umu.sePublications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Utredning av slaggning vid förbränning av träpellets i värmeanläggningar: I sammarbete med Härjeåns Energi AB
Umeå University, Faculty of Science and Technology, Department of Applied Physics and Electronics.
2017 (Swedish)Independent thesis Basic level (professional degree), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesisAlternative title
An investigation of slagging tendencies of wood pellet ash during combustion in heating boilers : In association with Härjeåns Energi AB (English)
Abstract [sv]

Sammanfattning

Medlemsländerna i FN enades om ett klimatavtal i Paris 2015. För att möta utmaningarna som klimatavtalet kräver behöver samhället en omställning från ett beroende av fossil energi. Förbränning av biobränslen har god potential att konkurrera ut fossila bränslen. Pellets av stamved har ett högt energivärde och har goda framtidsutsikter till att bli en stark konkurrent till fossilbaserad energi, främst för små- och mellanskalig värme- och kraftproduktion. För att göra pellets mer attraktivt på marknaden gäller det att den levereras med hög kvalitet, med fokus på energivärde, hållbarhet och avsaknaden av driftproblem vid förbränning. Härjeåns Energi i Sveg vill veta mer om driftproblemet slaggbildning och hur det kan undvikas genom åtgärder i hela kedjan från råvaruhantering till pelletsproduktion och förbränning. Det övergripande syftet med projektet var att kartlägga askrelaterade problem vid förbränning av träpellets i rosterpannor med fokus på sintring och slaggning samt att ge rekommendationer på åtgärder hur producenten och privatpersoner kan undvika sådana problem.

Arbetet med detta examensarbete delades upp i två delar, dels en genomgång av forskningen på området, och dels en utredning av hanteringen hos Härjeåns Energi samt dess underleverantörer. Forskningsgenomgången genomfördes genom att läsa och sammanfatta den forskning som har bedrivits på området under de senaste 25 åren. Utredningen av hanteringen hos företaget och dess underleverantörer genomfördes med hjälp av tidigare gjorda analyser av pellets, råmaterial och slaggningsprov, samt intervjuer med personal på företagen.

Resultatet av studien visade att den viktigaste faktorn som påverkar slaggbildning är halten av vissa askbildande element i bränslet, så som kisel, kalium, kalcium, natrium, magnesium, aluminium och järn i aska. Även askhalt, förbränningsteknik och förbränningstemperatur är betydande faktorer. Slaggningsbenägna ämnen härstammar ofta från olika typer av kontamineringar av råmaterial, i form av sand, jord och lera, vilket troligtvis är fallet för Härjeåns Energi. Resultatet visade även att asksmältstemperaturer hos råmaterial var konstant höga under sommarveckorna 2016, för att variera med flera lägre temperaturer under det resterande året. Den tillverkade pelletsen höll höga asksmältstemperaturer hela 2016, utom i oktober. Vad de lägre asksmältstemperaturerna hos Härjeåns Energi exakt beror på är svåra att svara på. Fler utredningar är i behov för att säkert fastställa orsaken. Det är upp till pelletsproducenten, underleverantörer av råmaterial och utrustningstillverkaren att minimera riskerna för slaggbildning och dess effekt på driften. Privatpersoner har små möjligheter att själva påverka förbränningsresultatet gällande slagg och sintring i sin förbränningsutrustning. 

Abstract [en]

Abstract

The member states of the UN have united behind a convention on climate change 2015, the “Paris agreement”. To face the challenges of a required conversion to renewable energy, the dependence of fossil fuels need to be drastically reduced. Combustion of biomass has a god potential to replace fossil fuels in many applications. Pellets made from stemwood has a high energy value and is a good candidate to replace fossil fuels in small and medium scale heat and power production. To make pellets more attractive on the market, the delivered pellets need to have high quality and enable low maintenance and operational problems during combustion. Härjeåns Energi in Sveg would like to know more about the ash related issues like slagging and sintering, and how it can be avoided be measures related to handling, pellet production and end use (combustion). The overall objectives of the present work was to identify ash related problems during combustion of wood pellets in heating boilers, focusing on sintering and slagging, and to provide recommendations on measures how to avoid such problems for producers and individuals.

This work with the report was divided into two parts. The first part included a research review on the subject. The second part included an investigation of the handling by Härjeåns Energi and their subcontractors. The research review was carried out by reading the research, mainly in scientific peer- review papers from the last 25 years. The investigation of the handling was carried out by evaluating analysis data of pellets, raw material and slagg samples.

The results showed that the most important factor that influence slag formation is the concentrations of certain ash forming elements in fuel, such as silicon, potassium, calcium, sodium, magnesium aluminum and iron. Also ash content, combustion technology and combustion temperature are of importance. Substances in the fuels that are associated with slagging tendencies originate mainly from different kinds of contaminations, e.g. sand, soil and clay. This is most likely the case for Härjeåns Energi. The results also showed that the ash fusion temperatures of the raw material ash where constantly high during the weeks of the summer 2016. The remaining weeks of the year showed more varying ash melting temperatures. The produced pellets from Härjeåns Energi 2016 had a high ash molting temperature during the year of 2016, except in October. The exact reason behind the relative low ash melting temperatures is difficult to point out specifically in this work, and need more careful investigations. Overall, it is the pellets producer, the subcontractors and the manufacturer of the heating devices that have the possibilities to develop product and measures which avoid or reduces slagging related problems. The end users (customers) have very small opportunities to influence the outcome of the combustion of pellets. 

Place, publisher, year, edition, pages
2017.
Keyword [sv]
Slagg, Slaggning, Sintring, Pellets, Energi, Energiteknik, Aska
National Category
Energy Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:umu:diva-137482OAI: oai:DiVA.org:umu-137482DiVA: diva2:1119309
External cooperation
Härjeåns Energi AB
Subject / course
Energiteknik
Educational program
Bachelor of Science Programme in Energy Engineering
Supervisors
Examiners
Available from: 2017-07-05 Created: 2017-07-03 Last updated: 2017-07-04Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2316 kB)10 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2316 kBChecksum SHA-512
75cb0baa5dea874eb42df15b603ad5f58d4d628cdab5ca1f860eaaba05154315278accd56e03a3d097f9094d2521dac6919c7ad337cbacfe00e051d6f6954b9c
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Department of Applied Physics and Electronics
Energy Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 10 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

Total: 33 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf