Embed Size (px)
Citation preview
FLY ASH TREATMENT TECHNOLOGIESAN OVERVIEW OF COMMERCIAL AND UPCOMING TECHNOLOGIES FOR NORWAY AND SCANDINAVIASINTEF report 2018:00466 ‐ Restricted Michaël Becidan, Seniorforsker, SINTEF Energi, avd. Termisk Energi
Fagseminar: Fremtidens behandling av flyveaske
29 august 2018, Felix konferansesenter, Oslo
Avd. Termisk EnergiKompetanse Bioenergi faglag
• Characterization of fuels and emissions• Waste to Energy• Biomass to heat and power• Woodstove development• Gasification• Hydrothermal liquefaction• Biomass pyrolysis• Bio carbon• Torrefaction• Biofuels• Techno‐economic analysis and system studies• Detailed process analysis and process development
3
Hydrothermal liquefactionHydrothermal liquefaction
TorrefactionPyrolysis
Carbonization
TorrefactionPyrolysis
Carbonization
CombustionGasificationCombustionGasification
Process integration and value chain analysesDetailed process modeling
Process integration and value chain analysesDetailed process modeling
Liquid biofuels Combined heat and power
Biocarbon &condensates
Small scale heat Torrefied biomass
Innhold
• Bakgrunn for arbeidet
• Rapporten ‐ viktige betrakninger
• Vurderingspunktene ‐ litt forklaring
• Teknologiene vurdert
• Hovedkonklusjoner ‐ hva kan man si om fremtidens behandling av flyveaske i Norge/Skandinavia?
• Fremtiden – viktige trender
• Siste ord4
Bakgrunn for arbeidet
• NOAH AS ønsket en oversikt og kortfattet vurdering over eksisterende og nye teknologier for behandling av flyveaske
• Begrensning: de ca. 10 mest relevante løsningene for Norge
• NOAH AS satt rammet rundt formen på rapporten (kort, lettleselig) og punkter de ønsket å inkludere i vurderingen
• NOAH AS påvirket ikke innholdet i rapporten
• SINTEF Energi visste ikke om bestilling til Norsk Energi før etter vår rapport ble levert
• NOAH AS har ikke sett denne presentasjonen før nå5
Rapporten ‐ viktige betrakninger (1/2)
• Rapporten gir ikke anbefalinger om valg av behandlingsteknologi
• Rapporten sammenligner ikke teknologiene med hverandre ‐ TRL skala beskriver en teknologi ift sitt eget utviklingsløp mot modenhet og kommersialisering
• Rapporten tar ikke stilling i debatt om ny deponi og/eller implementering av andre behandlingsløsninger for flyveaske i Norge
• Rapporten er basert på offentlig tilgjengelige data, samt generelle svar på spørsmål sendt via epost
6
Rapporten ‐ viktige betrakninger (2/2)
• Vurdering av utviklingsstadiet (både TRL nivå og tid til TRL9) er gjort etter best evne og med offentlig tilgjengelig data
• Vurdering av kostnadene er ekstremt vanskelig
Også:
• Viktige mangler eller eventuelle faktafeil rettes gjerne!
• Oppdateringer er velkomne!
7
Vurderingspunktene ‐ litt forklaring (1/4)
1. Treatment method
Kort beskrivelse av de hovedstegene teknologien består av. Tekniske detaljer er ikke fokuset, men hvilke type prosesser det er snakket om (kjemisk, termisk, osv.).
2. Process output
Liste over de ulike fraksjonene som kommer ut av prosessen – antall, mengde og hovedkarasteristikk (innhold). Mass balanse!
8
Vurderingspunktene ‐ litt forklaring (2/4)
3. TRL (Technology Readiness Level)
Anerkjent skala for å vurdere modenhet til en teknologi. Hjelper også til å vurdere tid til kommersialisering.
4. Technology provider(s) and references
Litt historikk om hvem bruker, eier eller jobber med salg/utvikling av en teknologi samt informasjon om eksisterende anlegg (alt fra labskala til fullskala).
9
Ref. EC
Vurderingspunktene: litt forklaring (3/4)
5. Robustness/flexibility
To relaterte aspekter: (1) hvordan teknologien takler flyveaske heterogeneitet og (2) kvalitet på fraksjonene ut av prosessen, særlig de som skal ha en markedsverdi.
6. Environmental aspects
Energiforbruk, vannforbruk, kjemikalieforbruk, utslipp, deponibehov og andre miljøbelastninger (transport, logistikk).
7. HSE (Health, Safety and Environment)
HMS aspekter med focus på risiko og rutiner for arbeidsmiljøet. 10
Vurderingspunktene: litt forklaring (4/4)
8. Process complexity and economy
Vanskelig å få et helhetsbilde. Viktige enkelte faktorer er kommentert. I tillegg, basert på teknologi/delprosesser og antall fraksjoner produsert, en generell kategorisering av kostnadsnivå er foreslått.
Kostnadsnivå angitt for ikke‐kommersielle løsninger skal beskrive hva som forventes for en velfungerende "fullskala" anlegg.
Mulige inntektskilder skal også påvirke det hele.
9. Advantages and limitations
"Summa summarum" ‐ viktige spesifikke aspekter, både positive og negative, for hver teknologi. 11
Teknologiene vurdert
• ASH2SALT
• Carbon8
• FLUWA/FLUREC
• HALOSEP
• NOAH carbonation
• NOAH Langøya
12
• NORSEP
• Renova
• SCANARC ARCFUME
• SCANWATT
• Terrateam
32
1
Hovedkonklusjoner
• Ingen enkel løsning leverer på alle punktene som angis som sentrale av Norge/EU dvs. miljøhensyn, ressurshensyn og økonomiske forhold –dvs. ingen teknologi som materialgjenvinner betydelige mengder av flyveaske på en kostnadseffektiv måte og uten miljøbelastning (transport, deponibehov, m.m.).
• Eksisterende løsninger i Norge (NOAH Langøya og Terrateam) oppfyller en rekke BAT kriterier men de tilbyr ingen materialgjenvinning eller gjenbruk av flyveaske utenfor deponi.
• Stor interesse (og trykk) mot materialgjenvinning: hva er statuset? 13
Hovedkonklusjoner ‐teknologier
Tre kategorier ble brukt i rapporten:
• Kommersielle løsninger
• "Nær kommersielle" løsninger
• Løsninger under utvikling
MEN viktig å huske at ting kan bevege fort for flere av teknologiene
14
Hovedkonklusjoner ‐ teknologier
• Kommersielle løsninger
‐ Carbon8 (karbonisering; gjenbruk)
‐ FLUWA‐FLUREC (kjemisk/elektrokjemisk; Zn gjenvinning)
Lokale løsninger – både angående utvikling og implementering
Spesifikke fokus: lovpålagt Zn gjenvinning i Sveits og gjenbruk av flyveaske i Storbritannia (pga deponiplass kan man anta). Reflekterer en lokal historisk bakgrunn og strategi.
15
Hovedkonklusjoner ‐ teknologier
• "Nær‐kommersielle" løsninger
‐ ASH2SALT (kjemisk; salt gjenvinning)
‐ HALOSEP (kjemisk; salt og Zn gjenvinning)
‐ SCANARC ARCFUME (plasma/termisk; Pb og Zn gjenvinning)
"Nær kommersielle"? Det vil si at et fullskala anlegg er under planlegging eller oppbygging eller kan bestilles (ifølge leverandør).
16
Hovedkonklusjoner ‐ teknologier
• Løsninger under utvikling
‐ NOAH carbonation (karbonisering; deponering)
‐ NORSEP (kjemisk; salt og metall produkter)
‐ Renova (kjemisk/termisk; Zn kake)
‐ SCANWATT (termisk/forglasning; gjenbruk)
Testet ved lab/pilot skala. Alle er under aktiv utvikling.
17
Hovedkonklusjoner ‐ teknologier
• "Nye" teknologier dvs. alle unntatt NOAH Langøya og Terrateam:
‐ Alle tilbyr en grad av materialgjenvinning eller gjenbruk av aske
‐ Materialgjenvinning betyr vanligvis ekstraksjon av salter og/eller spesifikke metaller, oftest Zn (i ulike former)
‐ (Nesten) alle har et deponibehov – viktig punkt: hvilken type deponi?
‐ Vanskelig å evaluere kostnadsnivå og fleksibilitet/robusthet (data?)
‐ De aller fleste produserer flere fraksjoner, noe som antyder komplekse prosesser (flere steg, ulike sluttbehandlinger, o.l.)
‐ Lokal versus sentral løsning (skala/kapasitet/logistikk)18
Hovedkonklusjoner – hvorfor så lite gjenvinning i dag?
• Gjenvinning hovedsakelig begrenset til Zn (i ulike former), noen metallblandinger (som krever videreforedling) og salter – hvorfor?
• Det er en teknisk utfordring: flyveaske inneholder mange ulike elementer i ulike kjemiske former og i ulike konsentrasjoner OG alle disse parametre varierer i hvert anlegg og over tid
• Kostnadseffektivitet – ulike måter å se på dette aspektet
• Skal man gi opp da? Nei, men videre industriell utvikling, innovasjon og forskning kreves
19
Hovedkonklusjoner – gjenbruk av flyveaske (nye produkter)
• Ulike måter å stabilisere asken før gjenbruk
• Stabilisering betyr at utlekking er innenfor akseptable verdier (verdier og standarder varierer fra land til land)
• Hovedsakelig byggematerialer Å følge produktet gjennom hele dets livsløpet ‐ inkl. sluttbehandling etter bruk ‐ er ikke enkelt – dette skal sannsynligvis begrense bruksområder
• Andre faktorer spiller inn, ikke bare teknologi og økonomi, men også samfunnsaksept og regelverk – Ref. Asia
20
Fremtiden – viktige trender • Circular economy will impact WtE, especially MSW composition and amounts, that will in turn impact fly ash quality and quantities. Forbruksmønster i fremtiden?
• Innovation and R&D is constantly improving the feasibility of cost‐efficiently recovering more materials in marketable forms. The exact timeline is difficult to assess and will depend on the intensity (and success) of the present and future efforts and investments of both private and public actors.
• For metals – traditional mining may become more expensive for some scarce elements and secondary sources, such as fly ash, will become relevant in the medium or long run.
• Combining technologies (chemical and thermal for example) may be the road to complete solutions with limited landfilling needs but more complex solutions mean higher costs.
• Recovery should go hand in hand with reducing the hazardousness of the fractions to be landfilled.
• Common and clear EU regulations, joint standards and goals are challenging but EU is still an important arena to exchange opinions, knowledge and experience.21
Siste ord (noen gjentagelser…)
• Fremtidige (tidsperspektiv) teknologier bør kunne kombinere materialgjenvinning OG deponering av mindre farlige fraksjoner – det jeg kalte for komplette løsninger i rapporten.
• Kun en eneste løsning? Konkurranse mellom ulike aktører/løsninger blir sannsynligvis bra for sektoren og samfunnet forøvrig (miljø, økonomi)!
• Samfunn, regelverk, politiske og strategiske mål og visjon (europeisk, skandinavisk, nasjonal, lokal) er viktige men, som for alle industrielle initiativer, er forutsigbarhet viktig22
Teknologi for et bedre samfunn
