Med støtte fra Forskningsrådet har Carbo AS utviklet et nytt system for varmeoverføring i dampkjeler.
I stedet for at forbrenningsgassene varmer opp damprørene direkte, overføres varmen til sand som deretter varmer opp rørene.
Dermed avleires slagget på sandkornene og rørflatene unngår korrosive gasser og beleggdannelser.
Mer strøm
- I dette anlegget kan dampen få en temperatur på godt over 500 grader C. I konvensjonelle anlegg som forbrenner avfall, holdes den vanligvis under 400 grader. Grunnen er fare for slaggavleiringer og korrosjon. Dette betyr at effekten på dampturbin og el-generator i et varmekraftverk kan økes med 40-50 prosent i forhold til konvensjonelle løsninger. Dermed kan en større andel av energien tas ut som elektrisitet. Det gir mer penger i kassa for produsenten og er samtidig med på å øke tilgangen på el, sier oppfinneren, adm. direktør Rolf H. Hammer i Carbo AS.
Sivilingeniøren fra NTH, maskin, sier at det nye konseptet antas å egne seg best i prosessindustrien og i varmeverk som fyres med avfallsrelaterte brensler.
Sandkammer
Kjernen i det patenterte systemet for varmeoverføring, er et spesielt svevekammer. Der overføres varmen fra røkgassene til en sky av fallende, kalde sandpartikler. De fanges siden opp i en seng i bunnen av kammeret der damprørene ligger neddykket.
- I bunnen av svevekammeret vil temperaturen på sandpartiklene oppnå tilnærmet samme temperatur som røkgassen. Denne varmen overføres deretter til damprørene. På den måten kan dampproduksjonen skje uten at røkgassen kommer i kontakt med
damprørene. Dermed unngår man at det dannes belegg på rørene slik at de korroderer.
I tillegg er varmeoverføringen fra sand tre ganger så høy som fra gass. Av den grunn kan kjelen være mindre, og vi sparer betydelige mengder damprør, poengterer Hammer.
Varmelager
- Varmen i sanden som faller ned i bunnen av svevekammeret kan til en viss grad magasineres. Dermed har vi fått et billig energilager, og ved at mengden sand kan reguleres, oppnås det i tillegg en reguleringsmulighet, sier han.
- Benyttes kvartsholdig sand, kan damptemperaturen normalt gå opp til over 650 grader. Men det krever så kostbare materialer at totalt sett blir det i dag sjelden en optimal løsning å overstige 520 grader.
Hammer bemerker at det nye kjelkonseptet er resultatet av et FoU-prosjekt som har pågått siden 1999. Først ble det utviklet matematiske modeller for å kunne beregne slike anlegg og analysere hvordan de oppfører seg. Det er også bygget en stor testrigg på Sintef. Testene viste stor overensstemmelse mellom teoretiske og målte verdier. De viste at anlegget er meget robust og har stor reguleringsevne.
Kommersialisering
Nå er Carbo AS ferdig med det meste av den tekniske utviklingen og går over i en krevende kommersialiseringsfase. Hammer sier at de har hatt løpende kontakt med nøkkelpersoner på brukersiden i inn- og utland under utviklingen. Blant kundene er varmeverk og varmekraftverk. Hammer tror også det er et stort potensial i prosessindustrien.
Siden det er mulig å ta ut en større del av tilført energi som elektrisk strøm i stedet for varme, er dette ofte en sterk økonomisk drivkraft. Spesielt i prosessindustrien er det et problem at selv om du kan gjenvinne energi for dampproduksjon, er det ikke sikkert du kan benytte energien i form av varme. Elektrisk strøm derimot kan gå inn på nettet.
- Norge er et interessant område, men utfordringen er å utvikle et apparat som kan betjene viktige deler av eksportmarkedet. Vi har strategiske samarbeidspartnere, i Norge samarbeider vi blant annet med Moss Varmeteknikk AS, sier Hammer.
Brenner det meste
Avleiringene fra gassene til sanden representerer normalt ingen problemer. Denne delen av systemet har vært benyttet uten noen vansker på et 14 MW Carbo-anlegg i Sverige i nærmere 20 år. Der er det benyttet et stort spekter avfall som brensel, også torv.
Med en tradisjonell kjele må man være påpasselig med hva slags brensel som benyttes i anlegget slik at ikke kjelen ødelegges. Siden det bare er sanden som er i kontakt med røkgassene og damprørene, skånes rørene mot korrosjon. Hammer mener at alle typer brensel kan benyttes. Men han mener at de til enhver tid må være på vakt mot helt spesielle driftsmodeller som kan tenkes å medføre tekniske problemer.
