Advanced

Rening av NOx i rökgaser från biobränslepanna på AAK

Selmani, Medina LU (2019) KETM05 20181
Chemical Engineering (M.Sc.Eng.)
Abstract (Swedish)
Ångcentralen på AAK har 4 olika pannor och huvudpannan är en biobränslepannan. Denna panna benämns även som Panna 4 och eldas idag med hushållspellets av klass A1. Vid förbränning så bildas kväveoxider, NOX, som har en negativ effekt på miljön och människor. AAK som idag ligger under villkorsvärdet för utsläpp av kväveoxider enligt krav från Förordning 2013:252 som gäller för stora förbränningsanläggningar, vill bidra till minskade NOX utsläpp. I detta examensarbete undersöks möjligheten att installera ett SNCR system på panna 4. SNCR är en selektiv icke-katalytisk reduktion som innebär tillförsel av ett reduktionsmedel i eldstaden. Reduktionsmedlet sprutas in i rökgaserna, direkt ovanför förbränningen i samband med tillförsel av luft.... (More)
Ångcentralen på AAK har 4 olika pannor och huvudpannan är en biobränslepannan. Denna panna benämns även som Panna 4 och eldas idag med hushållspellets av klass A1. Vid förbränning så bildas kväveoxider, NOX, som har en negativ effekt på miljön och människor. AAK som idag ligger under villkorsvärdet för utsläpp av kväveoxider enligt krav från Förordning 2013:252 som gäller för stora förbränningsanläggningar, vill bidra till minskade NOX utsläpp. I detta examensarbete undersöks möjligheten att installera ett SNCR system på panna 4. SNCR är en selektiv icke-katalytisk reduktion som innebär tillförsel av ett reduktionsmedel i eldstaden. Reduktionsmedlet sprutas in i rökgaserna, direkt ovanför förbränningen i samband med tillförsel av luft. Reduktionsmedlet, som kan vara antingen ammoniak eller urea, reducerar kväveoxiderna till kväve och vatten. För att injicera reduktionsmedlet så behövdes ett lämpligt temperaturområde lokaliseras då reduktionen äger rum inom ett visst specifikt temperaturintervall. Temperaturprofilen på panna 4 är idag okänd och behövde bestämmas.

Undersökningen av temperaturprofilen gjordes med hjälp av ett termoelement och en IR-termometer. Med hjälp av dessa två mätinstrument så mättes temperaturen inne i pannan via tre olika insynshål. Mätningarna gjordes vid olika laster: 14,7 MW, 24 MW, 26,4 MW samt 33,2 MW för att undersöka hur temperaturen ändras vid olika laster på pannan. Temperaturmätningarna låg relativt jämt vid de olika lasterna och indikerar även att möjligheten för en installation av ett SNCR system finns. Temperaturprofilen visar också att det är möjligt att använda ammoniak eller urea som reduktionsmedel. För att gå vidare i undersökningen bestämdes det att ammoniaklösning (24,9%) skulle användas för den ekonomiska analysen. Detta för att ammoniak är mer effektivt än urea och har mindre påverkan gällande beläggningar på utrustningen. Med hjälp av mätvärden för hushållspellets har en linjär anpassning gjorts på panna 4 för att visa hur högre halter kväve i bränslet, leder till högre NOX-utsläpp. Med hjälp av denna linjära anpassning gick det att prediktera värden för utsläpp av NOX med industripellets. Eftersom bränslekvävet är okänt för industripellets har tre olika fall tillämpats, 0.2, 0.25 samt 0.3 vikts-% bränslekväve. Tre olika reduktionsfall undersöktes, 40, 50 samt 60 % reduktion. (Less)
Abstract
The steam power station at AAK has 4 different boilers and the main boiler is a biofuel boiler. The boiler uses household pellets of type A1. During combustion, nitrogen oxides, NOX, are formed and they have many negative effects on the environment and has direct and indirect effects on human health. Today AAKs NOX emission are lower than the restricted regulation value for nitrogen oxide emissions according to the requirements of Regulation 2013:252, which applies to large combustion plants. AAK wants to contribute to reduced NOX-emission and this thesis investigates the possibility of installing an SNCR system on the biofuel boiler. SNCR is a selective non-catalytic reduction that involves injection of a reducing agent in the furnace.... (More)
The steam power station at AAK has 4 different boilers and the main boiler is a biofuel boiler. The boiler uses household pellets of type A1. During combustion, nitrogen oxides, NOX, are formed and they have many negative effects on the environment and has direct and indirect effects on human health. Today AAKs NOX emission are lower than the restricted regulation value for nitrogen oxide emissions according to the requirements of Regulation 2013:252, which applies to large combustion plants. AAK wants to contribute to reduced NOX-emission and this thesis investigates the possibility of installing an SNCR system on the biofuel boiler. SNCR is a selective non-catalytic reduction that involves injection of a reducing agent in the furnace. The reducing agent, which is injected into the flue gases directly above the combustion zone together with air, could be either ammonia or urea. It reduces nitrogen oxides to nitrogen and water. The temperature profile of the biofuel boiler is unknown and needs to be determined so the right location of the injection zones for the reducing agent can be located.

To determine the temperature profile a thermocouple and an IR thermometer was used. By using these two measuring instruments, the temperature inside the boiler could be measured at three different places of the furnace. The measurements were made at different loads: 14.7 MW, 24 MW, 26.4 MW and 33.2 MW in order to investigate how the temperature changes at differ-ent loads. The temperature profile shows that it is possible to use both ammonia or urea as reducing agent. Ammonia solution (24,9 %) was determined as the reducing agent for further calculations of the profitability. This is mainly because ammonia is more effective than urea. By using values for NOX emissions for household pellets, a linear regression has been made on the biofuel boiler. This linear regression shows how higher levels of nitrogen in the fuel results in higher NOX emissions. By using this, it was possible to predict NOX emission values for combustion with industrial pellets. Since the fuel nitrogen is unknown for industrial pellets, three different cases have been applied, with 0.2, 0.25 and 0.3 w-% fuel nitrogen. Three differ-ent reduction cases were examined, 40, 50 and 60% reduction. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Selmani, Medina LU
supervisor
organization
alternative title
Purification of NOx in flue gases from a biofuel boiler
course
KETM05 20181
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
chemical engineering, kemiteknik
language
Swedish
id
8975217
date added to LUP
2019-06-10 13:15:15
date last changed
2019-06-10 13:15:15
@misc{8975217,
  abstract     = {The steam power station at AAK has 4 different boilers and the main boiler is a biofuel boiler. The boiler uses household pellets of type A1. During combustion, nitrogen oxides, NOX, are formed and they have many negative effects on the environment and has direct and indirect effects on human health. Today AAKs NOX emission are lower than the restricted regulation value for nitrogen oxide emissions according to the requirements of Regulation 2013:252, which applies to large combustion plants. AAK wants to contribute to reduced NOX-emission and this thesis investigates the possibility of installing an SNCR system on the biofuel boiler. SNCR is a selective non-catalytic reduction that involves injection of a reducing agent in the furnace. The reducing agent, which is injected into the flue gases directly above the combustion zone together with air, could be either ammonia or urea. It reduces nitrogen oxides to nitrogen and water. The temperature profile of the biofuel boiler is unknown and needs to be determined so the right location of the injection zones for the reducing agent can be located.

To determine the temperature profile a thermocouple and an IR thermometer was used. By using these two measuring instruments, the temperature inside the boiler could be measured at three different places of the furnace. The measurements were made at different loads: 14.7 MW, 24 MW, 26.4 MW and 33.2 MW in order to investigate how the temperature changes at differ-ent loads. The temperature profile shows that it is possible to use both ammonia or urea as reducing agent. Ammonia solution (24,9 %) was determined as the reducing agent for further calculations of the profitability. This is mainly because ammonia is more effective than urea. By using values for NOX emissions for household pellets, a linear regression has been made on the biofuel boiler. This linear regression shows how higher levels of nitrogen in the fuel results in higher NOX emissions. By using this, it was possible to predict NOX emission values for combustion with industrial pellets. Since the fuel nitrogen is unknown for industrial pellets, three different cases have been applied, with 0.2, 0.25 and 0.3 w-% fuel nitrogen. Three differ-ent reduction cases were examined, 40, 50 and 60% reduction.},
  author       = {Selmani, Medina},
  keyword      = {chemical engineering,kemiteknik},
  language     = {swe},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Rening av NOx i rökgaser från biobränslepanna på AAK},
  year         = {2019},
}