Emissionskontrol ved svovltilsætning

Nærværende projekt har bidraget til at afklare effekten af tilsætning af små mængder SO2 tilforbrænding af naturgas i hhv. en 35 kW swirlbrænder og en dieselmotor. Resultaterne viser, at SO2 tilsætning kan medføre en betragtelig reduktion af emissionen af CO og uforbrændt ved støkiometrisk forbrænding i swirlbrænderen, mens effekten ifm. en naturgasfyret motor er negligibel. Udfra resultaterne i nærværende projekt vurderes det, at effekten på emissionen fra en motor drevet på forgasningsgas også vil være beskeden. Som beskrevet af Knut Berge i et internt notat omkring dette projekt (PSO 6540) og nævnt i bilag 1 af nærværende rapport, er der i Sverige gennemført en udvidet undersøgelse af effekter af tilsætning af svovlholdige additiver ved forbrænding af biomasse i forskellige kedeltyper: Boblende fluid bed, cirkulerende fluid bed, ristefyring og støvfyring. Resultaterne af disse undersøg fremgår af Värmeforsk (VF) rapport nr. 908: 'Decreased emissions of CO and NOx by injection of ammonium sulphate into the combustion chamber', dateret februar 2005. Foruden at beskrive de udførte forsøg med injektion af ammoniumsulfat, beskriver rapporten også en række andre erfaringer i Sverige med anvendelse af svovladditiver, bl.a. i forbindelse med såvel ristefyring som støvfyring. Knut Berge opsummerer resultaterne fra VF rapporten i følgende punkter: 1) Tilsætning af svovladditiver ved forbrænding af biobrændsler anvendes driftsmæssigt på en række svenske anlæg. Baggrunden herfor er, at den specifikke CO emission kan reduceres ved fastholdt luftoverskud, hvilket indebærer, at der ved fastholdt CO emission kan køres med lavere luftoverskud. Dette medfører i sin tur, at NOx emissionen reduceres. Da der i Sverige betales afgift pr. kg. NOx emitteret, er der store besparelser hermed. I tillæg opnås en bedre kedelvirkningsgrad ved at røgtabet reduceres som følge af det lavere luftoverskud. 2) Ved træstøvfyring har tilsætning af meget små svovlmængder en kraftig effekt i form af reduceret CO, helt op til 90 procent. Forsøg med svovltilsætning ved støvfyring af kornafrens gav ingen væsentlig effekt, hvilket tilskrives, at svovlindholdet i kornafrens er væsentligt højere end i træ. 3) Erfaringer med tilsætning af svovl ved ristefyring viser lignende effekter som for støvfyring. Ved anvendelse af lavsvovlige brændsler som træflis og bark er der opnået CO reduktioner på 70 - 90 procent ved fastholdt luftoverskud. 4) Det fastslås, at der er et stort behov for yderligere forskning for at forklare de grundlæggende mekanismer bagved svovls evne til at reducere CO udslippet. Nærværende projekt har desværre ikke kunne give en forklaring på svovls evne til, i små koncentrationer, at reducere problemer med CO og uforbrændt drastisk, både i mindre swirlbrændere (dette projekt) og i en række fuldskalaforsøg i Sverige. Vores vurdering er, at der ligger forskellige mekanismer til grund for effekten i den naturgasfyrede swirlbrænder og i fuldskalaforsøgene med forbrænding af træ. I swirlbrænderen ser fænomenet ud til at skyldes interaktioner i den brændselsrige kerne af diffusionsflammen; her har tilsætning af SO2 ifm. sekundærluften eller i udbrændingszonen enten ingen eller endda en negativ indflydelse på CO emissionen. At SO2 tilsætning under udbrændingsbetingelser normalt vil øge problemer med CO oxidation er i overensstemmelse med en række laboratorieforsøg omkring oxidation af CO og CO/H2 (se appendiks 4 i nærværende rapport). I de svenske forsøg rapporteres en derimod en markant reduktion af CO ved SO2 tilsætning i udbrændingszonen. Som påpeget af Knut Berge er dette et vigtigt område og der er fortsat behov for arbejde med henblik på, at anvendelsesmuligheder i Danmark afdækkes. Det ville derfor være nærliggende at arbejde videre med denne problemstilling. I et evt. fortsættelsesprojekt skulle der fokuseres på den eller de reaktionsmekanisner, der er ansvarlig for effekten i de svenske forsøg, dvs. ved træforbrænding og med fokus på udbrændingszonen. De væsentlige forskelle ift. nærværende projekt er tilstedeværelsen af gasformig klor og alkalimetaller, samt partikler (både kokspartikler, aerosoler og flyveaske). Både klor og alkalimetaller vides at reagere med svovl i gasfasen og det er også muligt at reaktioner kan katalyseres på partikeloverflader. For at afklare mekanismerne, vil det være en fordel at udføre forsøg under kontrollerede forhold i laboratoriereaktorer; her kan der opnås reaktionsbetingelser, der svarer til dem man ser ved træforbrænding i fuld skala, blot uden komplikationerne ved de meget komplekse strømningsforhold. Når mekanismerne er afklaret, kan en vurdering af anvendelsesmuligheder foretages.