Rensning af røg fra brændeovne Sodpartikler og klimaeffekter Den 15. november 2011 Ole Schleicher osc@force.dk FORCE Technology
Baggrund Projekt for Miljøstyrelsen: Afprøvning af teknologier til røggasrensning og/eller forbrændingsforbedring til eftermontering på eksisterende brændeovn- og brændekedel-installationer Link til rapport: http://www2.mst.dk/udgiv/publications/2011/11/978-87-92779-55-7.pdf Viden om forbrænding og teknologier til røggasrensning Erfaringer fra Tyskland, Østrig og Schweiz
Indhold Mindre luftforurening hvordan? Teknologier til røggasrensning Resultater af Afprøvning af teknologier til røggasrensning til eftermontering på eksisterende brændeovn- og brændekedel-installationer
Mindre luftforurening hvordan? 1. Forstå årsagen til forureningen 2. Procesoptimering 3. Substitution 4. Renere teknologi 5. Rensning
Mindre luftforurening hvordan? 1. Forstå årsagen til forureningen 2. Procesoptimering 3. Substitution 4. Renere teknologi 5. Rensning
Brænderøg hvad består det af? Gasser: Kuldioxid CO 2 Kulilte CO Uforbrændte gasser CH 4, tjærestoffer, PAH mv. Fordampede uorganiske salte Partikler: Sod Kondenserede tjærestoffer Aske Kondenserede uorganiske stoffer
Brænderøg hvad er hovedproblemet? Gasser: Kuldioxid CO 2 Kulilte CO Uforbrændte gasser CH 4, tjærestoffer, PAH mv. Fordampede uorganiske salte Partikler: Sod Kondenserede tjærestoffer mv. Aske Kondenserede uorganiske stoffer
Fortyndingskanal til test af brændeovne
Partikelkoncentration afhængigt af målested Partikler målt samtidigt i skorstenen og i fortyndingskanal Y-aksen er forholdet mellem PM d (fortyndingskanal) og PM c (skorsten) CO på X-aksen afspejler forbrændingseffektiviteten
Brændeovnsbekendtgørelsen Brændeovnsbekendtgørelsens grænseværdi for emission af partikler Grænseværdi for partikler Målested 10 g/kg træ Fortyndingskanal 75 mg/nm 3 ved 13% O 2 1,5 m op i skorsten 75 mg/nm³ ved 13 % O 2 svarer cirka til 0,9 g/kg træ. Det er ca. 11 gange mindre end grænseværdien på 10 g/kg for måling i fortyndingskanal.
Thomas Nussbaumer, Verenum, Sweitz Røggaspartikler mg/m 3 ved 13 % O2 Brændeovne Optimal fyring = 2 stk. 0,7 kg tørt træ pr. time Brændeovn Alm. fyring = 3 stk. 1,5 kg træ pr. time Brændeovn Natfyring = Fyldt op med træ og lukket for luften Sod < 20 < 100 5.000 Tjære/VOC < 5 400 10.000 Salte < 20 < 20 < 20 Total < 50 500 15.000 Faktor 1 10 300 Thomas Nussbaumer, Verenum, Schweiz
Mindre luftforurening - hvordan? 1. Forstå årsagen til forureningen 2. Procesoptimering 3. Substitution 4. Renere teknologi 5. Rensning
Procesoptimering Lære folk korrekt optænding og fyring Top down optænding Fyringsråd: Kun træ ikke affald Tørt træ og rigeligt med forbrændingsluft Brænde ikke tykkere end en vinflaske Fyr lidt ad gangen Undlad at fyre over Tjek at røgen er næsten usynlig Ved korrekt fyring er emissionerne mindst mulige for den pågældende brændeovnsteknologi.
Mindre luftforurening - hvordan? 1. Forstå årsagen til forureningen 2. Procesoptimering 3. Substitution 4. Renere teknologi 5. Rensning
Substitution Skift til et mindre forurenende træ-brændsel! Brug kun rent træ og ikke affald (brugte paller er også affald) Løvtræ skulle give færre partikler end nåletræ Træ uden bark giver mindre forurening end træ med bark Ved korrekt fyring med det bedste træ-brændsel, er emissionerne mindst mulige for den pågældende brændeovnsteknologi.
Mindre luftforurening - hvordan? 1. Forstå årsagen til forureningen 2. Procesoptimering 3. Substitution 4. Renere teknologi 5. Rensning
Renere teknologi Nyere brændeovne og brændekedler brænder langt renere og er mere energieffektive end ældre - og udviklingen fortsætter. Eksempler på brændeovnsforbedringer: Varmeafgivelse ved konvektion Ruder så man kan se forbrændingen Opvarmet forbrændingsluft Mindre og bedre isoleret brændkammer Tertiær lufttilførsel
PM emission trend for brændeovne Partikel emission fra test af brændeovne på Teknologisk Institut 2002-2010 12 10 g/kg 8 6 4 2 0 0 10 20 30 40 50 60 Serie number
Brændeovne emissions faktorer - Indekseret Brændeovne Alder Antal i 2008 PM Index NMVOC Index PAH-4 Index Ældre ovne 1990 134.100 100 100 100 DS-887 testet ovne 1990-2005 189.800 100 83 100 Opfylder brændeovnsbekendtgørelsen 2008 2005 134.500 75 21 35 Svanemærket ovne 2005 52.400 29 10 18 Reduktion fra Ældre ovne - 510.800 71 % 90 % 82 % Reference : Miljøprojekt 1324, 2010. Emissioner fra træfyrede brændeovne og -kedler
Brændekedler emission faktorer - Indekseret Brændekedel Age Akkumuleringstank Antal i 2008 PM Index NMVOC Index PAH-4 1) Index Ældre kedler Nye kedler Op til 1980 Efter 1980 Nej 7.400 100 100 100 Ja 9.500 54 40 20 Nej 11.400 13 25 12 Ja 19.700 7 10 6 Reduktion fra Ældre kedler - - 48.000 93 % 90 % 94 % Reference: Miljøprojekt 1324, 2010. Emissioner fra træfyrede brændeovne og -kedler
Renere teknologi Brændeovnsbekendtgørelsen har siden januar 2008 sikret, at nye brændeovne og brændekedler ved optimal fyring udleder mindre end 10 g partikler/kg træ. Svanemærket sikrer en endnu lavere udledning af partikler ved optimal fyring og langt de fleste brændeovne på det danske marked er svanemærket.
Mindre luftforurening - hvordan? 1. Forstå årsagen til forureningen 2. Procesoptimering 3. Substitution 4. Renere teknologi 5. Rensning
Røggas rensning Traditionelle teknologier til rensning af røg: Posefilter Skrubber Katalysator Elektrofilter
MoreCAT - Katalysator 1. Kræver 30 Pa skorstenstræk (7-10 m højde) 2. VOC oxidation starter ved 350 C 3. Risiko for tilstopning med sod og dermed fare for CO-forgiftning 4. Skal rengøres jævnligt (ca. hver 8. driftstime) Målt reduktion ved temperatur > 350 C: CO: 82 % VOC: 75 % Sod: 95 % Pris: ca. 3.000 kr.
APP R_ESP Residential Electrostatic Precipitator Kan reducerer partikelemissionen med 75 99 %
CleanAir elektrofilter fra APP
Airbox elektrofilter fra Spartherm Elektrofilter mest til kedler! > 60% reduktion af partikler
Airbox elektrofilter fra Spartherm
Zumikon fra Rüegg 60 90 % reduktion af partikler Kræver mindst 1,5 m stålrør efter filteret Maks. røggastemperatur 400 C (kortvarigt 500) Skal renses ca. hver 4. uge Elektroden slides og skal jævnligt skiftes > 500 installationer i Schweiz og Tyskland
Zumikon elektrofilter fra Rüegg
Zumicon Efter 6 ugers drift var der kun ca. 5 cm af den originalt 25 cm lange electrode tilbage
Oeko Tube 95 % reduktion af partikelemission Pris: Ca. 15.000 kr. Mere end 1.000 anlæg i Schweiz
RuFF-Kat Rustfrit stål eller pulverlakeret 1 m høj over skorsten TÜV SÜD testet Op til 95 % reduktion af partikler Pris: Ca. 1.500
Feinstaubkiller 70 90 % partikelreduktion
Typiske danske huse og skorstene
Typiske danske huse og skorstene
Test Laboratorie test effektivitet Felt test påvirkning på den omgivende luft Vurdering af anvendeligheden Omkostning til enhed, montage, rensning og vedligehold Kan den monteres på alle anlæg og skorstene? Hvordan ser den ud?
Temperature Pressure Dilution tunnel Flow CO, CO2, O2 Filter VOC, NMVOC TSP, PAH, Dioxin, Odour Temperature Pressure ELPI: PM10, PM2.5 and PM0.1 God energirådgivning
Parameters PM PN Partikel størrelsfordeling CO VOC og NMVOC PAH Dioxin Lugt kun fra nogle test
Test ovn og kedel
Brænde og fyringsprocedure Tørt birke brænde med bark Brændeovn: Optænding: 1,6 kg små pinde For-test: 3 stk. Brænde 1,8 kg Nominel: 3 stk. Brænde 1,8 kg Int.stage: 2 stk. Brænde 1,3 kg Reduceret: 2 stk. Brænde 1,3 kg Brændekedel: Optænding: 3,5 kg små pinde For-test: 8 8,5 kg brænde 3xNominel: 8 8,5 kg brænde
PM emission Brændeovn
PM filtre fra R_ESP brændeovnstest
PM filtre fra Airbox brændeovnstest
ESP OFF ESP ON
Natfyring meget lidt forbrændingsluft
Andre stoffer! Dioxin: Lille eller ingen reduktion PAH: Reduktion eller forøgelse? VOC: Ingen reduktion Odour: Ingen reduktion PM: Ingen signifikant reduktion - dog synlig reduktion af sod - men PN <0,1 øges tilsyneladende
Felt test
Felt test Monitoring station
Test brændeovne
Felt test - resultater Elektrofiltre slukkede: Partikelstørrelsesfordeling med en top ved 80-100 nm. Elektrofiltre tændt: Partikelstørrelsesfordeling med en top ved 10-20 nm.
OBS! Vil anvendelse af elektrofiltre på ældre brændeovne og brændekedler medføre en forøgelse af emissionen af ultra fine partikler < 0,1 - og derved forårsage at røgen bliver mere sundhedsskadelig?
Konklusion Reduktion af sodemissionen med elektrofiltre er mulig - på nyere ovne og kedler, som har en meget ren forbrænding, men: Prisniveauet er 8 12.000 kr. plus installation og løbende udgifter til rensning og vedligehold VOC/tjærestoffer reduceres ikke, med mindre det er kondenseret på eller til partikler. Ingen reduktion af lugtemissionen Kan ikke monteres på skorstenstoppen på alle huse Placering lige efter brændeovnen vil skæmme stuen Problemer med støj fra springende gnister
General konklusion Rensning af røggas fra ældre brændeovne og kedler er problematisk pga. ufuldstændig forbrænding og stor emission af tjærestoffer Ældre brændeovne og kedler bør hellere udskiftes nye effektive typer, fremfor at installere rensning, som f.eks. de testede elektrofiltre Omkostningen til udskiftning af en ældre brændeovn til en ny, er på niveau med udgifterne til installation af et elektrofilter.
General konklusion Omkostningen til udskiftning af en ældre brændekedel til en ny er væsentlig større end omkostningen til installation af et elektrofilter, men den samlede reduktion af emissionerne er også meget større end for en brændeovn. Ved udskiftning til ny ovne eller kedel vil der også være en væsentlig besparelse i brændeforbruget, pga. højere virkningsgrad.
Hvad koster det? Der er ca. 600.000 brændeovne i Danmark Måske er de 100.000 moderne ovne på Svanemærkeniveau Hvis der skal monteres et filter der koster 10.000 kr. på 500.000 brændeovne er den samlede udgift 5 mia. kr.
Tak for opmærksomheden