Artikel Bioenergi 4-96

Avfall som biobränsle

Kjerstin Ekwall och Kai Jönsson

Idag är 21 avfallsvärmeverk med sammanlagt 39 ugnslinjer i drift i Sverige. Mängden avfall som förbränns uppgår till nästan 1,7 miljoner ton årligen. Anläggningarnas sammanlagda tekniska kapacitet uppgår till 2,14 miljoner ton per år . Malmö avfallsvärmeverk som ägs av SYSAV byggdes 1973. Anläggningen har två ugnslinjer med vardera en kapacitet att förbränna 13 ton/h. Årligen förbränns drygt 200 000 ton avfall.

Energi ur avfall
Energiproduktionen vid förbränning av avfall, totalt i Sverige, uppgår till cirka 4,3 TWh, vilket motsvarar uppvärmningen av 250 000 normallägenheter eller cirka 10 procent av energiförsörjningen i det svenska fjärrvärmenätet. Vid tre av anläggningarna sker också produktion av el. En vanlig missuppfattning är att det åtgår energi vid avfallsförbränning. Detta är i grunden fel vad gäller de flesta avfallsslag, till och med "blött" hushållsavfall ger avsevärda nettomängder energi vid förbränning. Malmö avfallsvärmeverk producerar cirka 540 GWh värme årligen. Detta motsvarar 20-25 procent av fjärrvärmebehovet i Malmö och Burlöv.

Mest biobränsle
Avfall består till största delen av material med biologiskt ursprung (biomassa), endast cirka 10 procent har fossilt ursprung. Avfallet innehåller dock vissa miljöstörande ämnen. Genom att få bort miljöskadliga produkter från marknaden samt genom den sortering som sker i hushåll, kommuner och i industrin av miljöskadligt, batterier,
kemikalierester etcetra erhålls ett betydligt renare bränsle.

Rökgasrening
Innehållet av olika miljöstörande ämnen i avfallet har medfört att avfallsvärmeverken försetts med avancerad rökgasrening som reducerar gasformiga och stoftbundna föroreningar. Avfallsvärmeverken var traditionellt enbart utrustade med anordningar för avskiljning av stoft i rökgasen (till exempel cyklon, elektrofilter).

Ökade krav
Under de senaste tio åren har även krav ställts på avskiljning av vissa gasformiga komponenter, bland annat klorväte och kvicksilver samt organiska mikroföreningar av vilka dioxiner särskilt uppmärksammats.

Två grupper
De reningsmetoder som används idag kan indelas i två grupper: torra och våta. I dag är samtliga avfallsvärmeverk utrustade med våt och/eller torr rening, det vill säga mycket avancerade rökgasreningssystem.

Emissioner
Sedan 1985 har stora förbättringar skett vad gäller utsläpp till luft från avfallsvärmeverken. Utsläppen har minskat med över 90 procent utom för svavel- och kväveoxider. (Se tab. sid. 11).

Reduktion av NOx
Sedan NOx-avgiften infördes 1992 har det pågått och pågår fortfarande mycket aktivitet ute på anläggningarna för att minska NOx-emissionerna. Primäråtgärder i förbränningsprocessen har i de flesta fall kombinerats med sekundära åtgärder med insprutning av ammoniak eller urealösning i eldstaden. Syftet är att dels undertrycka bildningen av NOx och att få ammoniak (NH3) att reagera med kväveoxider (NOx) så att vatten (H2O) och kvävgas (N2) bildas. Med denna metod uppnår man en reduktion av NOx på 60-65 procent med en acceptabelt överskott av ammoniak.

Katalytisk reduktion
För att driva NOx-reduktionen längre krävs katalytisk reduktion. Katalysatorer finns installerade på ett stort antal kol- eller oljeeldade energianläggningar och då företrädesvis i så kallade "High Dust Position" alltså direkt efter pannan där man har rätt arbetstemperatur för katalysatorn, cirka 300 *C. I Tyskland finns även ett antal installationer. med katalysatorn installerad efter rökgasreningen så kallad "Tail End Position".
I detta läge är rökgastemperaturen 60-140 *C beroende på reningsutrustningen i anläggningen. Utrustning för att höja rökgastemperaturen måste installeras före katalysatorn och utrustning för att utnyttja energin måste installeras efter. Detta medför höga investeringskostnader och en mer komplex anläggning.

Fullskaleförsök
I början av 90-talet inledde ABB Fläkt Industri AB ett pilotprojekt vid Malmö avfallsvärmeverk med en katalysator i High Dust Position. Projektet visade så positiva resultat avseende katalysatorns deaktivering och okänslighet för stoftigensättning att ett beslut om en fullskaleanläggning togs 1994. Katalysatorn installerades efter panna och cyklon före rökgasreningen. Stofthalten är här 1,5 -2 gram/nm3 rökgas. Förutsättningarna var att befintlig SNCR-installation bibehölls och att ammoniaköverskottet från denna användes som reduktionsmedel i katalysatorn.
NOx-reduktionen med kombinerad SNCR och SCR förväntas vara 85 procent varav SNCR skulle stå för 60-65 procent av reduktionen. För att säkerställa temperaturen 280-300 *C före katalysatorn installerades en deponigaseldad brännare i kanalen före katalysatorn. Katalysatorn togs i drift i september 1995 och har nu varit i drift i mer än 7 000 timmar.

Erfarenheter av SCR
En slutlig utvärdering av fullskaleförsöket skall göras under 1997, men naturligtvis finns redan nu både positiva och negativa erfarenheter. De negativa erfarenheterna berör i huvudsak kringutrustningen med bland annat kärvande spjäll till såväl katalysator som stilleståndsvärme. Detta är naturligtvis inga svårlösta problem, men de orsakar irritation. Det var inte den arten av problem vi förväntade.

Dammsugning
Kanalerna i katalysatorn är 6 mm i fyrkant och 1,1 m långa. En av farhågorna var igensättning av katalysatorn. Det visade sig också att efter cirka 1 500 drifttimmar ökade tryckfallet över katalysatorn och vid inspektion konstaterades att cirka 50 procent av kanalerna var blockerade av stoft, dock med endast 10-20 mm i den övre delen. Detta kunde återställas genom dammsugning.

Förväntade resultat
Beträffande NOx-reduktionen har den uppfyllt de förväntade resultaten med en total reduktion vid kombinerad SNCR-SCR på ungefär 85 procent. (Se ovanstående diagram). Deaktiveringsmätningarna som ABB Fläkt gjort på sitt laboratorium visar mycket låg nedgång i katalysatorns reduktionsförmåga. Det finns flera alternativ att lösa problemen med igensättning och dess orsaker. Det återstår mycket mätningar, drifterfarenheter och utvärdering innan ett slutligt omdöme kan ges om fullskaleförsöket och en allmän tillämpning av metoden vid avfallsförbränning.