Träpulverbränsle istället för naturgas i industriprocesser

106 Pages·2017·3.11 MB·Swedish

by  Elna Andersson

ISRN LUTMDN/TMHP-14/XXXX-SE
ISSN 0282-1990

Träpulverbränsle istället
för naturgas i
industriprocesser

Martin Lindström

Examensarbete på Civilingenjörsnivå
Avdelningen för Kraftverksteknik
Institutionen för Energivetenskaper
Lunds Tekniska Högskola | Lunds Universitet

Träpulverbränsle istället för naturgas i
industriprocesser

Träpulverbränsle istället för
naturgas i industriprocesser
Examensarbete
Av Martin Lindström
Examensarbete för civilingenjör i Maskinteknik.
Handledare: Prof. Jens Klingmann och Roland Erikers
Opponent: Jonatan Kuuse
Presenteras med godkännande av fakulteten LTH på Lunds Universitet
på Kraftverksteknikavdelningen torsdagen 8 juni kl 11.00.

Föreliggande examensarbete på civilingenjörsnivå har genomförts vid Avd.
för Energiteknik, Inst för Energivetenskaper, Lunds Universitet - LTH samt
vid Yara i Helsingborg. Handledare på Yara: Roland Erikers; handledare på
LU-LTH: prof. Jens Klingmann; examinator på LU-LTH: prof. Magnus
Genrup.
Projektet har genomförts i samarbete med Miljöbron.
Examensarbete på Civilingenjörsnivå
ISRN LUTMDN/TMHP-17/5394-SE
ISSN 0282-1990
(cid:13)c 2017 Martin Lindström samt Energivetenskaper
Kraftverksteknik
Institutionen för Energivetenskaper
Lunds Universitet - Lunds Tekniska Högskola
Box 118, 221 00 Lund
www.energy.lth.se
iii
Abstract
To reduce the global emissions of CO , industries have to do an overview
2
of their oil and gas usage in their processes and substitute it to something
CO -neutral. To implement this, the new fuel has to be renewable and have
2
similar combustion properties as oil and natural gas. Pulverised wood is a
fuel that is believed to fulfill these qualifications.
This report is a investigation, based on a litterature study, process study,
study visits and investment appraisal. This investegation checks if pulverised
wood is a suitable substitute to natural gas in a process industri, in terms
of environment, technology and economy. Yara in Helsingborg has been the
case study for this investigation. In short, Yara combusts natural gas and
uses the hot flue gases for drying their products: feed materials.
As pulverised wood is a renewable fuel, there is no net emissions of CO .
2
However the results show that the CO-emissions increase, as it is a more
complicated fuel to combust than natural gas. When it comes to NOx-
emissions there is no sign that shows that it would increase. The ash that is a
result of pulverised wood combustion is expected to almost entirely end up in
the product. The ash impact is at an acceptable level as it is below EU:s limit
for undesirable substances in feed materials. The combined environmental
impact shows that pulverised wood is to be prefered over natural gas. Since
the wood is pulverised the combustion is fast which makes it easy to respond
to load changes. This makes pulverised wood a good replacement fuel from a
technical point of view.
The investigation appraisal shows that it is hard to make any profit in the
current situation with the chosen rate of return. The price difference between
pulverised wood and natural gas is although significant. The investment will
be profitable with lower expectation for the investment’s rate of return and
should therefore be made.
Sammanfattning
För att de globala utsläppen av CO ska minska bör industrier se över sin
2
användning av olja och gas i sina processer och byta det till något som
är CO -neutralt. Om detta ska vara möjligt bör ersättningsbränslet vara
2
förnyelsebart och samtidigt ha liknande förbränningsegenskaper som kan
förväntas av olja och gas. Träpulver är ett bränsle som anses ha potential att
uppfylla dessa krav.
Denna rapport har genom en litteraturstudie, processtudie, studiebesök och
investeringsbedömning utrett om träpulver är ett lämpligt substitut till
naturgas i en processindustri sett till miljö, teknik och ekonomi. Yara i
Helsingborg har varit fallstudie för denna undersökning. Kortfattat bränner
de naturgas och använder de varma rökgaserna till att torka sina foderråvaror
som till huvuddelen består av fosfater.
På grund av att träpulver är ett förnyelsebart bränsle blir det inga
nettoutsläpp av CO . Resultatet visar dock att det blir mer CO-utsläpp,
2
eftersom det är svårare att förbränna än naturgas. När det gäller
NOx-utsläpp ses ingen ökning jämfört med dagsläget. Den aska som bildas
av träpulverförbränning förväntas till största delen hamna i produkten, men
dess inverkan är acceptabelt eftersom det ligger under EU:s gränsvärden för
främmande ämnen i foderråvaror. Den sammanlagda miljöpåverkan talar för
att träpulver bör föredras framför naturgas. Eftersom träpulver är
pulvriserat sker förbränningen väldigt snabbt och det gör att det är lätt att
reglera effekten vilket talar för att träpulver också ur tekniska aspekter är
ett bra ersättningsbränsle.
Investeringsbedömningen visar att det är svårt att uppnå lönsamhet i
dagsläget med de avkastningskrav som finns. Prisskillnaden mellan träpulver
och naturgas är dock signifikant. Med lite lägre avkastningskrav blir
investeringen lönsam och bör genomföras.