Omvandling av bränslekväve i en biobränslebädd

Rapport, 2006

Användning av kväverika biobränslen som energiskog och energigrödor spås stiga i framtiden. Det kommer sannolikt att leda till ökade utsläpp av kväveoxider. I mindre pannor kommer utsläppen antagligen också att öka pga av den allmänna trenden att minska utsläpp av oförbränt på bekostnad av ökade kväveoxidutsläpp. Sekundär rening i mindre pannor är ekonomiskt ohållbart och för att inte utsläppen skall öka från detta segment krävs förändringar i själva förbränningsprocessen. Idag är kunskapen gällande kväveföreningarnas reaktioner i den brinnande gasfasen ovanför bädden relativt god, men vad som sker i själva bränslebädden är desto mer okänt. I detta arbete har därför omvandlingen av bränslekväve i en brinnande biobränslebädd studerats. Arbetet utförs i form av ett doktorandprojekt. Ett långsiktigt mål med projektet är att utveckla en modell som är kapabel att beskriva kvävets omvandling i en biobränslebädd. En sådan modell i kombination med en modell som beskriver kvävets reaktioner i den brinnande gasfasen ovanför bädden (idag existerande) vore ett ovärderligt verktyg vid design och driftoptimering av låg-NOx pannor. Idag är det dock inte möjligt att utveckla en sådan modell då det inte finns tillräckligt med kunskap gällande kväveomvandlingen i en brinnande bränslebädd. En ökad kunskap om de delprocesser som sker i bädden måste därför först byggas upp. I projektets första del studeras experimentellt förhållanden inuti en brinnande bränslebädd av pellets. Huvudämnen (O2, N2, H2O, CO2, CO, H2 och kolväten) och kväveföreningar (NH3, HCN, NO, N2O och NO2) mäts inuti bädden. Med sådana mätningar ökar förståelsen för kväveomvandlingen i bädden. Mätningarna är också viktiga för att validera matematiska modeller. I projektets andra del studeras avgången av flyktigt kväve. En delmodell som beskriver avgången av flyktigtkväve från en enstaka bränslepartikel är en nödvändig del av en bäddmodell.