Page 1

2012 / 2013 Värmeteknisk forskning och ut veckling

PROJEKT& RESULTAT

Korrosionskontroll för bränsleflexibilitet sid 8 Konsten att erhålla en homogen bränslemix sid 9 Högre verkningsgrad utan risk för korrosion sid 10

PROJEKT & RESULTAT

1


INNEHÅLL 3

Vd har ordet Nya tag!

4

Detta är Värmeforsk

5

Forskningsprogrammen

6

Erik Brandsma om energiforskningen ”Vi är måna om den gemensamma forskningen”

7

Aktuella forskningsprojekt Varför skadas plasten?

8

Korrosionskontroll för bränsleflexibilitet

9

Konsten att erhålla en homogen bränslemix

10 Högre verkningsgrad utan risk för korrosion

11

Bioraffinering och svavelrening – massafabrikens biprodukter kan ge ökade intäkter

12

stipendium

organisation Organisation, kunder och finansiering

14

Värmeforsks styrelse, kansli och kunder

13

Ansvarig utgivare: Magnus Olofsson Redaktör/texter: Lars Magnell lars.magnell@krem.se, Tfn 070-592 37 75 Produktion: Kreativ Media AB Formgivning: Gabriella Lindgren Omslagsfoto: Matton Bilder Tryck: Planograf, Stockholm 2013 Värmeforsk 101 53 Stockholm Telefon: 08-677 25 80 Telefax: 08-677 25 06 info@varmeforsk.se www.varmeforsk.se

2 PROJEKT & RESULTAT


VD har ordet

Nya tag! >> Värmeforsk är en effektiv organisation och jag är imponerad av alla som arbetar och engagerar sig i den.<< respektive områden tillsammans skapar värde genom prioritering och tillämpning av forskningen.

Foto: Lars Magnell

Nu är det klart att det Skogsindustriella programmet löper fram till år 2014 med stöd från Energimyndigheten. Programmet är ett effektivt nätverk inom skogsindustrin för energi- och miljörelaterade frågor. Projekten som har startats har stort fokus på effektivt utnyttjande av resurser – biomassa, vatten och el – samt energieffektivisering.

Nu har jag haft nöjet att vara Värmeforsks vd i mer än ett halvår. Efter en ansträngd tid går det åt rätt håll inom Värmeforsk och ekonomin är under kontroll. Det viktigaste som hänt inom programverksamheten är att SEBRA – Samverkansprogram bränslebaserad el- och värmeproduktion 2013-2015 – kommit igång med full kraft. Nu vill vi ha flera utlysningar inom SEBRA under kort tid, eftersom programtiden begränsar sig till 2,5 år mot fyra år som ursprungligen planerat. Det känns skönt att det viktiga samarbetet med Energimyndigheten kom igång igen efter det långa uppehållet. Stödet är särskilt betydelsefullt i dessa tider av besparingar hos många av Värmeforsks kunder. Uppslutningen kring Värmeforsk är fortsatt stark. Det är uppenbart att stödet för Värmeforsk grundar sig i de resultat som nås genom forskningen. Forskning som medverkar till övergången till mer biobränslen och avfall, vilket är betydelsefullt i energiomställningen. Bland aktuella projekt kan nämnas utveckling av ett branschgemensamt verktyg för bedömning av defekter i processutrustning i glasfiberarmerad plast för ökad tillgänglighet och driftsäkerhet. Optimala driftförhållanden för olika typer av rening av rökgaskondensat med tungmetalljonbytare, samt en metod för realtidsövervakning av fluidiserade bäddar är andra intressanta projekt. Tillämpningen av resultaten är en ledstjärna för arbetet, vilket säkert är en viktig förklaring till det stora engagemanget. En annan är de viktiga nätverk som finns inom Värmeforsk. Nätverken håller högsta klass där de främsta experterna inom

Det pågår vidare en positiv dialog med potentiella kunder och Energimyndigheten för ett återupptagande av Askprogrammet. Frågan om hur askor kan användas istället för att deponeras är central. Detta då askmängden ökar genom den tilltagande avfallsförbränningen och deponitäckning når sin gräns. Vi hoppas snart få återkomma med mer information om Askprogrammet. Frågan om att bilda en organisation för sammanhållen energiforskning under arbetsnamnet Energiforsk är fortsatt i högsta grad aktuell. Svensk Energis styrelse har fattat beslut att arbeta vidare för ett bildande av bolaget. Svensk Fjärrvärmes styrelse har uttalat stöd. Frågan har varit uppe inom Värmeforsks styrelse som uttryckt att Värmeforsks kärnvärden måste beaktas. Senaste nytt är att Jan Samuelsson, som också är Värmeforsks styrelseordförande, på Svensk Energis uppdrag ska leda arbetet mot bildandet av ett Energiforsk. Oavsett Energiforsk så arbetar vi redan alltmer över gränserna mellan Elforsk och Värmeforsk. Sammanfattningsvis händer mycket positivt inom Värmeforsk och i den nära omgivningen. Min förhoppning är att fokus snart kan vridas helt mot innehållet i den värdefulla forskningen. Arbetet inom Värmeforsks stora nätverk är värt de allra bästa förutsättningar. Värmeforsk är en effektiv organisation och jag är imponerad av alla som arbetar och engagerar sig i den. Inte minst Line, Birgitta och på senare tid även Helena Sellerholm, vilkas målinriktade arbete är helt avgörande för utvecklingen. Magnus Olofsson VD

PROJEKT & RESULTAT

3


DETTA ÄR VÄRMEFORSK

>>Värmeforsks syfte är att utveckla ny och befintlig teknik för framtida uthålliga bränslebaserade energisystem.<<

Detta är Värmeforsk Föreningen Värmeforsk har 27 medlemmar, som tillsammans representerar hela branschen.

Värmeforsks samverkanspartners Energimyndigheten Fjärrvärmeleverantörer Energiföretag Panntillverkare Högskolor Avfallsföretag Forskningsorganisationer Maskinleverantörer Skogsföretag Konsultföretag Branschorganisationer Bränsleleverantörer Turbintillverkare

4 PROJEKT & RESULTAT

Värmeforsk har bedrivit forskning inom kraft- och värmebranschen sedan 1968. Ända sedan starten har verksamheten varit ett samarbete mellan svenska staten och industrin. I Värmeforsks kundkrets ingår energibolagen via Elforsk, fjärrvärmebranschen via Svensk Fjärrvärme, Avfall Sverige, tillverkningsindustrin, skogsindustrin samt energikonsulter. Samarbetet med staten sker via Energimyndigheten. Värmeforsks syfte är att utveckla ny och befintlig teknik för framtida uthålliga bränslebaserade energisystem. De övergripande målen i Värmeforsks forskningsprogram harmoniserar med samhällets strävan att utveckla hållbar och effektiv energiförsörjning genom att: • • • •

Minska utsläpp av koldioxid och andra miljöpåverkande ämnen Öka andelen förnybara bränslen Effektvisera och optimera kraft- och värmeproduktionen Bidra till att svensk industri är konkurrensmässig

Värmeforsk drivs av ett litet kansli på tre personer. Engagerade i styrelsen, de olika expertgrupperna och programråden är däremot cirka 250 personer. En stor vinst med att köpa forskningstjänster från Värmeforsk är möjligheten att vara med i de olika grupperna, dels för att kunna påverka forskningens inriktning, dels för att få tillgång till ett konkurrensneutralt nätverk med experter inom den svenska branschen för biobränslebaserad el- och värmeproduktion och resurskrävande processindustri. Föreningen Värmeforsk har 27 medlemmar, som tillsammans representerar hela branschen. Forskningsverksamheten bedrivs i ett av föreningen helägt dotterbolag. Föreningen har inga anställda, utan hyr sin personal från dotterbolaget.


VÄRMEFORSKS FORSKNINGSPROGRAM

Värmeforsks forskningsprogram Kärnverksamheten inom Värmeforsk har under ett antal år varit Värmeforsks basprogram, till 60 procent finansierat av industrin och till 40 procent finansierat av Energimyndigheten. Under den pågående programperioden (2012-2015) har Energimyndigheten sett över sitt arbetssätt och kommit fram till att det bästa alternativet är ett samverkansprogram mellan Energimyndigheten och Värmeforsk. Det gör att det finns ett antal fristående projekt som drivs inom Värmeforsks basprogram och ett nytt samverkansprogram, som startades vid halvårsskiftet 2013. De fristående projekten tar del av forskningsbudgeten för 2012 och första halvåret 2013.

SEBRA

SKOGSINDUSTRIELLA PROGRAMMET

ASKPROGRAMMET

Samverkansprogrammet bränslebaserad eloch värmeproduktion – SEBRA – drivs tillsammans med Energimyndigheten och är uppdelat i fyra teknikområden:

Ledordet för det Skogsindustriella programmet 2012 – 2014 är effektivisering, snarare än förbränning. De prioriterade målen som projekten inom programmet ska nå upp till är:

Under 2014 planeras en ny programperiod av Värmeforsks askprogram, som under tidigare programperioder undersökt energiaskornas egenskaper och påverkan på miljön i vitt skilda projekt.

Anläggnings- och förbränningsteknik har som huvudinriktningar effektivt anläggningsutnyttjande, optimal bränslebas och minimerad miljöpåverkan. Material- och kemiteknik behandlar frågor som gäller verkningsgrad, bränslen, miljö, tillgänglighet, livslängd och ny teknik ur ett material- och kemitekniskt perspektiv. Processtyrning fokuserar på reglerteknik och optimering, mätteknik, samt säkra gränssnitt och kvalitativa beslutsstöd. Systemteknik har som huvudinriktningar utveckling av befintliga anläggningar, utvärdering av nya koncept och tryggad bränsleförsörjning. Programmets första programperiod sträcker sig från andra halvåret 2013 till och med 2015 och har haft sina två första utlysningar. Programmets budget är totalt 60 miljoner kronor. Projekten inom programmet beräknas vara slutförda under andra halvåret 2015. Programrådet har 11 ledamöter och ordförande är Per Kallner, Vattenfall. Övriga ledamöter är: Anna Jonasson, E.ON Värme Sverige Ulf Björklund, Eskilstuna Energi & Miljö Ann-Britt Östberg, Grontmij Per Eriksson, Göteborg Energi Magnus Rydstrand, Holmen Paper Hallsta Viktoria Martin, KTH Ann Hellström, Metso Power Rikard Norling, Swerea KIMAB Gerth Karlsson, Vattenfall Research and Development Magnus Olofsson, Värmeforsk Adjungerade till programrådet är: Daniel Zerea, Energimyndigheten Sofia Andersson, Energimyndigheten

• Fossilfri tillverkning av massa och papper • Effektiv användning av råvaror • Energiintegrering • Effektivt utnyttjande av biprodukter och procesströmmar • Nya system och anläggningskoncept Det skogsindustriella programmets budget är totalt ca 7 miljoner för 2012-2014. Skogsindustrin köper forskningsprojekten från Värmeforsk, som i sin tur söker medel från Energimyndigheten för varje projekt för sig. Styrgruppen för det skogsindustriella programmet har representanter från: BillerudKorsnäs, Gruvön BillerudKorsnäs, Skärblacka BillerudKorsnäs, Frövi BillerudKorsnäs, Gävle Holmen, Braviken Holmen, Hallstavik Holmen, Iggesund Metso Power Metsä Bord Husum Mondi Packaging Dynäs Pöyry Sweden SCA Packaging Munksund SCA Packaging Obbola SCA Graphic Ortviken SCA Graphic Östrand Stora Enso, Hyltebruk Stora Enso, Kvarnsveden Stora Enso, Nymölla Stora Enso, Skoghall Stora Enso Pulp Södra Cell, Värö Södra Cell, Mönsterås Södra Cell, Mörrum ÅFORSK

Exempelvis kan man nämna test av bioaskor som gödningsmedel, försök för att hitta de bästa organismerna för ekotoxikologiska tester av askor, samt olika användningsområden av askorna som en restprodukt. Ett första möte kommer att hållas i början av november 2013 och tanken är att programmet ska utformas som ett samarbete mellan Värmeforsk och Energimyndigheten, där Värmeforsk driver projekten och Energimyndigheten tar beslut om sin finansiering projekt för projekt.

PROJEKT & RESULTAT

5


Erik Brandsma om energiforskningen

”Vi ÄR MÅNA OM DEN GEMENSAMMA FORSKNINGEN” Det goda samarbetet med energibranschen fortsätter som tidigare. Det bedyrar Energimyndighetens nye chef Erik Brandsma. De villkorsförändringar för energiforskningens finansiering, som vissa i branschen uppfattat som ett hinder kommer inte att förändra eller försämra förutsättningarna, framhåller han.

Kontroll I korthet innebär nyordningen att programråden i stället för att vara beslutande nu blir rådgivande när det gäller de statliga medlen till de enskilda projekten. Både Erik Brandsma och Magnus Olofsson räknar dock med att det nya sättet att organisera samarbetet i praktiken inte kommer att innebära så stora förändringar mot tidigare. De beslut som myndigheten ska fatta kommer i de flesta fall följa programrådens rekommendationer, även om det kan bli frågan om kontroller från myndighetens sida av de företag som tilldelas medel. Detta för att försäkra sig om att företagen till exempel inte har skatteskulder eller att det råder andra oegentligheter, säger Erik Brandsma.

Foto: Lars Magnell

Formerna för energibranschens och Energimyndighetens finansiering av den branschgemensamma forskningen, som sett likadana ut under decennier, blev för något år sedan ifrågasatta utifrån juridiska ståndpunkter. Det var inte förenligt med reglerna, menade Energimyndighetens jurister, och senare utredare i en av myndigheten beställd utredning, att de olika forskningsprogrammens styrelser själva beslutade om vilka projekt som skulle få finansiering. Detta förfaringssätt kunde betraktas som att programstyrelserna ägnade sig åt myndighetsutövning, vilket i så fall skulle strida mot gällande bestämmelser, menade utredarna. Mot denna bakgrund har nu en ny arbetsmodell skapats där Energimyndigheten i stället fattar de formella besluten om vilka projekt som ska tilldelas statligt stöd*. Dock efter rekommendation från forskningsprogrammens programråd.

Lika bra som tidigare Den relativt nye generaldirektören för Energimyndigheten Erik Brandsma, som fick frågan i knäet när han tillträdde i mars förra året, tycker att det är bra att den nu har fått en lösning som ”alla kan leva med.” Han säger sig också vara säker på att den nya modellen kommer att fungera minst lika bra som den tidigare. – Jag är visserligen den första att intyga att forskningen och samarbetet mellan energibranschen och Energimyndigheten har fungerat alldeles utmärkt under alla år. Men, de här förändringarna var nödvändiga. Vi ville inte hamna i en situation där hela branschsamarbetet ifrågasattes. Det handlar om öppenhet och transparens. Jag vill också betona att vi naturligtvis hela tiden fört en dialog med branschen, med det uttalade syftet att det goda sam-

6 PROJEKT & RESULTAT

Erik Brandsma

arbetet ska kunna fortsätta som tidigare, säger Erik Brandsma. Farhågorna om att energiforskningen skulle drabbas negativt av den nya ordningen har hittills heller inte besannats. Det framhåller både Erik Brandsma och Värmeforsks vd Magnus Olofsson. – Jag ser fram emot det förnyade samarbetet med Energimyndigheten. Genom en fortsatt god dialog är målet att även de nya arbetsformerna ska fungera effektivt. Energimyndigheten har strävat efter en lösning som både tillgodoser de formella kraven och möjliggör det viktiga samarbetet med energibranschen genom Värmeforsk och motsvarande företag. Det är en utmaning att bibehålla effektiviteten och vi arbetar gemensamt för att förenkla processerna, säger Magnus Olofsson.

Men finns det då inte en risk för att handlingstiderna fram till beslut nu kan bli mycket längre? – Nej, det tror jag inte. Vi jobbar dessutom på myndigheten med att effektivisera våra beslutsprocesser och införa nya flödesscheman med mera för att överlag kunna korta handläggningstiderna. Därför vågar jag nog lova att beslutsgången tidsmässigt sett kommer att vara minst lika snabb som tidigare, säger Erik Brandsma som också gärna vill framhålla vikten av att samfinansieringen och samarbetet med energibranschen fortgår. – Från Energimyndigheten är vi mycket måna om den gemensamt finansierade energiforskningen. Den är oerhört viktigt för oss eftersom den ger oss en förståelse för de problemställningar som branschen brottas med. På samma sätt tror jag att samarbetet är angeläget för branschen eftersom det ger energiforskningen en starkare samhällsförankring. * Även energibranschen investerar stora summor i de projekt som Energimyndigheten stödjer.


Material- och kemiteknik

Foto: Lars Magnell

Inspektion av nya laminatprototyper framtagna i Swerea Kimabs labb.

Varför skadas plasten?

– Det märkliga är att det i dessa fall inte har varit något fel i laminatet, det har delaminerat ändå, det vill säga att skikten i laminatet har lossnat från varandra, av egentligen okänd anledning. Det berättar Caroline Ankerfors på Swerea KIMAB, som leder ett nytt projekt i syfte att förstå och komma till rätta med orsaken till skadorna. – Vi ska undersöka de faktorer som leder till kritiska delamineringsskador. Det är väl känt att skadorna uppstår på komponenter som utsätts växelvis för fuktig korrosiv miljö vid låg rökgastemperatur och för orenade heta rökgaser vid bypass-körning eller till följd av driftstörningar. Men vi vet ännu inte fullt ut varför vissa material klarar sig bättre och andra sämre. Stora pengar på spel Målet är att ta fram nya material- och konstruktionsförslag för i första hand glasfiberarmerad plast som bättre klarar extrema temperatursvängningar och ändrade driftförhållanden. – Materialen ska även kunna klara de nya förhållanden som uppstår då man vill förbättra verkningsgraden, till exempel permanenta temperaturförändringar, tillägger Caroline Ankerfors. Projektet är angeläget eftersom delamineringsskadorna kan bli mycket kostsamma. I ett aktuellt fall uppskattas kostnaderna för utbyte

av en skorsten som drabbats av delaminering till flera miljoner kronor. Att använda sig av något annat material, som exempelvis rostfritt stål i förbränningsanläggningarna, framstår heller inte som ett givet alternativ, menar Caroline Ankerfors. – Nyligen bytte ett kraftvärmeverk ut en skorsten i höglegerat rostfritt stål till en skorsten i glasfiberarmerad esterplast. Detta på grund av massiva korrosionsproblem efter bara ett till två års drift. Samtidigt har det pågått eller pågår flera aktiviteter med nybyggnation eller uppgradering av flera andra anläggningar där GAP-komponenter installeras för rökgaser. Plast förefaller alltså vara det material som föredras i många högkorrosiva miljöer. – Det ligger stora ekonomiska värden i all den GAP-utrustning som installeras för rökgaser. Det är därför mycket angeläget att kunna säkerställa att materialet inte kommer att drabbas av delamineringsskador vid bypass-körningar eller oväntade driftstörningar. Det ska kunna fungera felfritt under lång tid och helst ha en livslängd i storleksordningen 30 år eller mer, säger Caroline Ankerfors. Projektet Robustare GAP-skorstenar/kanaler som klarar driftstörningar och bypass-körning ska pågår fram till mitten av 2014.

Foto: Lars Magnell

Glasfiberarmerad esterplast (GAP) är ett beprövat material i korrosiva miljöer. Men inte alla plastkomponenter håller måttet. Ett stort antal kostsamma delamineringsskador i förbränningsanläggningar har under åren konstaterats. I vissa fall har de varit svårförklarliga och har drabbat bland annat skorstenar och rökgaskanaler.

Caroline Ankerfors

>>Målet är att ta fram nya materialoch konstruktionsförslag som bättre klarar extrema temperatursvängningar och ändrade driftförhållanden.<<

Fotnot: Delaminering, separation av de olika glasfiberskikten som laminatet är uppbyggt av. PROJEKT & RESULTAT

7


Material- och kemiteknik

>>Huvudmålet i projektet är att förbättra möjligheten till korrosionskontroll under drift.<<

Korrosionskontroll för bränsleflexibilitet

Foto: Lars Magnell

”Vi värdesätter mycket Värmeforsks verksamhet. Den ger oss som forskningsinstitut insyn i branschens problem och tillfälle att utveckla teknologi att hantera dessa. Ofta samarbetar energibolag, tillverkare, konsulter och forskare på ett unikt sätt i projekten. Att på detta sätt samla olika kompetenser möjliggör bredare angreppssätt till generella problemställningar.” Rikard Norling, forskningsledare, Swerea KIMAB

För att kunna öka bränsleflexibiliteten eller ångtemperaturen i biobränsleeldade anläggningar krävs bland annat bättre kontroll av korrosionsangreppen. Ett nytt Värmeforskprojekt undersöker nya och effektivare metoder att utvärdera risken för korrosion i bio- och avfallseldade pannor. – De tekniska och ekonomiska fördelarna av att på kort tid kunna bedöma effekten av korrosionshämmande åtgärder är stor. Det möjliggör exempelvis utvärdering av olika typer av inställningsparameter för olika val av bränslen och aktuella driftsförhållanden, framhåller forskningsledaren Rikard Norling på Swerea KIMAB. Det vanligaste sättet att begränsa korrosionen i utsatta komponenter – främst ångtuberna i överhettarna – är att tillsätta svavel vid förbränningen. Men effekten av en sådan åtgärd kan utan speciella mätningar inte observeras direkt på anläggningen. Resultatet ser man normalt först efter inspektion av utsatta komponenter, vilket vanligtvis sker före och efter driftsäsongen. – Så huvudmålet i projektet är att förbättra möjligheten till korrosionskontroll under drift genom provtagning och analys av beläggningar och flygaska, förklarar Rikard Norling. Projektets olika delmål för korrosionskontroll under drift ska uppnås genom att: •

Göra resultaten ifrån etablerade tekniker för provtagning jämförbara med varandra. Detta med angivande av vilka kvantitativa och kvalitativa skillnader i resultat som kan förväntas dem emellan.

• Utarbeta rekommendationer för metodval baserat på aktuellt behov. Till exempel krav på snabbhet, låg kostnad, mätnoggrannhet,

8 PROJEKT & RESULTAT

Foto: Hans Blomberg

Så har vi nytta av Värmeforsk

Målet är att kunna kontrollera korrosionsprocessen under drift.

enkel användning och typ av korrosions- frågeställning.

Ta fram en teknik som inom 4 timmar kan ge en god kvalitativ bedömning av korrosions- risken med aktuellt bränsle och driftparametrar.

Projektet Korrosionskontroll genom analys av flygaska och avlagringar sker i samarbete med SP och Vattenfall och ska pågå till slutet av 2014.


Foto: Hans Blomberg

Anläggnings- och förbränningsteknik

En homogen bränslemix är en förutsättning för att undvika temperaturgradienter i eldstaden, ojämn panndrift och därmed lägre pannverkningsgrad.

Konsten att erhålla en homogen bränslemix

Vid förbränning av olika sorters biobränslen är homogenisering och segregering nyckelbegrepp. Homogeniseringsprocessen syftar till att blanda bränslen med olika fukthalter eller andra egenskaper och samtidigt få en så jämn inblandning av finfraktion som möjligt. En homogen bränslemix är en förutsättning för att undvika temperaturgradienter i eldstaden, ojämn panndrift och därmed lägre pannverkningsgrad. Av samma anledning är segregering av en redan homogen bränslemix något som bör undvikas. Med segregering menas att olika fraktioner avskiljs och samlas i kluster. – Men det råder i dagsläget oklarheter kring hur homogenisering uppnås. Dessutom finns det ett flertal orsaker till segregering av en homogen bränslemix, säger Rolf Njurell på WSP som leder ett Värmeforskprojekt i syfte att öka kunskapen på området. I projektet ska homogeniserings- och segregeringsproblematiken i bränslehanteringen och dess påverkan på en anläggnings drift tydliggöras. Kvalitetsskillnaden i bränslematning mellan olika system skall också beskrivas. Saknas studier Homogenisering kan uppnås genom både au-

tomatisk eller manuell bränslehantering men det saknas studier på hur effektiva dagens metoder verkligen är. – Vi ska därför bland annat sammanställa resultat från en manuell homogenisering och därtill undersöka en automatisk homogenisering i silo. Det är en allmänt spridd uppfattning i branschen att silor homogeniserar bränsle men ingen studie har genomförts som verifierat detta, säger Rolf Njurell. Projektet omfattar också segregeringsteori applicerad på typiska bränslemixar där simuleringar ska åskådliggöra segregering i olika situationer. En förhoppning är att kommande projektrapport ska kunna användas som underlag för framtida om- och nybyggnation av bränslehantering för kraft- och värmeverk. Den skall även kunna användas för att förbättra dagens manuella metoder för homogenisering. – Med ökad kunskap om hur bränslet uppför sig på vägen in till pannan kan nya algoritmer för pannstyrning utvecklas, säger Rolf Njurell. Projektet Bränslehanteringens betydelse för homogenisering och segregering av mixade biobränslen sker i samarbete med Mälardalens Högskola och Chalmers Tekniska Högskola och ska pågå fram till slutet av 2014.

Foto: WSP

Vid samtidig förbränning av olika biobränslen eftersträvas så små variationer som möjligt avseende fukt och storlek i de olika bränslefraktionerna. Men hur uppnås detta tillstånd? Kunskapen om homogenisering och dess motsats segregering behöver bli bättre.

Rolf Njurell

>>Med ökad kunskap om hur bränslet uppför sig på vägen in till pannan kan nya algoritmer för pannstyrning utvecklas.<<

PROJEKT & RESULTAT

9


Skogsindustriella programmet

Högre verkningsgrad utan risk för korrosion Det borde gå att maximera en sodapannas verkningsgrad utan risk för korrosionsskador. Men för att nå dit behövs mer kunskap om den så kallade syradaggpunkten. Detta är utgångspunkten för ett Värmeforskprojekt som genomförs under hösten. Vid pappersmassatillverkning erhålls förutom pappersmassa en energirik biprodukt kallad svartlut. Svartluten används vanligtvis som bränsle för produktion av el och värme och bidrar därmed väsentligt till massafabrikernas ekonomi. Ett problem med att förbränna svartlut och andra svavelrika bränslen är dock att svavlet i rökgaserna riskerar att ombildas till svavelsyra och därmed orsaka korrosion i pannan. Detta har man traditionellt löst genom att hålla uppe temperaturerna på rökgaserna och de vattenförande ytorna i pannan så att de överstiger den så kallade syradaggpunkten, den punkt som markerar risken för att svavelsyra ska bildas. – Nackdelen med att alltid köra med denna säkerhetsmarginal är att pannans verkningsgrad blir lägre. Så i det här projektet ska vi undersöka om det är möjligt att lägga sig närmare syradaggpunkten och på så sätt höja pannans verkningsgrad, säger projektledaren Gösta Norell på Pöyry Sweden i Karlstad.

Så har vi nytta av Värmeforsk

Foto: Pöyry Sweden

Vi uppskattar samarbetet i Värmeforsk då det ger ett värdefullt utbyte med branschkollegor på tekniksidan. Aktuella verksamhetsområden och tekniktrender är lättare att följa och det gör det lättare att få en bild av var kunskapsnivån ligger på olika områden.

Värmeforsks offentliga rapportdatabas är en mycket värdefull källa till information och det är av stort värde att den är offentlig, vilket gör att man kan referera till den lättare.

Foto: Ulla-Carin Ekblom

Vi uppskattar nätverksbyggandet som skapar en stor kontaktyta på allehanda områden.

Utmanande miljö Syradaggpunkten är dock ett rörligt mål som varierar över tid och påverkas av olika driftförhållanden.

SCA Obbola Mätningarna görs på sodapannan hos SCA Obbola och skall ske vid varierande driftförhållanden. I Obbolas panna eldas utöver svartluten starka och svaga luktgaser, utvunnen metanol från svartluten, beckolja samt eldningsolja. Detta ger goda möjligheter att skapa olika driftförhållanden för mätningarna. Målsättningen, säger Gösta Norell, är att på så vis kunna påvisa driftförhållanden då syradaggpunktstemperaturen är låg och således risken för korrosion som störst.

Gösta Norell Pöyry Sweden

För att kunna öka sodapannas verkningsgrad utan risk för korrosionsskador behövs mer kunskap om den så kallade syradaggpunkten.

10 PROJEKT & RESULTAT

Det är tyvärr inte helt lätt att veta om driftsförhållandena i en panna är sådana att man riskerar att ligga vid syradaggpunkten. Det finns inga kommersiellt tillgängliga mätinstrument som direkt kan installeras i en sodapanna och med vars hjälp man kan konstatera om driften riskerar att ske på ett sätt som medför syrautfällning och korrosion. Sodapannans rökgaser är en utmanande miljö för mätningar, delvis på grund av förekomsten av askan, huvudsakligen bestående av natriumsulfat, som kan riskera att försämra mätresultatet genom försmutsning av mätinstrument och genom kemisk påverkan. – Därför är en viktig del av det här projektet att prova olika mätmetoder och jämföra dessa, säger Gösta Norell. Vi skall använda tre olika mätmetoder och mäta syradaggpunkten i rökgaserna i skorstenen; en metod för direkt mätning av syradaggpunktstemperaturen och två olika mätmetoder för mätning av svaveltrioxid, SO3, som är den förening som bildar svavelsyra vid en minskning av temperaturen. Avsikten med detta är att kunna jämföra de olika mätmetoderna och skapa en djupare kunskap om vilka som är mest tillförlitliga. Daniel Fleig, Chalmers Tekniska Högskola, deltar i projektet och ansvarar tillsammans med Linda Bäfver på Pöyry för mätningarna.

Projektet Syradaggpunkt – ökad effekt i sodapannan genom att förhindra kondensering av SO3 sker i samarbete med SCA Obbola och ska pågå fram till slutet av 2013.


Foto: Sekab

Foto: Rolf Andersson

Skogsindustriella programmet

Massafabrikernas biprodukter skulle kunna användas som miljövänliga bränslen, förädlas till gröna plaster med mera.

Terpentin är en biprodukt vid massatillverkning som kan bli värdefull om den kan renas från svavel.

Bioraffinering och svavelrening – massafabrikens biprodukter kan ge ökade intäkter

Av den anledningen har Värmeforsk initierat ett projekt som ska undersöka vilka svavelreningstekniker som står till buds idag. Målsättningen är att kunna påvisa kostnadseffektiva reningsprocesser som gör det möjligt att sälja de biprodukter som idag i huvudsak används som bränsle för att driva massafabrikernas egna processer. – De här produkterna har ett potentiellt högre värde om de renas från svavel och det finns ett stort intresse inom olje- och den petrokemiska industrin för den här typen av gröna produkter. De skulle kunna användas som miljövänliga bränslen, förädlas till gröna plaster med mera. Därtill kan lignin, som har ett högt energiinnehåll, användas som billigt bränsle i kraftvärmeverken. Kan man bara finna kostnadseffektiva metoder att rena produkterna från svavel öppnar sig en större marknad för massaindustrin, säger Tomas Ekbom på

Grontmij, som leder projektet. I projektet ska state-of-the-art för tekniker inom svavelrening kartläggas. Lämpliga processlösningar kommer därefter att beskrivas. Detta i samarbete med olika aktörer inom industrin och forskarvärlden. – Det som troligen blir en utmaning är att dagens kommersiella processer är utvecklade för bland annat petrokemin och därmed mycket storskaliga. Att hitta tillräckligt effektiva tekniker som är gångbara i liten skala kommer att bli svårt. En annan fråga är också vad miljökonsekvenserna kan bli på ett massabruk, säger Tomas Ekbom. Projektet Svavelkemi – rening av produkter i ett sulfatmassabruk sker i samarbete med SCA Munksund och Hulteberg Chemistry & Engineering och ska pågå fram till mitten av 2014.

Så har vi nytta av Värmeforsk

Foto: Lars Magnell

Massafabrikernas biprodukter, som metanol, terpentin och lignin kan utgöra alternativa produkter och öka lönsamheten för massaindustrin, som idag står under stark ekonomisk press. Men för att produkterna ska kunna betinga ett värde utanför fabriken måste de först renas från svavelföreningar, vilket är en utmaning.

Värmeforsk har bidragit till att Grontmij kunnat utveckla företaget i samarbete med industrin för att hitta kostnadseffektiva lösningar till skogs- och pappersföretagens produktion. Det Skogsindustriella programmet ger ett kunnande och är ett värdefullt forum för intressanta diskussioner mellan experter, där gruppen har en stor och bred kompetens. En fortsättning är önskvärd. Tomas Ekbom, Grontmij PROJEKT & RESULTAT

11


Värmeforsks stipendium

Värmeforsks stipendium har delats ut till två doktorander på KTH, Miroslav Petrov och Mohsin Saleemi. De använde båda sina stipendier till en resa för att lära sig mer om sina forskningsområden: Höghastighetsgeneratorer respektive Funktionella material inom nanoteknik. Värmeforsks stipendiater

>>Stipendiet från Värmeforsk har varit till stor hjälp för att kunna fortsätta med forskningen. <<

Nanoteknologi för spillvärme

Bättre prestanda för småskalig bioeldad kraftvärme

Mohsin Saleemi avslutade sin magisterutbildning inom nanoteknik 2009 och arbetar nu på sin doktorsexamen inom samma område på KTH. Han fokuserar främst på att utveckla termoelektriska material som ska kunna ta tillvara en hög andel spillvärme och omvandla den till el.

Miroslav Petrov är doktorand på enheten för Kraft- och värmeteknologi på KTH. Hans forskningsprojekt syftar till att utveckla optimala höghastighetsturbiner för biobränsleeldade ånganläggningar i storleken 1 till 10 MW. Med ny teknik som tillåter bättre prestanda ska småskaliga standardiserade och prefabricerade ånganläggningar kunna bli högaktuella för lokal användning av olika biobränsleresurser. Värmeforsk finner forskningen angelägen, då det finns ett stort behov av konkurrenskraftig, småskalig kraftvärme. Miroslav Petrov fick stipendiet för att åka till ASME POWER. Det är en internationell årlig konferens med inriktning på praktiska frågor kring utförande och styrning av förbränningsanläggningar och kraftverk. Utveckling av nya och innovativa kraftvärmecykler, nära kommersiellt genombrott, är ett annat viktigt fokus. – Ett av de främsta företagen inom utveckling av varvtalsreglerade generatorer har sitt huvudkontor alldeles i närheten av årets ASME POWER, som hölls i Anaheim, Kalifornien. Så jag fick även möjlighet att besöka företaget och diskutera höghastighetsgeneratorernas utveckling och potential, berättar Miroslav Petrov. Tillsammans med kollegan och mentorn Jens Fridh utför Miroslav Petrov beräkningar och simuleringar med målet att kunna utveckla en mindre ångturbin som kan kopplas direkt till en höghastighetsgenerator. Detta så att båda kan regleras vid dellast genom minskat varvtal och i stort sett bibehållen verkningsgrad. Forskningen går vidare med hjälp av mer avancerade simuleringsprogram. – Stipendiet från Värmeforsk har varit till stor hjälp för att kunna fortsätta med forskningen och ett slags godkännande för det arbete som vi driver bland våra andra åtaganden och utan stora projektsanslag, säger Miroslav Petrov.

12 PROJEKT & RESULTAT

>> De senaste framstegen inom nanomaterial innebär helt nya möjligheter att utforma och tillverka allt mer komplexa material. << Mohsin Saleemi använde Värmeforsks stipendium till att kunna delta i en sommarkurs, anordnad av KTH:s samarbetspartner CNR (Consiglio Nazionale delle Ricerche) i Italien. CNR har analysinstrument som KTH ännu inte har tillgång till och kursen har gett honom möjlighet att lära sig mer om analys och utvärdering av överföringsegenskaper hos de material han arbetar med att utveckla. Termoelektriska (TE) material är funktionella material, som får stor uppmärksamhet på grund av sin dubbla förmåga att konvertera elektrisk värmeenergi. Dessa material, som direkt kan omvandla värme till elektricitet och vice versa, kan vara betydande för allt från kraftproduktion till kylning av mikroprocessorer. De senaste framstegen inom nanomaterial innebär helt nya möjligheter att utforma och tillverka allt mer komplexa material med kontrollerade inre och hierarkiska strukturer. Mohsins forskning har som mål att utveckla TE-material som kan effektivisera konventionella enheter och omvandla maximal spillvärme till el. – I våra laboratorier har vi funnit sätt att tillverka stora partier av konventionella och nya nano-material. Hittills har vi uppnått bäst resultat med TE-material för applikationer med låga driftstemperaturer, cirka 200°C och nu arbetar vi på att producera andra klasser av TE-material som kan användas vid höga temperaturer, runt 600°C berättar Mohsin Saleemi.


VÄRMEFORSKS ORGANISATION

Organisation, kunder och finansiering Finansiering

Värmeforsks kunder Elforsk (E.ON Värme Sverige, Vattenfall Värme Norden, Fortum Värme, Söderenergi, Mälarenergi, Skellefteå Kraft, Eskilstuna Energi & Miljö, Jämtkraft, Göteborg Energi, Öresunds Kraft, Tekniska Verken i Linköping, Växjö Energi, Umeå Energi, Borås Energi, Ena Energi, Jönköping Energi, Trollhättan Energi, Kraftringen Produktion, Karlstads Energi, Sundsvalls Energi, Gävle Energi, C4 Energi Värme), Svensk Fjärrvärme, Avfall Sverige, Åforsk, Alstom Power Sweden, Siemens Industrial Turbomachinery, Metso Power, Foster Wheeler Energi, Inspecta Technology, WSP, Pöyry Forest Industry, SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut, Grontmij, MH Engineering, Statkraft, Swerea Kimab, Götaverken Miljö, Metsä Board, Mondi Dynäs, Holmen Paper, SCA, Stora Enso, BillerudKorsnäs, Södra Cell, Energimyndigheten

SEBRA budget jul – dec 2013

(tkr)

Industriell finansiering

7 200

Energimyndigheten

4 800

Total budget 2013

12 000

Basprogrammet / lösa projekt jan 2012 – jun 2013

(tkr)

Industriell finansiering

17 300

Energimyndigheten

6 600

Totalt

23 900

Skogsindustriella programmet jan 2012 – sept 2013

(tkr)

Industriell finansiering

3600

Energimyndigheten

1 440

Totalt

5 040

Värmeforsks organisation 2013

huvudmän STYRELSE KANSLI

TILLÄMPADE PROGRAM

SEBRA PROGRAMRÅD Anläggnings- och

förbränningsteknik

Material- och kemiteknik

Processtyrning

Systemteknik

STYRGRUPP

STYRGRUPP

Skogsindustriella

Miljöriktig användning av askor *

programmet

* under uppstart

PROJEKT & RESULTAT

13


VÄRMEFORSKs ORGANISATION

Värmeforsks styrelse och kansli Styrelseledamöter

kansli

Ordinarie Styrelseordförande

Bengt-Åke Andersson

E.ON Värme

Per Kallner

Vattenfall Värme Norden

Eva-Katrin Lindman

Fortum Värme

Ulrika Jardfelt

Svensk Fjärrvärme Skellefteå Kraft

Mile Elez

Tekniska Verken i Linköping

Peter Wallson

Siemens Industrial Turbomachinery

Claes Tullin

SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut

Margareta Lundberg

Metso Power

Kristina Haraldsson

ÅF

Johan Schönström

BillerudKorsnäs

Klas Simes

Holmen

Foto: Lars Magnell

Svante Carlsson

Foto: Tedd Soost

Jan Samuelsson

Magnus Olofsson Verkställande Direktör

Birgitta Strömberg Programansvarig

Line Widell Kommunikation & administration

Helena Sellerholm Programhandläggare (Deltid, inhyrd från Elforsk)

Suppleanter Mats Åbjörnsson

E.ON Värme

Magnus Berg

Vattenfall R&D

Johan Alsparr

Fortum Värme Eskilstuna Energi & miljö

Ulf Hagman

Göteborg Energi

Niclas Lindqvist

Alstom Power

Weine Wiqvist

Avfall Sverige

Per-Anders Tauson

Grontmij

Christer Olson

Foster Wheeler

Peter Sandström

SCA

Conny Johansson

Stora Enso

Värmeforsks KUNDER

14 PROJEKT & RESULTAT

Foto: Tedd Soost

Ulf Björklund

Foto: Lars Magnell

Charlotta Abrahamsson Göteborg Energi


PROJEKT & RESULTAT

15


101 53 Stockholm Telefon: 08-677 25 80 Telefax: 08-677 25 06 info@varmeforsk.se www.varmeforsk.se

16 PROJEKT & RESULTAT

Projekt resultat 12 13 webb  

Värmeforsks årsrapport 2012/13

Read more
Read more
Similar to
Popular now
Just for you