Endre søk
RefereraExporteraLink to record
Permanent link

Direct link
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annet format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annet språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Mass Balance Model of Impurities for the WoodRoll Process
KTH, Skolan för kemivetenskap (CHE).
2017 (engelsk)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 poäng / 30 hpOppgaveAlternativ tittel
Materialbalansmodell för föroreningar för WoodRoll-processen (svensk)
Abstract [en]

The depletion time for fossil fuels calculated from 2009 is 35 years for oil, 37 years for gas

and 107 years for coal. Hence, it has become essential to reduce the dependence on fossil

fuels by switching over to renewable resources. This in turn will also help in combating the

negative effects on the environment like global warming. Thermochemical processes such as

pyrolysis and gasification of biomass are considered the most efficient technology for

converting biomass to useful energy carriers. Cortus Energy AB is a Swedish company that

has developed a patented gasification technology called WoodRoll

® for gasification of fuels derived from biomass. However, ash in a thermochemical conversion process can cause

corrosion, sintering, slag and poisoning of catalysts, which leads to operational problems. In

addition, heavy metals such as Zn, Pb and Cd are environmentally problematic. These metals

contribute to environmental pollution by contaminating the soil, which in turn can harm

humans and the ecosystem via the food chain. The undesired elements should therefore be

identified to minimize their impact on the overall thermochemical process and to reduce the

emission of these harmful substances.

The objective of this master thesis project, on behalf of Cortus Energy AB, was to investigate

possible key numbers that can be used to describe and predict how the ash behaves in their

patented WoodRoll® process. The key numbers that have been identified are empirically

developed based on experience of coal combustion. These key numbers are regularly used for

fuel derived from biomass by companies specializing in analyzing, although knowledge about

whether they can actually be used on biomass is limited. In order to ensure that the use of

these for biomass is correct, they must be experimentally verified in the future. In addition, a

theoretical investigation is conducted to study which species can form and in what phase this

occurs. The investigation reveals that there are no clear trends for how the inorganic elements

behave since contradicting results from different studies have been reported. Formation of

species and their phase depends on several parameters such as temperature, heating rate,

particle size, volatility, quantity and interaction between the elements in the biomass. The

thesis project ends with a mass balance model on selected inorganic elements for wood

residues, as well as for bark. The model could be a tool for Cortus Energy AB to identify

approximately how much of each element is present in each stream in the WoodRoll® process.

The models are verified with analysis results. Inorganic elements that affect the

overall process and its equipment have been selected for modelling. The volume percent of

H2, CO, CO2 and CH4 in the models agree well with the values obtained by Cortus Energy

AB. This shows that the thermodynamic equilibrium calculations performed are reasonable.

Abstract [sv]

De fossila bränslena beräknas vara förbrukade om 35 år för olja, 37 år för gas och 107 år för

kol, räknat från år 2009. Användningen av fossila bränslen måste därför minskas genom

övergång till förnybara resurser. Detta kommer i sin tur bidra till att motverka de fossila

bränslenas negativa effekter på miljön, såsom den globala uppvärmningen. Termokemiska

processer, som pyrolys och förgasning av biomassa, anses vara den mest effektiva tekniken

för att omvandla biomassa till användbara energibärare. Cortus Energy AB är ett svenskt

företag som har utvecklat en patenterad förgasningsteknik kallad WoodRoll

® för förgasning av biomassa. Aska i en termokemisk omvandlingsprocess kan ge upphov till korrosion,

sintring, slagg samt förgiftning av katalysatorer vilket leder till operativa problem. Dessutom

är tungmetaller såsom Zn, Pb och Cd miljömässigt relevanta. Dessa metaller bidrar till

förorening av miljön, vilket i sin tur kan skada människor och ekosystemet via näringskedjan.

De oönskade elementen bör därför identifieras för att minimera deras inverkan på den

övergripande termokemiska processen och för att reducera utsläppet av dessa ämnen.

Syftet med detta examensarbete, på uppdrag av Cortus Energy AB, var att undersöka möjliga

nyckeltal som kan användas för att beskriva och förutse hur askan beter sig i deras

patenterade WoodRoll® process. De nyckeltal som har undersökts teoretiskt är empiriskt

utvecklade utifrån erfarenhet av förbränning av kol. Dessa nyckeltal används regelbundet av

analysföretag på bränslen från biomassa trots att kunskapen om huruvida dessa faktiskt kan

användas på biomassa är begränsad. För att säkerställa att användningen av dessa nyckeltal

för aska från biomassa är korrekt måste de verifieras experimentellt i framtiden. Vidare görs

en teoretisk undersökning för att studera vilka föreningar som möjligen kan bildas och i

vilken fas detta sker. Denna undersökning visar att det inte finns en tydlig trend för hur de

oorganiska elementen beter sig då olika studier har rapporterat motstridiga resultat. Vilka

föreningar som bildas och i vilken fas i processen det i så fall sker beror på flera parametrar

såsom temperatur, hastighet av uppvärmning, partikelstorlek, volatilitet, mängd samt

interaktionen mellan de element som finns i biomassan. Arbetet avslutas med en

massbalansmodell på utvalda oorganiska element för grenar och toppar, förkortat GROT,

samt för bark. Detta kan bli ett verktyg för Cortus Energy AB för att identifiera ungefär hur

mycket av varje element som finns i varje flöde WoodRoll®-processen. Modellen verifieras

med analysresultat. Oorganiska element som påverkar processen och dess utrustning har valts

för denna modell. Volymprocenten för H2, CO, CO2 and CH4 i modellen stämmer väl överens

med de värden som Cortus Energy AB har erhållit. Detta visar att de termodynamiska

jämviktsberäkningar är rimliga.

sted, utgiver, år, opplag, sider
2017.
Emneord [en]
Biomass, WoodRoll, Pyrolysis, Gasification, Ash
HSV kategori
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:kth:diva-215931OAI: oai:DiVA.org:kth-215931DiVA, id: diva2:1149809
Eksternt samarbeid
Cortus Energy AB
Tilgjengelig fra: 2017-10-17 Laget: 2017-10-17 Sist oppdatert: 2017-10-23bibliografisk kontrollert

Open Access i DiVA

Fulltekst mangler i DiVA

Av organisasjonen

Søk utenfor DiVA

GoogleGoogle Scholar

urn-nbn

Altmetric

urn-nbn
Totalt: 766 treff
RefereraExporteraLink to record
Permanent link

Direct link
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annet format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annet språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf