Til hovedinnhold

GrateCFD

GrateCFD

Publisert 9. juni 2017

Biomasse- og avfallsforbrenningsanlegg i Norge må tilpasse seg strengere utslippskrav og/eller lavere profittmarginer, og EU har implementert en ytterligere reduksjon i tillatte utslipp fra medium skala forbrenningsanlegg.

Lavere profittmarginer betyr at dårligere/billigere brenselskvaliteter blir mer interessante, samt optimalisering av anleggsdrift med hensyn til virkningsog utnyttelsesgrad. NOx, partikkel og CO utslipp er spesielt viktige, i tillegg til driftsutfordringer knyttet til partikler som legger seg på varmevekslerflater. Hoveddelen av biomasse- og avfallsforbrenningsanleggene i Norge er ristfyrte anlegg, og selv om ulike rist typer har blitt utviklet, sliter de med variasjoner i både brenselskvalitet og driftsbetingelser, som resulterer ikke-optimale driftsbetingelser. Den mest kostnadseffektive måten å løse dette på, inkludert de økte utslippene, er ved hjelp av primærtiltak.

Computational Fluid Dynamics (CFD) er det ultimate designverktøyet for forbrennings- og varmeoverføringsseksjonene i biomasse- og avfallsforbrenningsanlegg, men kostnadseffektive sub-modeller må utvikles, implementeres og brukes på en optimal måte. I tillegg, CFD simuleringene må kjøres for transiente forhold, for å studere effekten av endringer i operasjonsbetingelsene, og minimere effekten av disse gjennom forbedret anleggsdrift og forbedrede operasjonsretningslinjer.

GrateCFD vil derfor fokusere på operasjonell optimalisering av ristfyrte biomasse- og avfallsforbrenningsanlegg via CFD støttede retningslinjer for optimal design og drift av anlegg. Forbedrede modeller og modelleringstilnærmelser, sammen med målrettede forsøks- og målekampanjer, er nøkkelelementer i fremtidens bærekraftige biomasseog avfallsforbrenningsanlegg. Dette vil ha en betydelig effekt på to av de viktigste fornybare verdikjedene i Norge i dag, forbrenning av biomasse og avfall.

Hovedmål:
Utvikling av CFD baserte designverktøy og operasjonelle retningslinjer for optimal operasjon av ristfyrte biomasse- og avfallsforbrenningsanlegg gjennom:

  • Modellutvikling: forbedrede brensel/brensel bed og gassavgivelse modeller, varmeveksler beleggdannelse modeller og redusert kinetikk modeller (NOx); og validering av disse
  • Simuleringer: transiente og stasjonære CFD simuleringer av biomasse- og avfallsforbrenningsanlegg; og validering
  • Konseptforbedringer: biomasse- og avfallsforbrenningsanlegg case studier utvelgelse, oppsett, simuleringer og analyse, for å gi design og operasjonelle retningslinjer

Delmål:

  1. Utvikle forbedrede brensel, gass og partikkel del-modeller for inkludering i CFD simuleringene
  2. Utvikle numeriske verktøy som er skreddersydd for å studere konseptforbedringer for ristfyrte biomasse- og avfallsforbrenningsanlegg, med fokus på utslippsreduksjon, forbrenningsgodhet, energieffektivitet og tilgjengelighet
  3. Gi operasjonelle og oppgradering retningslinjer for optimal operasjon av ristfyrte biomasse- og avfallsforbrenningsanlegg
  4. Utdanning
  5. Informasjonsspredning

Industripartnere:

  • Statkraft Varme AS
  • Oslo EGE
  • Returkraft AS
  • Vattenfall AB
  • Hitachi Zosen Inova AG

Forskningsparnere:

  • SINTEF Energi AS – Avdeling Termisk energi
  • Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet (NTNU) – Institutt for energi- og prosessteknikk
  • LOGE AB

Dette er et KPN-prosjekt (Kompetanseprosjekt for næringslivet) støttet av Norges Forskningsråd. Prosjektets budsjett er 24 MNOK, hvorav 80 % er fra Forskningsrådet og 20% fra industrien.


 

Prosjektvarighet

2017 - 2020