Røggasopdelt forbrænding hiver mere elektrisk energi ud af affald

En skillevæg og en ekstra overheder langs den rist, som affaldet ligger på i bunden af forbrændingsanlægget. Sådan forestiller idémændene sig den endelige fysiske udformning af et nyt patent, der kan øge energiudbyttet ved affaldsforbrænding med helt op til seks procent.

Metoden er resultatet af en patenteret idé, som er udviklet i fællesskab af tre DTU-forskere og Vølunds tekniske direktør, Ole Hedegaard Madsen. Grundprincipperne er testet på Vestforbrænding, og resultaterne viste, at metoden har potentiale til at blive en vigtig bidragyder i bestræbelserne på at nedbringe CO2-udslippet.

»Tidligere var udbyttet på cirka 24 procent af skraldets energiindhold, men med denne metode satser vi på, at man kan nå en virkningsgrad på mellem 27 og 30 procent,« fortæller Peter Arndt Jensen, associeret professor ved DTU's afdeling for Chemical Engineering.

Deler røgen op i to

Metoden skal gøre det muligt at sende damp med højere temperatur og tryk gennem forbrændingsanlæggets dampturbine, da turbinens virkningsgrad derved øges.

Den temperatur, man kan tillade sig at sende gennem turbinen, er i dag begrænset, da affald er fyldt med kemiske stoffer, herunder klor, kalium, bly og zink, der ved forhøjet temperatur og tryk bliver til problematiske røggasser. Røggasserne skaber et aggressivt kemisk miljø i varmevekslere og overheder og korroderer legeringerne i rør og øvrige materialer. Med dagens teknologi ville forhøjet temperatur og tryk derfor betyde, at installationerne måtte udskiftes inden for et års tid.

Den patenterede idé er at nedbringe mængden af problematiske røggasser og derved skabe mulighed for at øge temperatur og tryk under forbrænding. Det sker i praksis ved at dele røgen og selve forbrændingsristen op i to. På den første del af risten hives klor og andre kemikalier ud af affaldet under den indledende pyrolyse, så den resterende del af brændslet, der kører ind på anden del af risten, er mindre kemisk aggressiv og mere medgørlig i forhold til høje temperaturer og tryk.

»Ideen er, at man skal indbygge en ekstra væg i selve fyrrummet i forbrændingsanlægget og en ekstra overheder. Metoden er testet, og vi kan nu sige, at konceptet om, at den anden del af røggassen ikke er nær så korrosiv (kemisk aggressiv), holder,« siger Peter Arndt Jensen fra DTU.

Storskala-forsøg forude

Men selvom metoden altså har vist sig at være korrekt i testforsøg og målinger, mangler den endnu at vise sit værd i en fuldskala-testmodel. Den del af videreudviklingen står Vølund for. Virksomheden har lavet et transfer på patentet og fået de kommercielle rettigheder. For tiden er Vølund i fuld gang med at lave numeriske computertest i 3D, der skal vise, hvordan forbrændingen vil arte sig under de ændrede luftstrømme og flow, som vil eksistere i det planlagte fuldskala-anlæg.

»Vi kigger for eksempel på, hvad det betyder, at vi bygger en skillevæg ind, og hvilken indflydelse det har på det oprindelige strømningsmønster i ovnen. Som det ser ud nu, kan vi godt hæve temperaturen med 50 grader fra 425 til 475 grader, men vi skal ombygge ovnen,« siger Ole Hedegaard Madsen, teknisk direktør hos Vølund.

Han regner med, at ovnen er klar til fuldskala-test næste sommer. Herefter går der lidt over et år med test, inden det nye anlæg er klar til markedet.

»Hvis alt går godt, regner vi med at kunne komme på markedet i 2011 eller først i 2012. Teknikken vil være særdeles egnet til eksport, da vi herhjemme og i Nordeuropa allerede har en energiudnyttelsesgrad af affald på tæt på 100 procent, fordi vi bruger affald til at lave både el og fjernvarme,« siger Ole Hedegaard Madsen.

CO2-gevinst på eksportmarkeder

I Sydeuropa og USA bruger man ikke fjernvarme, og derfor er udnyttelsesgraden af affaldet meget mindre. Skal den i vejret, gælder det om at bruge affaldet til at producere el, og her er det, at Vølunds nye produktkandidat kommer ind i billedet.

»Vi eksporterer 60 til 70 procent af vores omsætning, og derfor passer anlægget godt ind i vores portefølje. Skal man gøre sig på markedet for forbrændingsanlæg, er en af de vigtigste konkurrenceparametre en høj virkningsgrad, og derfor er anlægget meget interessant for os.«

Der bliver stadig deponeret 50 millioner ton affald i EU, svarende til cirka 50 procent af alt brændbart affald. Hvis det blev omsat i moderne affaldsfyret kraftvarmeværker, kunne man spare atmosfæren for 50 millioner ton CO2 på grund af erstattet kul- og oliefyring.

I USA bliver 29 millioner ton affald anvendt til energiudnyttelse om året, men 248 ton affald lægges stadigvæk på depot. Lossepladser bidrager til global opvarmning på grund af methan-emission, der er en 21 gange kraftigere drivhusgas. Derfor er forbrænding af affald både gavnligt som energikilde, og fordi man undgår deponering.