Effektiv kraftvarme fra affaldsfraktioner - Energinet.dk

Effektiv kraftvarme fra affaldsfraktioner - Energinet.dk Effektiv kraftvarme fra affaldsfraktioner - Energinet.dk

26.07.2013 Views

2.2 Forgasnings- og pyrolyseprocesser 2.2.1 Indledning Teknologi til forgasning og pyrolyse af forskellige affaldsfraktioner har været udviklet siden begyndelsen af 1970’erne. Aktiviteterne var størst i 1970’erne, hvor flere hundrede grupper på verdensplan kastede sig ud i udvikling af både traditionelle reaktortyper (fixed bed og forskellige fluid bed typer) og mere eller mindre spekulative processer, alle hovedsaligt til husholdningsaffald. Generelt var succes’en meget begrænset og kun ca. 20 processer blev demonstreret i størrelser over 1 ton/time. De typiske årsager var, at udviklerne tog udgangspunkt i teknologi, der var udviklet til helt andre brændsler som kul og træ, hvis brændselskarakteriska er meget forskelligt fra og mere homogent end de fleste affaldstyper. Affaldsfraktionering, udskillelse af fremmedlegemer og homogenisering blev efterhånden også erkendt som en fordelagtig og nødvendig forudsætning for en stabil gasproducerende termisk proces. Det blev også konstateret, at mange udviklere opskalerede deres processer alt for hurtigt, hvilket medførte en række nye problemstillinger, som der ikke kunne gives brugbare forklaringer på. I 1980érne og frem til begyndelse af 1990érne var aktivitetsniveauet betydeligt mere begrænset, dels på grund af de mange uoverskuelige tekniske problemer og faldende finansieringsmuligheder, dels fordi forbrændingsanlæggene blev videreudviklet og viste sig at kunne leve op til periodens stigende miljøkrav. Industrilandenes stadigt stigende fokus på affaldets miljømæssige konsekvenser og prioritering af genanvendelse af råstoffer med henblik på at reducere mængden af affald til slutdeponi medførte, at der i en række lande fra midten af 1990’erne blev indledt en intensiv udvikling af processer til både miljømæssigt enkle og belastende affaldsfraktioner. Den forøgede samfundsmæssige prioritering har medført, at mange store internationale og kapitalstærke virksomheder har kastet sig ud i udviklingsarbejdet med baggrund i en forventning om et reelt marked for salg af anlæg eller ydelse i form af behandling af specifikke affaldsfraktioner. I det følgende beskrives forskellige processer og teknologier, som er udviklet til behandling af de i dette projekt udvalgte fraktioner, eller som med stor sandsynlighed kan bringes til det. Med henblik på at opnå de højeste elvirkningsgrader er udgangspunktet at omsætte den producerede gas i et kraftvarmeværk. Samtidigt forudsættes, at anlægskonceptet er relativt billigt, har miljømæssige egenskaber der kan leve op til fremtidige krav, og ikke skaber tvivl om askeanvendelse på kraftvarmeværket. Produktgassen skal med andre ord kunne betragtes som et ”rent” brændsel i kraftvarmeværket. 2.2.2 Baggrundsmateriale Forgasning og pyrolyse af affald i bred forstand er et nyt interesseområde for projektets parter, og derfor er videnindsamling og evaluering en betydelig del af denne fase. Arbejdsmetoden har været at søge oplysninger hos det netværk af aktører, som E2 har opbygget igennem mange års arbejde med forgasning og pyrolyse af biomasse. Netop fordi flere af disse har drejet aktiviteterne over i affald eller affaldslignende brændsler på grund af et vigende marked for rene biomassekoncepter, er vurderingen, at disse kontakter har været et godt udgangspunkt. Risikoen ved denne metode er, at man ikke får identificeret samtlige relevante aktører, men efterfølgende krydsundersøgelser har vist, at de præsenterede koncepter og aktører er tilfredsstillende repræsentative for de teknologier, der med stor sandsynlighed kan anvendes til affaldsfraktionerne i dette projekt. 22

De foreliggende oplysninger er primært fremkommet ved kontakt til følgende aktører: • VTT Processes, Finland • Foster Wheeler Energia (FWE), Finland • TPS, Sverige • Takuma, Japan • dk-TEKNIK • Juniper, England • Oplysninger hentet på Internettet • Kommunikation med personer med viden på området På dette indledende stade af undersøgelsen af de teknologiske muligheder er det vurderet, at arbejdet ikke har nødvendiggjort rejseaktiviteter med henblik på interview af udviklere og anlægsejere/-værter. På dette område har projektet i betydelig grad støttet sig til et stort dansk projekt med titlen "Metoder til behandling af tungmetalholdigt affald", som er gennemført med dk-TEKNIK som projektkoordinator - i det følgende kaldet "Tungmetalprojektet". Der henvises til rapporter fra dette projekt vedrørende detaljerede beskrivelse af processer, teknologi, miljødata og andre data. Den foreliggende viden og information vurderes at være tilstrækkelig til at beslutte, hvilket spor der skal forfølges i næste trin af nærværende samarbejde. 2.2.3 Kriterier for udvælgelse af teknologier Hovedopgaven i denne del af projektet vedrører indkredsning af de mulige og mest realistiske processer og teknologier, der kan opfylde de kriterier, som kan opstilles ud fra overordnede krav til størrelse, effektivitet, miljø og økonomi. Som det gælder for forbrændingsanlæg, eksisterer der også inden for forgasning- og pyrolysesområdet en sammenhæng mellem brændselstype og egnet teknologi. Valget af teknologi(er) i nærværende projekt foretages derfor ud fra de specifikke kriterier, som valget af kandidatfraktioner betinger. I projektets 1. fase er der opstillet en bruttoliste på 21 affaldsfraktioner. Ud fra bruttolisten er følgende 5 valgt til det videre arbejde: • Elektriske og elektroniske produkter (EE-restfraktion) - ikke genanvendelige. • Emballageaffald, der ikke genanvendes (f.eks. pap, plast, papir). • Imprægneret træ (ikke kreosotbehandlet). • Shredderaffald (SHR). • PVC (WUPPI ordningen). Teknologisk set er projektets formål at pege på det mest effektive koncept. De højeste elvirkningsgrader opnås ved enten at samfyre den producerede gas med fossilt brændsel i en stor moderne kraftvarmekedel eller ved omsætning af gassen i et combined cycle (CC) anlæg. Sidstnævnte medfører en væsentligt større investering og er mindre udviklet, hvorfor der kun vil blive arbejdet videre med førstnævnte princip, i det følgende kaldt forkoblingskonceptet. Samtidigt er det en forudsætning, jf. projektbeskrivelsen, kun at arbejde videre med affaldsfraktioner med et rimeligt energiindhold og at mængdemæssigt marginale fraktioner ikke vil indgå. Det er dog muligt, at marginale fraktioner vil kunne omsættes, hvis de enten blandes med andre egnede fraktioner eller omsættes i kortere driftsperioder ved kampagnekørsel. Samlet set er det både projektets og de eksterne eksperters vurderingen, at denne type anlæg bør have en størrelse på 30-100 MWt. Det er en forudsætning, at teknologien skal være kommerciel eller demonstreret i fuld eller stor skala for at komme i betragtning. 23

2.2 Forgasnings- og pyrolyseprocesser<br />

2.2.1 Indledning<br />

Teknologi til forgasning og pyrolyse af forskellige affalds<strong>fra</strong>ktioner har været udviklet<br />

siden begyndelsen af 1970’erne. Aktiviteterne var størst i 1970’erne, hvor flere hundrede<br />

grupper på verdensplan kastede sig ud i udvikling af både traditionelle reaktortyper<br />

(fixed bed og forskellige fluid bed typer) og mere eller mindre spekulative processer,<br />

alle hovedsaligt til husholdningsaffald. Generelt var succes’en meget begrænset og<br />

kun ca. 20 processer blev demonstreret i størrelser over 1 ton/time. De typiske årsager<br />

var, at udviklerne tog udgangspunkt i teknologi, der var udviklet til helt andre brændsler<br />

som kul og træ, hvis brændselskarakteriska er meget forskelligt <strong>fra</strong> og mere homogent<br />

end de fleste affaldstyper. Affalds<strong>fra</strong>ktionering, udskillelse af fremmedlegemer og homogenisering<br />

blev efterhånden også erkendt som en fordelagtig og nødvendig forudsætning<br />

for en stabil gasproducerende termisk proces. Det blev også konstateret, at<br />

mange udviklere opskalerede deres processer alt for hurtigt, hvilket medførte en række<br />

nye problemstillinger, som der ikke kunne gives brugbare forklaringer på.<br />

I 1980érne og frem til begyndelse af 1990érne var aktivitetsniveauet betydeligt mere<br />

begrænset, dels på grund af de mange uoverskuelige tekniske problemer og faldende<br />

finansieringsmuligheder, dels fordi forbrændingsanlæggene blev videreudviklet og viste<br />

sig at kunne leve op til periodens stigende miljøkrav.<br />

Industrilandenes stadigt stigende fokus på affaldets miljømæssige konsekvenser og<br />

prioritering af genanvendelse af råstoffer med henblik på at reducere mængden af affald<br />

til slutdeponi medførte, at der i en række lande <strong>fra</strong> midten af 1990’erne blev indledt<br />

en intensiv udvikling af processer til både miljømæssigt enkle og belastende affalds<strong>fra</strong>ktioner.<br />

Den forøgede samfundsmæssige prioritering har medført, at mange store internationale<br />

og kapitalstærke virksomheder har kastet sig ud i udviklingsarbejdet med baggrund i<br />

en forventning om et reelt marked for salg af anlæg eller ydelse i form af behandling af<br />

specifikke affalds<strong>fra</strong>ktioner.<br />

I det følgende beskrives forskellige processer og teknologier, som er udviklet til behandling<br />

af de i dette projekt udvalgte <strong>fra</strong>ktioner, eller som med stor sandsynlighed kan<br />

bringes til det. Med henblik på at opnå de højeste elvirkningsgrader er udgangspunktet<br />

at omsætte den producerede gas i et <strong>kraftvarme</strong>værk. Samtidigt forudsættes, at anlægskonceptet<br />

er relativt billigt, har miljømæssige egenskaber der kan leve op til fremtidige<br />

krav, og ikke skaber tvivl om askeanvendelse på <strong>kraftvarme</strong>værket. Produktgassen<br />

skal med andre ord kunne betragtes som et ”rent” brændsel i <strong>kraftvarme</strong>værket.<br />

2.2.2 Baggrundsmateriale<br />

Forgasning og pyrolyse af affald i bred forstand er et nyt interesseområde for projektets<br />

parter, og derfor er videnindsamling og evaluering en betydelig del af denne fase.<br />

Arbejdsmetoden har været at søge oplysninger hos det netværk af aktører, som E2 har<br />

opbygget igennem mange års arbejde med forgasning og pyrolyse af biomasse. Netop<br />

fordi flere af disse har drejet aktiviteterne over i affald eller affaldslignende brændsler<br />

på grund af et vigende marked for rene biomassekoncepter, er vurderingen, at disse<br />

kontakter har været et godt udgangspunkt. Risikoen ved denne metode er, at man ikke<br />

får identificeret samtlige relevante aktører, men efterfølgende krydsundersøgelser har<br />

vist, at de præsenterede koncepter og aktører er tilfredsstillende repræsentative for de<br />

teknologier, der med stor sandsynlighed kan anvendes til affalds<strong>fra</strong>ktionerne i dette<br />

projekt.<br />

22

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!