Ny forskning – ledd av SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut – har resulterat i ett nytt bedömningsverktyg för slaggningsrisk vid användning av skogsbränslen samt undersökt hur pelletskvalitet påverkar förbränningen. Projektledaren Sven Hermansson på SP skriver här om arbetet och resultaten inom de två områdena.
Resultaten från forskningen kan användas både direkt av industrin för bedömning av ett bränsles förutsättningar vid förbränningen och kommer dessutom var en viktig grundsten i fortsatt forskning inom pelletsområdet. Det finns nu bättre möjligheter att kunna förutsäga slaggningsrisken för olika skogsbränsleråvaror med hjälp av tidigare forskning och en bränsleanalys. I den andra delen indikerar forskningen att pelletskvaliteten i form av hållfasthet och densitet vid stabila förhållanden verkar ha låg inverkan på förbränningen, men att mer forskning behövs för att kunna ge generella råd.
Samverkansprojekt inom pellets
God kunskap om ett bränsles grundläggande inverkan på omvandlingsprocessen är en förutsättning för att nå låga emissionsnivåer och hög verkningsgrad i förbränningen. Det har forskningen visat genom åren och allt besvärligare bränslen kan nu eldas mer effektivt.
Samverkansprojektet kring pellets har genomförts med stöd av Energimyndigheten, Skellefteå kommun, Janfire, Skellefteå Kraft, SCA Bionorr och KLm Energi och Mekanik. Med i projektet var även forskningskompetens inom hela bränslekedjan via forskare från SP, Umeå universitet, Luleå tekniska universitet och SLU.
För projektet engagerades – med stöd från Skellefteå kommun – en ny doktorand, Peter Sundberg. Peter har tidigare arbetat inom pelletsindustrin och var väl bevandrad i processen och kvalitetstermerna. Han såg nu tillfälle att förkovra sig mer i bränsle- och förbränningsteknik och började därför på tjänsten i Skellefteå, där SP har en filial. Inom pelletsdelen av projektet jobbade han främst med förbränningsförsök med olika pelletskvaliteter i labbskala, både vid Umeå universitet och på SP, samt med validerande tester i villaskala hos Janfire.
‒ Vi tillverkade pellets vid SLUs pilotanläggning av olika densitet och hållfasthet, men av samma råvara. Därmed kunde vi i förbränningstesterna särskilja råvarans betydelse från själva pelletsegenskaperna, säger Peter Sundberg. Resultaten utvärderades sedan av SLU med så kallat multivariatdataanalys för att ta fram eventuella statistiskt säkra trender i omvandlingskaraktäristisen.
Små problem i närvärmepannor
De sammantagna resultaten visar, något oväntat, att densitet och hållfasthet inte signifikant påverkade tiden för avgasning och koksutbränning. Däremot syntes en tydlig skillnad mellan producerade satser av olika råvaror, trots att det rörde sig om ganska lika blandningar av barrträspån. Peter poängterar dock att de här inledande försöken genomfördes vid mycket goda förbränningsförhållanden, det vill säga med en jämn och hög omgivningstemperatur och med god tillgång på luft. Tolkningen av resultaten bör därför begränsas till en vetenskaplig bekräftelse av industrins observation om att några större problem inte uppstår i något större anläggningar, typiskt närvärmepannor.
Villabrännare nästa steg
I den större skalan tenderar troligtvis bränslebädden och teknikflexibiliteten att radera ut effekten av den här typen av pelletsparametrar. Därför siktar vi nu in försöken på att kalibrera förhållandena mot mer typiska för småskaliga brännare, där störningseffekter på pelletsnivå ger större genomslag.
I den fortsatta forskningen vill nu gruppen även gräva djupare i vad som i grunden skiljer en hård pellet från en mjukare. Handlar det om ytan, insidan eller om tendensen att falla sönder under förbränningen? Hur knyter detta an till småskalig eldning? Här vill man även undersöka hur additiv för förbättrad pelletskvalitet påverkar detta. I förlängningen är målet att kunna ge utlåtanden till pelletstillverkare och brännarindustri om hur olika kvalitetsparametrar kan fungera i samklang med förbränningen.
Förbättrat bränsleindex visar risk för slaggning
På asksidan har Peter Sundberg jobbat med att i närvärmeskala validera det bränsleindex som tagits fram av doktorander vid LTU under ledning av professor Marcus Öhman. Här har man siktat in sig på att samman-ställa de senaste årtiondenas forskning om slaggning av olika skogsbränslen, till ett verktyg som kan användas av industrin. Verktyget, ett förbättrat så kallat askkemiskt ”bränsleindex”, ger användaren möjlighet att bedöma risken för slaggning vid förbränning på rost utifrån en enkel bränsleanalys.
‒ Medan det på pelletssidan finns mer att undersöka innan några generella slutsatser kan dras, så menar vi att bränsleindexet för slaggning är rakt av tillämpbart. På det viset är det kul att både kunna leverera nytta och få fortsätta med forskningen, avslutar Peter Sundberg.
Text: Sven Hermansson
Denna text publicerades först i Bioenergi nr 2-2016