Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • 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
Pyrolysintegration i kraftvärmeverk: Utnyttjande av kondenseringsvärme för fjärrkyleproduktion
Karlstad University, Faculty of Health, Science and Technology (starting 2013), Department of Engineering and Chemical Sciences.
2014 (Swedish)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Pyrolysis Integration in a Combined Heat and Power Plant : Utilizing Condensation Heat for Production of District Cooling (English)
Abstract [sv]

Strävan att nå ett hållbart samhälle har varit en av de viktigaste aspekterna under 2000-talet. Det stora problemet är hur målet skall nås. Användningen av fossila bränslen måste minskas, men vilken energikälla skall ersätta dem? Biomassa har haft en viktig roll i minskningen av fossila bränslen som använts i uppvärmningssyfte. Teknikutveckling har medfört att dess betydelse kan bli än viktigare.

Snabb pyrolys är en process där en bioolja, kallad pyrolysolja, produceras genom nedbrytning av biomassa. Denna process kräver extern värmetillförsel, vilket gör den lämplig att integrera i ett kraftvärmeverk. Problemet med kraftvärmeverk är dess minimala drift under sommarhalvåret. En pyrolysintegration skulle öka användandet av anläggningen. Pyrolysoljan som utvinns kan ersätta fossila bränslen som används i pannor och turbiner. Den kan även uppgraderas till bio-diesel men det är i dagsläget inte lönsamt.

Pyrolysintegration skulle få maximal produktion under sommarhalvåret. Under denna period ökar också behovet av kyla. Under sommaren täcks en del av kylbehovet av kylkompressorer som drivs på elektricitet. Ett hållbart samhälle innebär att rätt form av energi utnyttjas. Att använda den högvärdiga energiformen elektricitet till komfort är inte hållbart.

Absorptionskylcykeln är en kylmaskin som är snarlik en kylkompressor, med den stora skillnaden att den drivs på lågtempererad värme. För att utvinna pyrolysoljan från pyrolysprocessen krävs det en eller flera kondensorer. Kondenseringsvärmen kan användas för att driva en absorptionskylmaskin. Förenklat omvandlar den värme till kyla med minimalt behov av elektricitet.

Pyrolysintegreringen med fjärrkyleproduktion skulle producera värme, elektricitet, pyrolysolja och fjärrkyla, allt med ursprung från biomassa. Potentialen i denna anläggning är stor, vilket resultatet av denna undersökning visar. Ett kraftvärmeverk med en förbränningspanna på 80 MW ångeffekt har studerats och tre olika fall undersöktes. Det första fallet maximerar pyrolysoljeproduktionen och producerar 78 000 ton pyrolysolja/år och fjärrkyla motsvarande 11 GWh. Det andra fallet maximerar fjärrkyleproduktionen och producerar 37 GWh fjärrkyla och pyrolysolja motsvarande 68 000 ton/år. Det sista fallet ger en mer balanserad produktion på 74 000 ton pyrolysolja/år och 22 GWh fjärrkyla.

Framtida forskning bör undersöka hur kyleffekten varierar under dygnet i ett försök att ytterligare effektivisera anläggningen. Kondenseringsbeteendet hos pyrolysolja utvunnen från biomassa med ursprung från Skandinavien bör också undersökas vidare.

Abstract [en]

The pursuit of a sustainable society has been one of the most important aspects in the 21st century. The big problem is how to achieve this goal. The use of fossil fuels must be reduced, but which energy source should be used to replace it? Biomass has played a significant role in the reduction of fossil fuels used for heating purposes. With new technology its importance may be even greater.

Fast pyrolysis is a process where a bio oil, called pyrolysis oil, is produced by the degradation of biomass. This process requires external heat, which makes it suitable to integrate with a combined heat and power plant. The problem of combined heat and power plants are its minimal operational during the summer. A pyrolysis integration would increase the use of the facility. The pyrolysis oil that is extracted can replace fossil fuels used in boilers and turbines. It can also be upgraded to bio-diesel, but currently that process is too costly.

The pyrolysis integration would get maximum production during the summer months. During the same period the cooling demand is increased. During the summer cooling load is covered largely of refrigerating compressors run on electricity. A sustainable society means that the right kind of energy is utilized. Using the high-quality form of energy electricity for comfort is not sustainable.

The absorption refrigeration cycle is a chiller similar to a refrigeration compressor, with the major difference that it runs on low-temperature water. The pyrolysis process requires one or more condensers in order to extract pyrolysis oil. When the pyrolysis oil condenses low temperature heat is produced. This condensation heat can be used to drive an absorption chiller, which simplified converts heat to cold, with minimal need for electricity.

The pyrolysis integration with district cooling production would produce heat, electricity, pyrolysis oil and cooling, all originating from biomass. The result from the study shows potential. A cogeneration plant with a combustion boiler steam output of 80 MW has been studied and three different cases were investigated. The first case maximizes the production of pyrolysis oil and produces 78 000 tonnes of pyrolysis oil / year and district cooling equivalent to 11 GWh. The second case maximizes the district cooling production and produces 37 GWh of district cooling and pyrolysis oil equivalent to 68 000 tonnes / year. The last study provides a more balanced production of 74 000 tons of pyrolysis oil / year and 22 GWh of district cooling.

Future studies should investigate how the cooling effect varies during the day in an attempt to further improve the efficiency of the plant. The liquefaction behavior of pyrolysis oil derived from biomass originating from Scandinavia should also be investigated further.

Place, publisher, year, edition, pages
2014. , 34 p.
Keyword [sv]
Pyrolysolja, absorptionskyla, fjärrkyla, kraftvärmeverk
National Category
Energy Systems
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kau:diva-33322OAI: oai:DiVA.org:kau-33322DiVA: diva2:736143
Subject / course
Environmental and Energy Systems
Educational program
Engineering: Energy and Environmental Engineering (300 ECTS credits)
Supervisors
Examiners
Available from: 2014-08-06 Created: 2014-08-05 Last updated: 2014-08-06Bibliographically approved

Open Access in DiVA

Pyrolysintegration i kraftvärmeverk(1406 kB)197 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1406 kBChecksum SHA-512
ef1372eb4d3b807ca3a7ee7db4cebd6c5e3593bdc175609f13cdb2d4c0cca4a125baf4fd385e9636ee9073ee7473bfc3991b6a40fa6b55ea8b9b78f8efa45a6b
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Department of Engineering and Chemical Sciences
Energy Systems

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 197 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

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 587 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • 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