se nedan) ”kletar ihop” eller agglomererar. För att minska dessa problem startade Värmeforsk år 2005 ramprogrammet ”Åtgärder för samtidig minimering av alkalirelaterade driftproblem”, även kallat Agglobelägg, som nyligen avslutade sin tredje etapp.
Sandbädden bakas samman
Huvudorsaken till driftproblemen är bränslets innehåll av kalium och/eller natrium och klorider som vid förbränning bildar starkt korrosiva alkaliklorider. När man eldar alkalirika bränslen i en fluidiserad bäddpanna finns också risk för att det bildas lager av alkali runt sandkornen som reagerar med kislet i sanden till alkalisilikater som har låg smältpunkt. Om dessa lager blir alltför tjocka kan sandkornen bindas samman med alkalisilikater som klister och man riskerar att delar av sandbädden agglomererar, det vill säga sandkornen bakas samman vilket då i varierande grad försämrar förbränningen.
I försök har det visat sig att samförbränning med rötslam, som är rikt på svavel, har en positiv effekt på agglomerering genom att påverka lagren runt sandpartiklarna både till mängd och sammansättning.
- Sammanfattningsvis visar forskningsresultaten att en tillsats av rötslam ökar agglomereringstemperaturen, det vill säga den temperatur då partiklarna i bädden börjar häfta vid varandra. Effekten är dock inte lika tydlig vid samförbränning av rötslam, bark och avfallspellets som när basbränslet är trä och halm. Samförbränning med rötslam leder också till att mängden beläggningar runt sandkornen i bäddmaterialet minskar och den ändrar även sammansättningen på asklagren runt bäddsandspartiklar, konstaterar projektledaren Solvie Herstad Svärd.
- Samförbränning med rötslam innebär också att bäddmaterialet tillförs slamask-partiklar som blandas med sandpartiklarna vilket ytterligare minskar risken för att sandkornen bakas samman.
Effekten av fosfor
I bioeldade och avfallseldade pannor finns även risk för korrosiva beläggningar bestående av alkaliklorid. Tidigare forskning har visat att man kan undertrycka alkalikloridbildningen och därmed minska halten klor i beläggningar genom att ändra rökgaskemin. Framförallt har mycket forskning kretsat kring svavlets roll och på senare tid har även effekten av fosfor i bränslet studerats. Rökgasanalyser, partikelmätningar och analys av beläggningar visar att tillförsel av rötslam till bädden och sulfat och fosfat till rökgasen alla påverkar rökgaskemin, partiklarnas sammansättning samt sammansättning och mängd beläggningar.
- I den här etappen har vi visat att fosfor såväl som svavel kan minska bildningen av alkaliklorid. Dosering av sulfat och fosfat som additiv i rökgaskanalen har bägge minskat alkalikloridhalten i rökgas och beläggningar vilket verifierar att både svavel och fosfor kan vara orsaken till att rötslam så effektivt minskar alkaliklorid och beläggningar.
– Vi kan också se att slamaskans innehåll bidrar till rötslammens effekt genom att binda alkali. Om det är aluminiumsilikater från tvättmedel som hamnar i rötslammet eller fosfor som binder alkalit i askan är svårt att avgöra. Det verkar dock som om svavel och fosfor är de viktigaste komponenterna tillsammans med kalcium, där kalcium har en negativ effekt, säger Solvie Herstad Svärd.
Fluidiserade bäddar
Förbränning i en fluidiserad bädd innebär att bränslet eldas i en bädd bestående av sand och askpartiklar. Luft tillförs via dysor i botten på pannan som får bäddpartiklarna att sväva. Partikelsuspensionen får delvis samma egenskaper som vatten varav namnet fluidisering. I en CFB -cirkulerande fluidiserad bädd - ökas lufthastigheten så mycket att en del av partiklarna flyger iväg med rökgasen och avskiljs i en cyklon, via ett sandlås, tillbaks till eldstaden. Ångan kondenseras efter turbinen och värmer då även fjärrvärmevattnet.
Läs projektets etapp 1 (rapport 997)
Läs projektets etapp 2 (rapport 1037)
Text: Lars Magnell
Senast uppdaterad tisdag 12 april 2011