2 Development of Test Method for nonwood Small-scale Combustion Plants. 3 Combustion Characteristics of Ash Rich Pellets

Transkriptio

1 1 Päästötön varaava uuni 2 Development of Test Method for nonwood Small-scale Combustion Plants 3 Combustion Characteristics of Ash Rich Pellets Erikoistutkija Heikki Oravainen

2 Päästötön varaava uuni Projektin perustiedot Rahoittajat: Tekes, VTT, Tulikivi Oyj, NunnaUuni Oy, Kerman Savi Oy, Vuoleri Oy

3 Esimerkki puun panospoltosta (3 kg panos) 9000 Kokonaishiilivedyt, mg/m 3 CO-pitoisuus, % Nopea pyrolyysikaasun 3 vapautuminen 7500 Nopea pyrolyysikaasun vapautuminen CO Jäännöshiilen Jäännöshiilen Jäännöshiilen 1500 palaminen palaminen palaminen 0.5 CH x y :46 11:49 11:52 11:56 11:59 12:02 12:06 12:09 12:12 12:16 12:19 12:22 12:26 12:29 12:32 12:36 12:39 12:42 Aika 3

4 CO:n palamisnopeus täydellisesti sekoittuneessa tilanteessa Lähde: Pia Kilpinen/TULISIJA-ohjelma 0, C Pitoisuus [til.-%] 0,08 0,06 0, C 800 C 0, C 1100 C 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Aika [s] 4

5 Projektin tavoite Tavoitteena on kehittää varaaviin uuneihin integroitu jälkipolttoyksikkö Tavoitteena poistaa lähes kokonaan CO- ja hiilivetypäästöt sekä raskaista hiilivedyistä ja noesta syntyvät pienhiukkaset Tavoitetaso 1/10 nykyisten parhaiden uunien päästöistä 5

6 Toteutus Suunnitellaan jälkipolttoyksikkö Rakennetaan protouuni Tehdään mittauksia Analysoidaan tulokset Rakennetaan parannettu prototyyppi Tehdään mittauksia Analysoidaan tulokset Raportoidaan kaikki tulokset 6

7 Palamiseen vaikuttavat tekijät T & T & T & Temperature-time-turbulence-stoichiometry (Jaakko Saastamoinen) CO palaa huonosti kun lämpötila on alle 750 o C Tarvittava aika lyhenee kun lämpötila kasvaa ja sekoittuminen on hyvä Viipymäaika riippuu sekä ilmakertoimesta että lämpötilasta 7

8 Jälkipolttimen periaate Nousuputki (sekoittuminen ja esilämmitys) Palotila (korkea lämpötila) Lämmönsiirto seiniin Sähkölämmitetty putki Katalysaattori ( ei ole vielä kokeiltu) 8

9 Projektin tilanne tällä hetkellä On tehty referenssikokeita koeuunilla ilman jälkipoltinta On rakennettu koeuuniin ja koeajettu sähkölämmitteinen jälkipoltin, jossa lämpötila voidaan pitää koko ajan välillä o C. Sillä ei kuitenkaan ollut haluttua vaikutusta päästöjen alenemiseen. Jatketaan tutkimalla viipymäajan ja katalysaattorin vaikutusta Projektin päättymisaika on

10 ERA-NET project Development of test methods for non wood small-scale combustion plants

11 VTT s budget ~???? 11

12 12

13 13

14 Tasks of VTT Task 6.1: Elaboration of a work plan for a round robin test VTT responsible Task 6.2: Identification of interested laboratories All relevant laboratories in EU-area will be contacted. VTT responsible Task 6.3: Cost budget for the round-robin tests Based on individual costs in different laboratories, a cost budget to carry out a round-robin test will be done. VTT responsible Task 6.4: Identification of further R&D required In the framework of the final meeting a workshop will be performed within the partner consortium of this project and eventually also involving stakeholders from industry and the administration. ABC responsible 14

15 Projektin tilanne tällä hetkellä Projektiin liittyviä polttokokeita ei ole vielä tehty, koska standardiluonnosta ei ole ollut käytössä Myöskään round-robin testauksen suunnittelua ei ole vielä tehty Projektikokous oli SP:llä Boråsissa eilen ja loppuseminaari on maaliskuun 11. päivä Saksan Straubingissa Projektin päättymisaika on

16 ERA-NET project Combustion characteristics of ash rich pellets

17 Objective Objective of this project is to determine develop statement of combustion technology for different pellets fuels which today are considered to cause problems when combusted. Limitation of the research area in this project will be small scale combustion of pellet fuels rich in nitrogen and ash elements. 17

18 German copartner Bioenergietechnik GmbH German copartner Herding Filtertechnik Organisation German co-partner ATZ Entwicklungszentrum National project coordination Combustion tests Finnish co-partner VTT Combustion tests Swedish co-partner SP Combustion tests Germany copartner Fachhochschule Amberg- Weiden European project coordination SLU /BTK (Sweden) Pellet production Fuel characterisation Distribution of pellets Flow of information 18

19 Tasks of VTT VTT will carry out combustion tests using a 60 kw stoker burner, which has been earlier tested with wood chips. Earlier results give good reference information about combustion characteristics of different fuels in this kind of combustion system. 60 kw stoker burner having a mechanical grate is made by Ariterm Oy Finland. 19

20 Partners and financing Co-partners Costs in Required national funding in Sweden Swedish Science University of Agricultural Swedish National Testing and Research Institute Finland Technical Research Centre of Finland ATZ Entwicklungszentrum Germany German sub-partner University of applied sciences Amberg-Weiden German sub-partner Herding Filtertechnik GmbH German sub-partner Bioenergietechnik GmbH German sub-partner Fritz Grimm GmbH &CO. KG Over all costs

21 60 kw stoker burner 21

22 How the tests will be carried out Based on EN standard method for operation Nominal heat output and partial load (30 %) Efficiency by direct method CO 2, O 2, CO, OGC, NO x and SO 2 Fine particles (PM10) by ELPI (particle number distribution) and by normal impactor (mass distribution) FTIR for HCL and others Ash analysis by XRF Comparison of results with earlier done experiments 22

23 Test rigs for solid fuel boilers Test rig for solid fuel boilers (up to 70 kw) Test rig for solid fuel boilers ( kw) Built according to EN

24 ELPI and DLPI Low pressure impactor for particle mass measurement Electrostatic low pressure impactor for particle # measurement 24

25 Fuels to be tested Wood pellets (as a reference) Bark pellets Reed Canary Grass pellets Rape Seed Straw pellets Wheat straw pellets 25

26 Projektin tilanne tällä hetkellä Polttokokeita ei ole vielä tehty, mutta aloitetaan tammikuussa Viimeinen projektikokous on Saksassa (Sulzbach-Rosenberg) helmikuun päivinä. Projektin päättymisaika on