4-3-2009
Inhoud » » » » » »
Verbrandingsinstallaties: mogelijkheden en beperkingen
Wat is biomassa ? Verbrandingstechnieken Eigenschappen biomassa Hout als biomassa Warmteproductie Stappenplan
4/03/2009
Nathalie Devriendt 12 maart 2009
4/03/2009
2
Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden
Inleiding
Biomassa & biobrandstoffen
» Biomassa: biologisch afbreekbare gedeelte van producten, afvalstoffen, en plantaardig en dierlijk restmateriaal van de land- en bosbouw, en van industrieel en huishoudelijk afval
» Slib » Houtafval » Organisch biologisch bedrijfsafval » Stro » Berm maaisel » Slachtafval » Teeltresten » Energiegewassen » Snoeihout » …
4/03/2009
3
Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden
Belangrijkste eigenschappen biomassa: energie
Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden
Plantaardige oliën Biodiesel Bio-ethanol Biogas Stookgas Biocrude Pellets …
4/03/2009
4
Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden
Belangrijkste eigenschappen biomassa: emissies
» Hoofdcomponenten biomassa: » Koolstof (C): door oxidatie komt energie vrij » Waterstof (H): helpt koolstof » Zuurstof (O): ondersteunt oxidatieproces » Watergehalte: moet verdampt worden, vermindert netto-energie dat vrijkomt » Samenstelling biomassa: » Hout: » C-gehalte: 47% -50% » O-gehalte: 40% - 45% » H-gehalte: 5% - 7% » Andere biomassa: » C-gehalte: circa 45%
4/03/2009
» » » » » » » »
» Zwavel gehalte: » vormt SO2 in rookgassen » naar assen (40-90%) » Stikstof gehalte: vormt NOx in rookgassen » Hout: 0,1 – 0,2 % » Stro: 0,5% » Chloor gehalte: » Vormt HCl in rookgassen » Vormt dioxines en furanen in rookgassen » As gehalte » Gevolgen naar stofemissies » Zware metalen » Gedeelte naar rookgassen » Gedeelte naar assen
5
4/03/2009
6
Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden
1
4-3-2009
Belangrijkste eigenschappen: ontwerp installatie
Aandacht voor goede constructie installatie
» Chloor gehalte: » Corrosief voor de ketel » Asgehalte: » Elementen aanwezig in assen: Ca, K, P, Mg, Na » Assmelttemperatuur: bij een bepaalde temperatuur afhankelijk van samenstelling -> verkleving, sintering van assen op » Rooster » Verbrandingskamer » Warmteoverdrachtoppervlakte » Verslakkingen kunnen uiteindelijk leiden tot corrosie ⇒ Belangrijk bij ontwerp installatie ! » Stukgrootte biomassa (fysische eigenschap): » Verdeling tussen stukken en stof » Belangrijk voor opslag (opletten voor brugvorming), transport en voeding van de installatie
4/03/2009
» Luchtovermaat goed afregelen » Verbrandingstemperatuur goed afregelen: » Niet te hoog: opgelet voor assmeltpunt » Niet te laag: opgelet voor emissies » Voldoend lange verblijftijd van de roogkassen in de uitbrandfase » Volledige omzetting naar CO2 » Voldoende menging van luchttoevoer met verbrandingsgassen » Automatische continue toevoer biomassa
7
4/03/2009
Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden
Hout als biomassa
Hout: Waarom pellets?
» Soorten: » Houtresten houtverwerkende industrie (onbehandeld nietverontreinigd houtafval) » Behandeld nietverontreinigd houtafval » Snoeihout » Vorm: » Stukhout » Houtchips » Briketten » Pellets
4/03/2009
Pellets
Snippers
voordelen
»Hoge dichtheid »Hoge energiedichtheid »Laag vocht percentage »Transporteerbaarheid »Verwerkbaarheid »Hygiënische opslag
»Goedkoop »Lokaler beschikbaar t.o.v. houtpellets
nadelen
»Energieverbruik bij productie »Minder lokaal beschikbaar (t.o.v. houtsnippers) »Duurder ten opzichte van houtsnippers of houtafval
»Lage dichtheid »Hoog vochtgehalte »Verminderde transporteerbaarheid en verwerkbaarheid t.o.v. pellets »Hygiënische opslag
9
4/03/2009
Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden
Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden
10
Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden
Hout: pelletopslagsystemen
4/03/2009
8
Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden
Pellet opslag
11
Met dank aan CSB
4/03/2009
12
Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden
2
4-3-2009
Verbrandingssystemen
Warmte: verbranding
» Onderschroefstoker: » brandstof via schroef onder rooster » beperkingen: stukgrootte en asgehalte brandstof, ordegrootte tot 5 MWth » Roosteroven: » Hellend of vlak rooster met bewegende tegels (ev.watergekoeld) » Beperkingen: ordegrootte tot ca. 70 MWth » Draaitrommeloven » Draaiende licht hellende trommel » Naverbrandingskamer » Beperkingen: rendement » Wervelbedoven » Inblazen van luchtstroom in zandbed » Goede warmte overdracht met brandstof » Types: BFB, CFB » Beperkingen: temperatuur zandbed beperkt, homogene brandstof
» Kenmerken: » λ>1 » 800°C – 1300°C » Volledige omzetting organische fractie tot CO2 en H2O » 4 fases: » Droging » Ontgassing » Vergassing » Verbranding » Voor- en nadelen: + klassieke techniek, betrouwbaar, draaiuren - rendement: grote luchtovermaat, stoomcondities - emissieproblematiek
4/03/2009
13
4/03/2009
Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden
14
Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden
Verbrandingssystemen: hoe kiezen ?
Onderschroefstoker » brandstof via schroef onder rooster » beperkingen: stukgrootte en asgehalte brandstof, ordegrootte tot 5 MWth
Wervelbed Rooster
Inblaassysteem
Rooster
Met dank aan Vyncke
4/03/2009
15
4/03/2009
Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden
16
Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden
Houtpelletketels
Roosteroven
8kWth – 5000kWth
» Hellend of vlak rooster met bewegende tegels (ev.watergekoeld) » Ordegrootte tot ca. 70 MWth Met dank aan Vyncke
4/03/2009 Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden
17
4/03/2009
18
Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden
3
4-3-2009
Roosteroven
Wervelbedoven
Met dank aan CSB en Vyncke
4/03/2009
19
4/03/2009
Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden
20
Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden
Keuze energie productie techniek
Dimensionering bio-energie productie Warmteverbruik op dagbasis
Warmtevraag (MWth)
35,00
» Afhankelijk van de biobrandstof: » Vast » Vloeibaar » Gas
30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 0
50
100
150
200
» Uitgaan van de warmtevraag » Dimensionering op basis van warmtevraagcurve
250
300
350
400
Dag
Warmtevraagcurve
Warmtevraag (MWth)
35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
Draaiuren
4/03/2009
21
4/03/2009
Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden
22
Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden
Warmteproductie
Hoe te werk gaan: stappenplan »
» Verbrandingsketel » Processtoom/warmte: 5 – 15 bar (160°C-250°C) » Verwarming: 70°C 110°C, seizoenaal » Koude-productie: absorptiekoeling
»
»
»
»
4/03/2009 Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden
23
Biomassa beschikbaarheid » Welke biomassa ? » Continue aanvoer ? » Prijsniveau ? » Eigenschappen ? » Voorbehandeling nodig ? Techniek » Warmtevraag: basislast en piekvermogen ? » Elektriciteitsproductie ? » Welke conversie- en energietechniek ? Wetgeving » Welke vergunningen nodig ? » Welke eisen: emissie eisen, meetfrequenties, etc. ? Subsidies » Welke steunmaatregelen ? » Welke voorwaarden moeten voldaan zijn ? Kosten » Wat zijn systeem kosten ? » Welke aanvullende kosten: verbouwing, warmtenetwerk, aansluiting op elektriciteitsnet, voorstudie, civiele werken, etc ? » Wat zijn de baten: exploitatiesteun, vermeden energiekosten ? » Welke financieringsvorm ? 4/03/2009
24
Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden
4
4-3-2009
Bedankt voor uw aandacht !
Nathalie Devriendt
[email protected] 014/33.58.73 Bio-energie brochure: http://www.emis.vito.be/linkendb/index.asp?pageChoice=Detail&i=1065_BioEnergie. pdf
4/03/2009
25
Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden
5
