Optimering af halmfyrede kedler til fjernvarme

Energi og Miljø

Formålet med dette projekt har været at bidrage til udvikling af en ny generation af halmfyrede kedler med bedre forbrændingskvalitet, lavere emissioner, højere virkningsgrad og lavere anlægsomkostninger.

Projektbeskrivelse
Projektet indeholder forsknings- og udviklingsarbejde på en række teknologier til forbedring af kedelanlæg til halm i fjernvarmestørrelsen. Målsætningen er at give de deltagende fabrikanter en stribe værktøjer til brug i produktudviklingsarbejdet med henblik på opnåelse af bedre forbrændingskvalitet, lavere emissioner af CO, uforbrændte kulbrinter og støv, højere virkningsgrad, større tilgængelighed og lavere anlægsomkostninger. Midlerne hertil vil være en indsats, der fokuserer på: 1) Forbedret design af fyrboks og lufttilførsel. 2) Sænket iltprocent (uden forringet forbrændingskvalitet). 3) Forbedret støvudskillelse, særlig af de fineste partikler. 4) Nye metoder til opsamling af data fra fyrboksen (brændværdi og vandindhold af brændsel, lokale og globale temperaturforhold og CO). 5) Implementering af nye data i forbedrede styreprogrammer Projektarbejdet baserer sig på de nyeste nationale og internationale forskningsresultater og skal som sådan bygge bro mellem forskningsverdenen og udviklingsafdelingen i virksomhederne. De tekniske løsninger, der arbejdes med vil f.eks. være: 1) Nye metoder til opsamling af data om brændselsegenskaber (måledata for vand, kuldioxid og ilt i røg bruges til viden om brændslets vandindhold, kemiske sammensætning og brændværdi). 2) Nye sensortyper til opsamling af information ombrændingskvalitet, både for anlægget som helhed og lokalt i fyrrummet (billig CO-føler, PAH-måling, temperaturmåling med IR, lyd eller billede). 3) Regulering af forbrændingsluft ud fra både ilt og CO. 4) Videobaseret styring af luftfordeling, dels i segmenter af risten, dels mellem primær og sekundærluft (videovision koblet til billedbehandling og SRO-anlæg). 5) Designmodel til anlægsudformning baseret på CFD-modellering af fyrboksen. 6) Dynamisk model af driften til forbedring af regulering og styring, til forbedring af regulerbarhed og til forudsigelse af emissioner m.m. (baseret på 'Fællesprojektet'). 7) Væsentlig sænket iltprocent, eventuelt kombineret med kondenserende røggaskøling til halmanlæg. 8) Forbehandling af brændslet. Projektet indledes med en screeningfase, hvor de opstillede teknologier analyseres, idet potentialerne for opnåelse af projektets målsætninger (emissionsreduktion, forbedring af effektivitet, sænkning af anlægsomkostninger) vurderes i forhold til udviklingsomkostninger, installationsomkostninger og teknologiske risici. Som resultat af screeningen udvælges i samarbejde med fabrikanterne de teknologier, som resten af projektet fokuserer på. I udviklingsfasen arbejdes der inden for hvert område med metodeudvikling, studie af økonomi m.m. Fra EFP-projektet leveres således værktøjer i form af 'halvfabrikata', der sætter fabrikanten i stand til at anvende teknikken i deres udvikling og produkter, men således at det oftest også forestår et udviklingsarbejde for de enkelte fabrikanter. Eksempelvis vil arbejde med CFD-modellering omfatte demonstration og evaluering af modeller udført på tilsvarende anlægstyper, vurdering af økonomiske gevinster ved brug af teknikken til anlægsdesign, eksempler på anlægstekniske forbedringer, der kan påvises ved hjælp af strømningsmodeller, priser for modellering etc. Efterfølgende kan fabrikanter så anvende værktøjet i deres egen udviklingsafdeling. For andre løsninger omfatter arbejdet udvikling af måleudstyr og principper, styringsalgoritmer og implementering i styresystemer, inklusive modellering af konsekvenser af nye metoder. Projektet afsluttes med en evalueringsfase, hvor de opstillede teknologiske løsninger vurderes i m.h.t. til deres praktiske anvendelighed, herunder vurdering af omkostninger til udviklingsarbejde, kvantificering af forbedringer og betydning for anlægsinvesteringen
Resultater

Et stort antal halmfyrede kedler til fjernvarme har været i drift i Danmark i mere end 20 år. Der er opnået mange driftserfaringer, men forbrændingsteknologien er ikke signifikant udviklet siden idriftsættelse af første generation af anlæg. Formålet med dette projekt har været at bidrage til udvikling af en ny generation af halmfyrede kedler med bedre forbrændingskvalitet, lavere emissioner, højere virkningsgrad og lavere anlægsomkostninger. Et nyt design med avancerede muligheder for styring og kontrol af luftfordelingen er blevet undersøgt. En målekampagne med formålet at beskrive forholdene under forbrændingen ved at måle temperaturer og koncentrationer – primært CO, O2 og NO - over risten og videre gennem fyrboks/strålingspart blev gennemført. En CFD model blev udviklet og tunet med resultaterne fra målekampagnen. Modellen blev herefter anvendt til at studere reguleringsstrategier for luftfordelingen med speciel fokus på mulighederne for reduktion af NO

Key figures

Periode:
2003 - 2007
Bevillingsår:
2003
Egen finansiering:
0,61 mio.
Støttebeløb:
1,41 mio.
Støtteprocent:
70 %
Projektbudget:
2,01 mio.

Kategori

Program
EFP
Fælles overordnet teknologiområde
Bio og affald
Journalnummer
1373/03-0003

Deltagere

Force Technology (Main Responsible)
Partner og Økonomi
Partner Tilskud Eget bidrag
Dansk Fjernvarme
LINKA MASKINFABRIK A/S
Danstoker, Herning (DK)
WEISS A/S

Kontakt

Kontakperson
Videcrantz, Gitte
Adresse
FORCE Technology. Energi og Miljø. Afd. for Brændsler, forbrænding og restprodukter
Gladsaxe Møllevej 15
DK-2860 Søborg, Denmark
Videcrantz, Gitte , 39555999, gv@force.dk
Øvr. Partnere: Danske Fjernvarmeværkers Forening