Akustisk rengöring och bränsleadditiv : En möjlighet att öka verkningsgrad och minska slitage och miljöpåverkan vid förbränning i kraftvärmeverk?

Sammanfattning: En stor del av den energi som används till uppvärmning, elproduktion eller fjärrvärme kommer från förbränning. En del av bränslet är avfall, såsom t.ex. sopor, plaster medan en ansenlig del är biomassa. Vid förbränning bildas primärt koldioxid, vatten och andra gaser men obrännbara ämnen bildar partiklar som kallas aska, och delas in i två huvudkategorier, botten- och flygaska. Bottenaskan ansamlas i botten av brännkammaren, medan de partiklar som dras med av rökgaserna kallas flygaska. Aska som fastnar på värmeöverförande ytor minskar värmeöverföringen och därmed verkningsgraden hos anläggningen (Niklasson & Davidsson 2009). För att påverka askans komposition och egenskaper kan bränsleadditiv tillsättas bränslet. Anledningarna är både miljömässiga och ekonomiska. Vid förbränning av avfall innehåller bränslet ofta klor (Cl) samt alkalimetaller (litium (L), natrium (Na) och kalium (K)), vilka tillsammans bildar kraftigt korrosiva klorider, som bidrar till korrosion och beläggningar som hindrar värmeöverföring, och minskar verkningsgraden. Särskilt problematiskt i samband med korrosion är föreningarna KCl (kaliumklorid) och natriumklorid (NaCl) vid höga temperaturer (Davidsson 2011). Tillsatser av additiv kan även reducera risken för agglomeration, att askpartiklar i bädden fastnar/klibbar i varandra och bildar större partiklar och binder fast i sanden. Detta skapar stora problem i fluidbäddar då fluidiseringen minskar, vilket försämrar omblandningen och förbränningen. För att undersöka om halterna av klor, små partiklar med en aerodynamisk diameter på under 10 μm, samt mängden hårt sittande beläggningar kan reduceras utfördes försök med två svåra bränslen. Ett var returvirke från husrivningar (RT-flis), innehållande plast-, färg-, tapetrester mm. Det andra var hushållsavfall framställt på syntetisk väg (SA). Bränslena provades rent, samt med tillsats av svavel respektive kaolin. Resultatet från denna studie visar att tillsatser i bränslet av additiven svavel och kaolin klart sänker halten av partiklar med en aerodynamisk diameter på under 10 μm. Detta minskar vidhäftigheten/klibbigheten, förmågan att fästa på ytor, hos smältor och beläggningar. Klorhalten i beläggningar och askor sjönk markant, särskilt för klorhalten i beläggningar från RT-flis. Sänkt klorhalt innebär reducering i korrosionshastigheten och vidhäftigheten. Även beläggningarna som satt hårt fast minskade med additiv, medan de löst sittande ökade, vilket minskar behovet av tuffare och mer (för anläggningen) tärande ask- och beläggningsbekämpande metoder, såsom ånginsprutning under högt tryck. Alla resultaten är totalt sett positiva för både ekonomi och miljö med ökad verkningsgrad och mindre slitage, vilket innebär mindre behov av att bryta nytt material.