Askrelaterade driftproblem vid biobränsleförbränning

Träbränslen har blivit ett allt vanligare bränsle i moderna kraftvärmeverk, framför allt i Norden. Träbränslen är en uthållig energikälla som ger tydliga miljöfördelar jämfört med fossila bränslen tydliga miljöfördelar jämfört med fossila bränslen. Dock förekommer det också driftproblem vid eldning av t ex returträflis. De mest påtagliga problemen är askbeläggningar och korrosion på de överhettarrör där ångan genereras.

Inom enheten Värme- och kemiteknik på Vattenfall Utveckling AB pågår forskning för att undersöka hur dessa askrelaterade driftproblem uppstår och hur de skall lösas. Vi har funnit att bränslets sammansättning, speciellt lokala variationer i bränslets egenskaper, inverkar markant på ovannämnda problem. Av denna anledning har vi byggt upp en labbutrustning där olika bränsleprovers tendens till beläggningar och korrosion kan undersökas. Detta är en, enligt vår kännedom, helt ny metod som vi vill vara först att utveckla. Vattenfall har utvecklat ett mätinstrument, SOAM som mäter alkalipåslag on-line på en simulerad överhettartub som placeras i t ex överhettarregionen. Vattenfall har också genomfört en vidareutveckling av systemet som i princip innebär att SOAM kompletteras med en ugn i vilken ett bränsleprov kan placeras och förbrännas (Off-line SOAM). Kalium respektive natrium lämnar bränsleprovet och passerar SOAMs adsorbatoryta (=simulerad överhettartub). Den andel alkalimetaller som
passerar adsorbatorn registreras av alkali-detektorerna. I en efterföljande sekvens introduceras en klordopad bärgas samtidigt som adsorbatorytans temperatur ökas. Därvid avgår alkali som adsorberats på överhettartuben och registreras av detektorerna. I ett examensarbete under våren 2000 har alkaliavgång från olika biobränsleprover från ENA-kraft i Enköping testats. Enligt resultat från detta kan beläggningar på överhettaren korreleras med alkaliavgång från bränslet.

Beskrivning av föreliggande examensarbete:
Ett nytt examensarbete erbjuds som omfattar laborativ och teoretisk vidareutveckling av denna metod samt verifiering av metodens resultat på ett antal bränsleprover med mer eller mindre kända askegenskaper. Examensarbetet omfattar att genomföra tester i syfte att jämföra resultaten för olika typer av returflisbränslen och skogsflisbränslen med de beläggningstendens som bränslet erfarenhetsmässigt uppvisat i fullskaleanläggningar. En bas i försöken är att analysera en rad olika returflisbränslen som kommer att tas ut vid olika försök under denna säsong. Därutöver kommer examensarbetet att omfatta vissa parameterstudier av hur förbränningsbetingelserna i off-line SOAM reaktorn påverkar beläggningstendensen. Exempelvis finns möjlighet att tillsätta gaskomponenter som SO2 och HCl för att studera dess inverkan.