Optimering av SNCR-system i en biobränsleeldad panna : möjligheter till minskade NOx-utsläpp för ENA Energi
Emission of nitrogen oxides as well as carbon monoxides is an inevitable result of combustion. A Swedish law "Law of environmental fee for emissions of nitrogen oxides as a result of energy production" (lagen om miljöavgift på utsläpp av kväveoxider vid energiproduktion (SFS 1990:613)) controls the...
| Autor principal: | |
|---|---|
| Formato: | L3 |
| Lenguaje: | sueco Inglés |
| Publicado: |
SLU/Dept. of Energy and Technology
2008
|
| Materias: |
| _version_ | 1855572034844622848 |
|---|---|
| author | Björk, Anna |
| author_browse | Björk, Anna |
| author_facet | Björk, Anna |
| author_sort | Björk, Anna |
| collection | Epsilon Archive for Student Projects |
| description | Emission of nitrogen oxides as well as carbon monoxides is an inevitable result of combustion. A Swedish law "Law of environmental fee for emissions of nitrogen oxides as a result of energy production" (lagen om miljöavgift på utsläpp av kväveoxider vid energiproduktion (SFS 1990:613)) controls the emission of NOx from energy production by a system of fees. The system has resulted in a strong approach toward less emissions of NOx among the energy production plants. High emission levels, today exceeding 52 mg/MJsupplied fuel, leads to costs for energy production companies. This paper examines possibilities to reduce the emissions of NOx by optimization of the SNCR-technique in a biofuel fired heat and power plant. SNCR (Selective Non Catalytic Reduction) involve supply of an NOx reducing reagent in the furnace.
The project is carried out on a 80 MWt grate fired boiler at ENA Energi AB, Enköping, Sweden. Tests have been worked out to find new strategies for the operation of the SNCR- system.
The project comprised getting acquainted with the plant in Enköping, especially the function and ammonia supply positions of the SNCR-system. Analyses have been focused on periods or loads with high emissions of nitrogen oxides. Tests of the existing ammonia supply positions, of the angle of diffusion and of one new ammonia supply position, have been performed.
The result shows that today's operation is good. However, a good reduction of NOx can also be achieved by using other combinations of the ammonia supply positions then what is used today. Also, the results show that the carrying air is of great importance. |
| format | L3 |
| id | RepoSLU12283 |
| institution | Swedish University of Agricultural Sciences |
| language | swe Inglés |
| publishDate | 2008 |
| publishDateSort | 2008 |
| publisher | SLU/Dept. of Energy and Technology |
| publisherStr | SLU/Dept. of Energy and Technology |
| record_format | eprints |
| spelling | RepoSLU122832017-11-01T08:51:38Z Optimering av SNCR-system i en biobränsleeldad panna : möjligheter till minskade NOx-utsläpp för ENA Energi Optimization of the SNCR-technique at a biofueled heat and power plant Björk, Anna NOx-bildning NOx-reduktion ammoniaktillförsel bärluft kväveoxid kväveoxidavgift sekundära åtgärder NOx-utsläpp SNCR teknik SNCR system Emission of nitrogen oxides as well as carbon monoxides is an inevitable result of combustion. A Swedish law "Law of environmental fee for emissions of nitrogen oxides as a result of energy production" (lagen om miljöavgift på utsläpp av kväveoxider vid energiproduktion (SFS 1990:613)) controls the emission of NOx from energy production by a system of fees. The system has resulted in a strong approach toward less emissions of NOx among the energy production plants. High emission levels, today exceeding 52 mg/MJsupplied fuel, leads to costs for energy production companies. This paper examines possibilities to reduce the emissions of NOx by optimization of the SNCR-technique in a biofuel fired heat and power plant. SNCR (Selective Non Catalytic Reduction) involve supply of an NOx reducing reagent in the furnace. The project is carried out on a 80 MWt grate fired boiler at ENA Energi AB, Enköping, Sweden. Tests have been worked out to find new strategies for the operation of the SNCR- system. The project comprised getting acquainted with the plant in Enköping, especially the function and ammonia supply positions of the SNCR-system. Analyses have been focused on periods or loads with high emissions of nitrogen oxides. Tests of the existing ammonia supply positions, of the angle of diffusion and of one new ammonia supply position, have been performed. The result shows that today's operation is good. However, a good reduction of NOx can also be achieved by using other combinations of the ammonia supply positions then what is used today. Also, the results show that the carrying air is of great importance. Utsläpp av kväveoxider leder till försurning av mark och vatten samt till övergödning av omgivande hav genom att kväveoxiderna omvandlas till salpetersyra i atmosfären, vilken sedan nedfaller i form av nitratjoner och vätejoner lösta i regnvatten. För att kunna minska utsläppen av kväveoxider(NOx) finns det i Sverige en kväveoxidavgift. Kväveoxidavgiften innebär att NOx-avgiftsskyldiga anläggningar i Sverige, kan få tillbaka pengar om andelen utsläppta kväveoxider per producerad MWh är tillräckligt låg, vilket styrs av marknaden. Detta ger ständiga incitament till minskning av kväveoxider i Sverige. För ENA Energi innebär kväveoxidavgiften att minskade utsläpp av NOx kan leda till minskade kostnader eller till och med ökade intäkter. I ENA Energis kraftvärmepanna används SNCR-teknik för att minska utsläppen av NOx. Det innebär att man tillför ammoniak(NH3) och luft in till pannan vilket reagerar med NOx och bildar kväve(N2) och vatten(H2O). Det här examensarbetet gick ut på att undersöka möjligheter till att optimera SNCRanläggningen i ENA Energis kraftvärmepanna, vilket samtidigt innebär att gränsvärden på CO- och NH3-utsläpp inte får överskridas. Detta genomfördes genom inventering av SNCR-systemet, litteraturstudier, analys av driftdata och tidigare utförda mätningar på ENA Energi, erfarenheter från driftpersonal samt genom några olika tester i SNCR-anläggningen. Några parametrar som speciellt påverkar NOx är tid, temperatur, turbulens och syrehalt vilka undersöktes speciellt. Under arbetes gång gjordes tre praktiska tester i SNCR-systemet. Ett provprogram skapades vilket innebär en systematiskt genomgång av alla de positioner där ammoniak tillförs till pannan. Det första testet kom sedan att ligga till grund för nästa test. Under provprogrammet framkom att den i höjdled översta positionen av ammoniaktillförsel var den mest effektiva samt att ammoniaktillförsel via ventil HRK10 ger bättre NOx-reduktion än ventil HRK20.. I övrigt gjorde begränsningar i repeterbarhet av testresultat att det inte gick att dra definitiva slutsatser av de andra positionerna. Testresultaten mätt i NOx-reduktion visade sig variera med upp till 16 % vid en och samma last och med samma inställningar på pannan. Nästa steg fokuserades till den översta positionen för ammoniaktillförsel i pannan och ett test gjordes genom att tillföra ammoniak ovanifrån från panntoppen. Bakgrunden till testet var NOx-reduktionen som fungerade dåligt vid höga laster genom att inverkan från ammoniaktillförseln var begränsad. På grund av de praktiska förutsättningarna kunde dock inte luft tillföras på panntoppen och testresultaten visade att betydelsen av bärluft i samband med tillförsel av NH3 vid nya NH3- tillförselpunkter är avgörande för reduktionen av NOx. Det sista praktiska testet i SNCR-anläggningen gick ut på undersöka effekterna av en förändrad sprayeffekt i tillförseln av ammoniak där bakgrunden var att en större spridningsvinkel hos ammoniaken skulle nå ett större område inne i pannan och därmed ge en bättre NOx-reduktion. Testresultaten visade att en ändring av spridningsvinkeln på dysorna(med hjälp av Y-kopplingar) totalt gav sämre resultat på NOx-reduktionen än med de vanliga dysorna eftersom ökningen i NH3-slipen inte motsvarades av minskning i NOx-utsläpp. Temperatur och syrehalten i pannan, är genom de kemiska reaktionerna, avgörande för NOx-reduktionen. En för kort uppehållstid i pannan leder till ofullständig förbränning i pannan, vilket resulterar i förutom höga CO-utsläpp och hög askhalt, minskade möjligheter till god NOx-reduktion. Undersökningarna av parametrarna tid, temperatur, turbulens och syrehalt, visar att förhållandet mellan verklig NOx- och syrehalt i pannan överrensstämmer med teorin. I ENA Energis kraftvärmepanna fås troligen en något kort uppehållstid i pannan vid hög last, vilket är begränsande faktor för NOx-reduktionen. Stora och återkommande skillnader i temperatur och gaskoncentrationer vid samma höjdnivå har visat att stråkbildning till följd av för låg turbulens förekommer i den aktuella kraftvärmepannan. NOx-reduktionen i ENA Energis kraftvärmepanna, varierar mellan 24 – 66 %. I litteraturen brukar en SNCR-anläggning kunna ge mellan 40 – 60 % reduktion av NOx. Sammanfattningsvis är en kraftvärmepanna är ett komplext system med många olika parametrar som får stor påverkan på resultatet i form av verkningsgrad och emissioner. Det gör systemet svåranalyserat. Ett exempel på det är de variationer i testresultat från mätningar som trots samma förutsättningar har visat skillnader i mätresultat på upp till 16 %. Generellt har analys och mätningar visat att SNCRanläggningen idag körs bra, men att det även finns andra kombinationer av körsätt som vanligtvis inte körs, som ger bra NOx-reduktion. SLU/Dept. of Energy and Technology 2008 L3 swe eng https://stud.epsilon.slu.se/12283/ |
| spellingShingle | NOx-bildning NOx-reduktion ammoniaktillförsel bärluft kväveoxid kväveoxidavgift sekundära åtgärder NOx-utsläpp SNCR teknik SNCR system Björk, Anna Optimering av SNCR-system i en biobränsleeldad panna : möjligheter till minskade NOx-utsläpp för ENA Energi |
| title | Optimering av SNCR-system i en biobränsleeldad panna : möjligheter till minskade NOx-utsläpp för ENA Energi |
| title_full | Optimering av SNCR-system i en biobränsleeldad panna : möjligheter till minskade NOx-utsläpp för ENA Energi |
| title_fullStr | Optimering av SNCR-system i en biobränsleeldad panna : möjligheter till minskade NOx-utsläpp för ENA Energi |
| title_full_unstemmed | Optimering av SNCR-system i en biobränsleeldad panna : möjligheter till minskade NOx-utsläpp för ENA Energi |
| title_short | Optimering av SNCR-system i en biobränsleeldad panna : möjligheter till minskade NOx-utsläpp för ENA Energi |
| title_sort | optimering av sncr-system i en biobränsleeldad panna : möjligheter till minskade nox-utsläpp för ena energi |
| topic | NOx-bildning NOx-reduktion ammoniaktillförsel bärluft kväveoxid kväveoxidavgift sekundära åtgärder NOx-utsläpp SNCR teknik SNCR system |