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
Economic possibilities of HTAG compared to grate fire incineration, using MSW and rejected plastic as fuel
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Energy Technology.
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Energy Technology.
2015 (English)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesisAlternative title
Ekonomisk jämförelse mellan HTAG och rosterpanna med hushållsavfall och kasserad plast som bränsle (Swedish)
Abstract [en]

Energy is one of the most required products. Grate Fire Incineration is an old technique where waste is incinerated to produce heat and electricity. High Temperature Air Gasification is a new technique there rejected plastics can be used as fuel to produce syngas which can be used in a gas turbine to produce heat and electricity. The objective of this thesis is to compare those two and determine which is more profitable.

The LHV of the waste that is transported to Högdalen have been calculated to be 9.44 MJ/kg. Only plastic rejects will be used as fuel for HTAG and for simplicity, only six of the most common plastic sorts will be the ones assumed to form the plastic rejects. Those plastic types are; PVC, PS, PUR, ABS, Nylon 66 and Nylon 6. GFI calculations are based on Högdalen CHP-plant boiler number 4, which produces an effect of 86 MWh and has an incineration capacity of 36 ton/h. The boiler has an efficiency of 90% where electricity makes up for 16% and heat the remaining 74%. Most if the information about HTAG comes from articles based on the HTAG prototype in KTH. It is assumed that an HTAG facility with gas combined cycle gas turbines in cold countries have an efficiency of 95%. Syngas, which is the fuel produced from HTAG to be used in gas turbines, is assumed to only be made of H2 and CO. The LHV for H2 is 119.96 MJ/kg while for  CO it is 10.12 MJ/kg. The initial investment for and GFI facility is assumed to be 77000 kr/kWEl while it is lower for HTAG, 57000 kr/kWEl. The fixed yearly cost for GFI is 2200 kr/kWEl and about the same for HTAG, 2300 kr/kWEl. The moving cost which depends on how much energy is produced is 54 kr/kWhGr for GFi and 65 kr/kWhGr. GFI, which takes care of waste, gets paid 350 kr/ton for doing so.

The HTAG process involves the gasification of plastic using steam with the goal of producing syngas. According to the assumptions, the mass of the plastic stands for half of the reactant mass while the mass of the syngas stands for more than 9/10 of products mass. H2 represents 10.1% of the syngas mass while CO represents 89.9%. In this scenario 200 kg plastic and 1000 kg of MSW will be used as fuel. That results in 362.3 kg of syngas which produces 0.961 MWh of heat and 1.069 MWh of electricity in a combined cycle. The incineration of the MSW yields 1.94 MWh of heat and 0.38 MWh of electricity. According to the results HTAG has almost the same payback period as GFI. If the heat and electricity price increase HTAG will have a shorter payback period than GFI. But if the prices decrease HTAG will have a much longer payback period.

Abstract [sv]

Energi är en av de mest eftertraktade produkter. Grate Fire Incineration är en gammal teknik där avfall bränns för att framställa värme och elektricitet. High Temperature Air Gasification är en ny teknik där plaster kan användas som bränsle för att tillverka syntesgas som i sin tur kan användas som bränsle för att framställa värme och elektricitet. Syftet med denna avhandling är att jämföra dessa två och avgöra vilken som är mest lönsam.

Effektiva värmevärdet av det avfall som transporteras till Högdalen har beräknats till 9,44 MJ/kg. Endast utsorterad plast kommer att användas som bränsle för HTAG och endast 6 av de vanligaste plastsorterna kommer vara de som antas utgöra den utsorterade plasten. Dessa plasttyper är; PVC, PS, PUR, ABS, Nylon 66 och Nylon 6. GFI beräkningarna är baserade på Högdalens kraftvärmeverk panna nummer 4, som har en effekt på 86 MWh och en förbränningskapacitet på 36 ton/h. Pannan har en verkningsgrad på 90%, där el utgör 16% och värme 74%. Det mesta av information om HTAG kommer från artiklar baserade på HTAG prototypen i KTH. Det förutsätts att en HTAG anläggning med gaskombiverk i kalla länder har en verkningsgrad på 95%. Syntesgas, som är det bränsle som framställs av HTAG för att användas i gasturbiner, antas endast utgöras av H2 och CO. Effektiva värmevärdets omvandlingsfaktorn för H2 är 119,96 MJ/kg medan för CO så är den 10.12 MJ/kg. Den initiala investeringen för och GFI anläggningen antas vara 77000 kr/kWel medan den är lägre för HTAG, 57000 kr/kWel. Den fasta årliga kostnaden för GFI är 2200 kr/kWel och är ungefär detsamma för HTAG, 2300 kr/kWel. Den rörliga kostnaden som beror på hur mycket energi som produceras är 54 kr/kWhGr för GFI och 65 k /kWhGr. GFI, som tar hand om avfall, får betalt 350 kr/ton för att göra detta.

HTAG processen innefattar förgasning av plast med hjälp av ånga med målet att producera syntesgas. Enligt antaganden så står massan av plasten för hälften av reaktanternas massa medan massan av syntesgasen står för mer än 9/10 av produktens massa. H2 representerar 10,1% av syntesgasmassan medan CO representerar 89,9%. I detta scenario kommer 200 kg plast och 1000 kg avfall att användas som bränsle. Det resulterar i 362,3 kg av syntesgas som producerar 0,961 MWh värme och 1.069 MWh el. Förbränning av avfallet ger 1,94 MWh värme och 0,38 MWh el. Enligt resultatet har HTAG nästan samma återbetalningstid som GFI. Om värme- och elpriset ökar kommer HTAG ha en kortare återbetalningstid än GFI. Men om priserna minskar kommer HTAG att ha en längre återbetalningstid.

Place, publisher, year, edition, pages
2015.
National Category
Energy Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-170892OAI: oai:DiVA.org:kth-170892DiVA: diva2:840836
Subject / course
Energy Technology
Educational program
Master of Science in Engineering - Vehicle Engineering
Available from: 2015-07-14 Created: 2015-07-09 Last updated: 2015-07-14Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2871 kB)104 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2871 kBChecksum SHA-512
4a05597ccf46ff0d6f889b11d62eb34ac73ab2609620a37aab0d2520ecb5f3490393f757cc602f8a3eb0d691acc4aa59f02e6df65a58f19b04b1d316fda757e1
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Energy Technology
Energy Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 104 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: 381 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