Transcript Hvordan redusere fjernvarmens NOx-utslipp?

Reduksjon av NOx-utslipp
i fjernvarmeindustrien
Presentasjon på Fjernvarmedagene 2011
Siv.ing. Kjell Olav Nerland
Norsk Energi
Hva er problemet med NOx?
Nitrogenoksider: NO + NO2 dannes ved forbrenning.
Utslipp av NOx bidrar til:
• Luftveissykdommer og -plager
• Dannelse av ozon nær bakken,
• Sur nedbør
Sur nedbør er skadelig for økosystemer og vegetasjon,
og kan blant annet føre til skogsdød og fiskedød. (Kilde:
Klif)
NOx fra forbrenning
3
O m s e tn in g (% )
T yp is k b re n s e l-N O X (m g /N m ve d 3 % O 2 , tø rr g a s s )
120
1200
100
1000
80
800
B re n se l-N O X
M a ksim a l o m se tn in g
T yp isk o m se tn in g
60
600
40
400
3
C O (m g /N m , tø rr g a s s )
o
M in im a l o m se tn in g
F o rb re n n in g s te m p e ra tu r ( C )
20
2 .0 0 0
N O X ve d 1 1 % O 2 , tø rr g a s s (p p m )
200
180
200
1 .8 0 0
0
160
0
0 ,0 0
F o rb re n n in g s te m p e ra tu r
140
0 ,1 0
10.6
,2000
1 .4 0 0
120
1 .2 0 0
100
1 .0 0 0
CO
80
800
60
600
NOX
40
400
20
200
0
0
0 ,0
2 ,0
4 ,0
6 ,0
8 ,0
O 2 i tø rr rø yk g a s s (% )
1 0 ,0
1 2 ,0
1 4 ,0
0 ,3 0
0 ,4 0
0 ,5 0
0 ,6 0
V e k t-% n itro g e n i b re n s e l
0 ,7 0
0 ,8 0
0 ,9 0
1 ,0 0
Hvorfor reduksjon av NOx-utslipp
• Redusere lokal luftforurensning
• Internasjonale forpliktelser (Gøteborgprotokollen):
I utgangspunktet var Norge forpliktet til å redusere årlige
utslipp av NOx til maksimalt 156.000 tonn i 2010. Dette målet
er trolig nådd i 2011, og det forhandles nå om videre
reduksjoner.
• Virkemidler er bl.a.:
• Skjerpede utslippsgrenser
• Utslippsavgift
• Miljøavtalen med NHO, etablering av NOx-fondet
Er reduksjon av NOx-utslipp
aktuelt for fjernvarmeindustrien?
• Er det nødvendig?
• Vil det være av stor nytte?
• For hvem?
• Hva vil det koste?
• Kan det være lønnsomt?
NOx-avgift i Norge siden 2007
Fiskal NOx-avgift
• Fiskal NOx-avgift fra 2007. Begynte på 15 kr/kg NOx-utslipp
• 16,43 kroner/kg NOx i 2011
• Gjelder kjeler med samlet installert effekt over 10 MW,
motorer over 750 kW og offshorefaklinger
Miljøavtalen om NOx
• Avtale mellom 15 næringslivsorganisasjoner og Miljøverndepartementet
• Tilsluttede virksomheter oppnår avgiftsfritak
- betaler 4 kr/kg NOx til felles fond for finansiering av tiltak
• Alle avgiftspliktige virksomheter kan tilslutte seg, 543 tilsluttede virksomheter
• Næringslivets NOx-fond må oppfylle reduksjonsforpliktelser mhp. NOx
NOx-avgift ved ulike brensler og forbruk
ved 15 kr/kg NOx og TAD utslippsfaktorer
Hva vil utslippene koste?
BiobrenselAvgif
300 mg/Nm³
t (kr)
mg/Nm³
16,53Gasskr200kg/NO
x tilsvarer:
3 500 000
Lettolje 200 mg/Nm³
3 000 000
119 -161
kr/tonn tungolje
Lettolje 300 mg/Nm³
600 mg/Nm³
2 500
000
42 - Tungolje
60
kr/tonn
lettolje
Tungolje 800 mg/Nm³
20 - 40
kr/tonn
biobrensel
2 000
000
28 - 46
kr/tonn gass
1 500 000
1 000 000
Typiske årskostnader:
500 000
ved ulike brenselforbruk (tonn/år)
0
1 000
2 000
3 000
5 000
10 000
20 000
Biobrensel 300 mg/Nm³
kr 36 000
kr 72 000
kr 108 000
kr 180 000
kr 360 000
kr 720 000
Gass 200 mg/Nm³
kr 42 000
kr 84 000
kr 126 000
kr 210 000
kr 420 000
kr 840 000
Lettolje 200 mg/Nm³
kr 37 500
kr 75 000
kr 112 500
kr 187 500
kr 375 000
kr 750 000
Lettolje 300 mg/Nm³
kr 54 000
kr 108 000
kr 162 000
kr 270 000
kr 540 000
kr 1 080 000
Tungolje 600 mg/Nm³
kr 108 000
kr 216 000
kr 324 000
kr 540 000
kr 1 080 000
kr 2 160 000
Tungolje 800 mg/Nm³
kr 145 500
kr 291 000
kr 436 500
kr 727 500
kr 1 455 000
kr 2 910 000
1 tonn LNG = 1360 Sm3
Brensel (ton
Fjernvarme beskjeden kilde mhp. NOx
Totale norske utslipp 2009
Transport
Utvinning av råolje og gass
Industri
Fjernvarme
ca
ca
ca
ca
ca
180 000 tonn
60 000 tonn
50 000 tonn
18 000 tonn
1 200 tonn
(Kilde SSB)
Beregnede utslippskostnader for fjernvarme:
• Ved fiskal avgift:
ca
20 mill. NOK
• Ved innbetaling til NOx-fondet: ca
5 mill. NOK
Likevel utfordring mhp lokal
luftforurensning
I lokal sammenheng vil NOx-utslipp
fra fjernvarmeproduksjon likevel ha
en viss betydning:
•Ofte lokalisert i byområder og
tettsteder som allerede er høyt
belastet med NOx-forurensning
•Maksimale utslipp kommer gjerne
på morgenen de kaldeste
døgnene og kan dermed
sammenfalle med episoder med høy
luftforurensning
Gir utfordringer i form av:
•ikke høye nok skorsteiner
•begrensninger for kapasitetsutvidelse for eksisterende anlegg
•problemer med etablering
av nye
varmeproduksjonsanlegg
•Må finne andre løsninger;
- redusere utslippene ved kilden?
Hva kan fjernvarmeindustrien gjøre?
Det finnes flere typer tiltak som kan bidra til å redusere NOxutslippene fra forbrenningsprosesser:
•Overgang til brensel med lavt N-innhold
•Lav-NOx brennerteknologi
•Forbrenningsoptimalisering
•Rensetiltak
Tiltak for NOx-reduksjon:
- Fuel switch
Bytte til mer nitrogenfattig brensel kan gi lavere NOx:
• Tungolje > lettolje > gass:
•
•
•
•
Tungolje
Lettolje
Biobrensel
Gass gir
ca 600 – 800 mg/Nm3
ca 200 – 300 mg/Nm3
ca 180 – 300 mg/Nm3
ca 100 – 200 mg/Nm3
= 150-240 mg/MJ
= 60 -80 mg/MJ
= 30 mg/MJ
= 30 mg/MJ
Tiltak for NOx-reduksjon:
- Primærtiltak
• Fuel switch: Reduksjon av nitrogeninnholdet i brenselet
• Tungolje > lettolje > gass
50-75% reduksjon
• Forbedret forbrenningsteknikk/prosessoptimalisering
• Redusert luftoverskudd/O2 -regulering
10-44%
• Redusere forbrenningstemperatur
20-30%
• Resirkulering av røykgass
20-50%
• Trinnvis lufttilførsel
10-75%
• Trinnvis brenseltilførsel
50-60%
• Dampinjeksjon
5-10%
• Vanninjeksjon
5-10%
• Gass reburning (etterbrenning)
50-60%
• Utskifting til moderne lav-NOx brennere
25-60%
NB! Dette er eksempler på erfaringstall. Spesielt kan effekten av
forbrenningstekniske/prosessoptimaliseringstiltak være usikker.
Tiltak for NOx-reduksjon:
- Lav NOx brennerteknologi
Lav-NOx brenner/forbrenningsteknologi utnytter mye av de samme
prinsippene som er nevnt foran: resirkulering av røykgass, trinnvis
lufttilførsel mm.
Typiske reduksjonsgevinst sammenlignet med konvensjonell teknologi:
• Lav-NOx brenner for lettoljefyring
20-40% reduksjon
• Lav-NOx for gass
opptil 50% reduksjon
• Det finnes også lav-NOx teknologi for trepulver, tungolje og kull.
Tiltak for NOx-reduksjon:
- Rensing av avgass
De mest aktuelle metodene er:
• SNCR (selektiv ikke katalytisk reduksjon)
-Reduksjon med ammoniakk eller urea
40-60%
• SCR (selektiv katalytisk reduksjon)
70-95%
-Reduksjon med ammoniakk eller urea over spesiell katalysator
NO + NH3 + O2 >> 4N2 + 6 H20
For kjeler er det i realiteten bare SNCR som er
aktuell pga. høy katalysatorkostnad for SCR.
Hvordan finne riktig tiltak
For å avgjøre hvilke tiltak som vil gi best kost/nytte effekt må det foretas en
vurdering for hvert anlegg:
•Kartlegging utslipp og drift med alle variasjoner:
•Avgassmengde og temperatursoner
•Utslippskonsentrasjon
•Lastvariasjoner og driftstid
•Klarlegge utslippskrav og –mål
•Myndighetskrav, lokale mål
•Bakgrunnskonsentrasjoner og forurensningsbidrag
•Vurdere ulike alternative tiltak;
•Tekniske forhold og muligheter for ulike kjente tiltak
•Reduksjonseffekter; beregning, garantier, mulighet for testing
•Investeringsbehov /driftskostnader
•Tilskuddsmuligheter NOx-fondet/Enova
•Kost/nytte vurderinger
Testing av tiltak
SNCR innsprøyting av ammoniakk
Norsk Energi har erfaring:
•Norsk Skog Saugbrugs, Halden
•Forestia, Braskereidfoss
•Samarbeid med Petro Miljö
Redusert utslipp = redusert avgift
+ enklere etablering
Fondet er et spleiselag:
•Fritak for avgift til staten
•Betaling til fond: 4 kr/kg
•Spart avgift: 12,43 kr/kg
•Pengene går tilbake til finansiering av tiltak:
medlemsbedriftene kan søke om støtte til
utslipps-reduserende tiltak.
1 800 mill. kr. for 2011-2012
Opptil 80% støtte – bedre enn Enova!
Søknad om tilskudd
- Norsk Energi har erfaring
Er reduksjon av NOx-utslipp
aktuelt for fjernvarmeindustrien?
• Er det nødvendig?
• Kan være påkrevd i noen tilfeller for å greie utslippskravene
• Vil det være av stor nytte?
• Først og fremst i de tilfellene det er vanskelig å få tillatelse til
økt utslipp for utvidelse eller nybygging
• For hvem?
• Både for utbygger og for omgivelsene
• Hva vil det koste?
• Må beregnes i hvert tilfelle
• Kan det være lønnsomt?
• Ja, i noen tilfeller
Takk for oppmerksomheten!
Spørsmål?
Ta gjerne kontakt:
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
Tlf. 950 35 757
Tlf. 997 96 087
Tlf. 907 81 485
Tlf. 911 37 206