Reduktion av NOx från biooljeeldade hetvattenpannor på Gunnesboverket

Sammanfattning: Den 1 januari 2016 skärptes kraven för luftutsläpp från förbränningsanläggningar genom För-ordningen (2013:252) om stora förbränningsanläggningar. I förordningen skärptes bland annat kraven för utsläpp av kväveoxider, NOX. Till följd av de skärpta kraven berördes Kraftringens produktionsanläggning Gunnesboverket. På anläggningen finns tre biooljeeldade hetvatten-pannor för fjärrvärmeproduktion där utsläppskraven för NOX i dagsläget inte uppnås. Företa-get har sökt och fått dispens från utsläppskraven fram till 31 december 2023 då kraven i för-ordningen måste uppfyllas. För att minska utsläppen ville Kraftringen i form av detta examensarbete undersöka möjligheterna att använda tekniken selektiv icke-katalytisk reduktion (SNCR) som en åtgärd på problemet, tekniskt samt ekonomiskt. SNCR är en form av rökgasrening som innebär att en reduktionskemikalie sprutas in direkt i rökgaserna där reduktionskemikalien reagerar med NOX och reducerar NOX till kväve och vatten. Reduktionstekniken utreddes tekniskt genom bestämning av viktiga processparametrar för SNCR, teoretiskt samt experimentellt. En större del av examensarbetet gick ut på att experimentellt bestämma rökgastemperaturprofilen i en av pannorna eftersom reduktionsreaktionerna endast sker selektivt inom ett snävt temperaturfönster och temperaturerna i dagsläget är helt okända. Rökgastemperaturerna undersökas under tre lastfall; låg last (15 MW), mellanlast (30 MW) och hög last (50 MW). Utredningen visade att rökgastemperaturen bara ligger inom rätt tem-peraturintervall för SNCR (ca 850-1100 °C för ammoniak som har varit den reduktionskemi-kalie denna studie har fokuserat på) vid lägsta last och är ca 200-300 °C för höga än den optimala temperaturen vid mellanlast och mer än 400-500 °C för höga än den optimala tempera-turen vid högsta last. Temperaturprofilen över tvärsnittet visade sig också vara väldigt ojämn vilket utgör ytterligare ett problem vid en eventuell SNCR installation och vart reduktionskemikalien skall sprutas in för att möjliggöra att den reagera i det optimala temperaturintervallet. Temperaturobalans orsakar otillräcklig reduktion i områden med låg temperatur och högre reduktion i områden med rätt temperatur vilket kan ha en negativ effekt på reduktionskemikalieförbrukningen och hur mycket oreagerat ammoniak (NH3-slip) som passerar systemet. Även uppehållstiden som är en viktig parameter för hur effektiv reduktion som erhålls visade sig vara låg, mellan 1,23–5,83 sekunder vid hög respektive låg last vilket innebär att uppe-hållstiden i volymen med rätt temperatur kommer att vara kortare än detta. Kostnaderna för en SNCR-installation togs också fram för att se huruvida det var ekonomisk optimal lösning. Detta gjordes trots att rätt temperaturintervall saknas i pannorna ifall pannorna eventuellt modifieras för att möjliggöra SNCR. Även en investeringsbedömning togs fram. Kostnader för utrustning som ingår in en SNCR-process samt årliga kostnader relaterad till processen uppskattades för en panna. Den totala kostnaden för utrustningen uppskattades till ca 2,5 Mkr, de årliga kostnaderna uppskattades till ca 170 000 kr, antaget värsta möjliga fall i form av NOX utsläpp och kemikalieförbrukning. Investeringen visade sig inte lönsam som förväntat då den enda intäkten som tillkommer är minskningen av NOX avgiften vid minskade utsläpp.