Reduksjon av NOx-utslippi fjernvarmeindustrien

Presentasjon på Fjernvarmedagene 2011

Siv.ing. Kjell Olav NerlandNorsk Energi

Hva er problemet med NOx?

Nitrogenoksider: NO + NO2 dannes ved forbrenning.

Utslipp av NOx bidrar til:

• Luftveissykdommer og -plager

• Dannelse av ozon nær bakken,

• Sur nedbør

Sur nedbør er skadelig for økosystemer og vegetasjon, og kan blant annet føre til skogsdød og fiskedød. (Kilde: Klif)

NOx fra forbrenning

0

20

40

60

80

100

120

0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00

Vekt-% nitrogen i brensel

0

200

400

600

800

1000

1200

Maksimal omsetning

Minimal omsetning

Typisk omsetning

Omsetning (%) Typisk brensel-NOX (mg/Nm3 ved 3% O2, tørr gass)

Brensel-NOX

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0

O2 i tørr røykgass (%)

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

1.600

1.800

2.000

CO (mg/Nm3, tørr gass)Forbrenningstemperatur (oC)

NOX

CO

Forbrenningstemperatur

NOX ved 11% O2, tørr gass (ppm)

Hvorfor reduksjon av NOx-utslipp

• Redusere lokal luftforurensning

• Internasjonale forpliktelser (Gøteborgprotokollen):

I utgangspunktet var Norge forpliktet til å redusere årlige

utslipp av NOx til maksimalt 156.000 tonn i 2010. Dette målet

er trolig nådd i 2011, og det forhandles nå om videre

reduksjoner.

• Virkemidler er bl.a.:• Skjerpede utslippsgrenser

• Utslippsavgift

• Miljøavtalen med NHO, etablering av NOx-fondet

Er reduksjon av NOx-utslipp aktuelt for fjernvarmeindustrien?

• Er det nødvendig?• Vil det være av stor nytte?• For hvem?• Hva vil det koste?• Kan det være lønnsomt?

NOx-avgift i Norge siden 2007

Fiskal NOx-avgift• Fiskal NOx-avgift fra 2007. Begynte på 15 kr/kg NOx-utslipp• 16,43 kroner/kg NOx i 2011• Gjelder kjeler med samlet installert effekt over 10 MW,

motorer over 750 kW og offshorefaklinger

Miljøavtalen om NOx• Avtale mellom 15 næringslivsorganisasjoner og Miljøverndepartementet• Tilsluttede virksomheter oppnår avgiftsfritak

- betaler 4 kr/kg NOx til felles fond for finansiering av tiltak• Alle avgiftspliktige virksomheter kan tilslutte seg, 543 tilsluttede virksomheter • Næringslivets NOx-fond må oppfylle reduksjonsforpliktelser mhp. NOx

Hva vil utslippene koste?

16,53 kr kg/NOx tilsvarer:119 -161 kr/tonn tungolje

42 - 60 kr/tonn lettolje

20 - 40 kr/tonn biobrensel

28 - 46 kr/tonn gass

Typiske årskostnader: ved ulike brenselforbruk (tonn/år)

1 tonn LNG = 1360 Sm3

Fjernvarme beskjeden kilde mhp. NOx

Totale norske utslipp 2009 ca 180 000 tonn

Transport ca 60 000 tonn

Utvinning av råolje og gass ca 50 000 tonn

Industri ca 18 000 tonn

Fjernvarme ca 1 200 tonn(Kilde SSB)

Beregnede utslippskostnader for fjernvarme:• Ved fiskal avgift: ca 20 mill. NOK• Ved innbetaling til NOx-fondet: ca 5 mill. NOK

Likevel utfordring mhp lokal luftforurensningI lokal sammenheng vil NOx-utslipp

fra fjernvarmeproduksjon likevel ha

en viss betydning:• Ofte lokalisert i byområder og

tettsteder som allerede er høyt belastet med NOx-forurensning

• Maksimale utslipp kommer gjerne på morgenen de kaldeste døgnene og kan dermed sammenfalle med episoder med høy luftforurensning

Gir utfordringer i form av:• ikke høye nok skorsteiner• begrensninger for kapasitets-

utvidelse for eksisterende anlegg• problemer med etablering

av nye varmeproduksjonsanlegg

• Må finne andre løsninger;

- redusere utslippene ved kilden?

Hva kan fjernvarmeindustrien gjøre?

Det finnes flere typer tiltak som kan bidra til å redusere NOx-

utslippene fra forbrenningsprosesser:

• Overgang til brensel med lavt N-innhold

• Lav-NOx brennerteknologi

• Forbrenningsoptimalisering

• Rensetiltak

Tiltak for NOx-reduksjon: - Fuel switch

Bytte til mer nitrogenfattig brensel kan gi lavere NOx:• Tungolje > lettolje > gass:

• Tungolje ca 600 – 800 mg/Nm3 = 150-240 mg/MJ

• Lettolje ca 200 – 300 mg/Nm3 = 60 -80 mg/MJ• Biobrensel ca 180 – 300 mg/Nm3 = 30 mg/MJ• Gass gir ca 100 – 200 mg/Nm3 = 30 mg/MJ

Tiltak for NOx-reduksjon:- Primærtiltak

• Fuel switch: Reduksjon av nitrogeninnholdet i brenselet • Tungolje > lettolje > gass 50-75% reduksjon

• Forbedret forbrenningsteknikk/prosessoptimalisering • Redusert luftoverskudd/O2 -regulering 10-44%• Redusere forbrenningstemperatur 20-30%• Resirkulering av røykgass 20-50%• Trinnvis lufttilførsel 10-75%• Trinnvis brenseltilførsel 50-60%• Dampinjeksjon 5-10%• Vanninjeksjon 5-10%• Gass reburning (etterbrenning) 50-60%

• Utskifting til moderne lav-NOx brennere 25-60%

NB! Dette er eksempler på erfaringstall. Spesielt kan effekten av forbrenningstekniske/prosessoptimaliseringstiltak være usikker.

Tiltak for NOx-reduksjon: - Lav NOx brennerteknologi

Lav-NOx brenner/forbrenningsteknologi utnytter mye av de samme prinsippene som er nevnt foran: resirkulering av røykgass, trinnvis lufttilførsel mm.

Typiske reduksjonsgevinst sammenlignet med konvensjonell teknologi:• Lav-NOx brenner for lettoljefyring 20-40% reduksjon• Lav-NOx for gass opptil 50% reduksjon

• Det finnes også lav-NOx teknologi for trepulver, tungolje og kull.

Tiltak for NOx-reduksjon: - Rensing av avgassDe mest aktuelle metodene er:

• SNCR (selektiv ikke katalytisk reduksjon) 40-60%-Reduksjon med ammoniakk eller urea

• SCR (selektiv katalytisk reduksjon) 70-95%-Reduksjon med ammoniakk eller urea over spesiell katalysator

NO + NH3 + O2 >> 4N2 + 6 H20

For kjeler er det i realiteten bare SNCR som er aktuell pga. høy katalysatorkostnad for SCR.

Hvordan finne riktig tiltak

For å avgjøre hvilke tiltak som vil gi best kost/nytte effekt må det foretas en

vurdering for hvert anlegg:• Kartlegging utslipp og drift med alle variasjoner:

• Avgassmengde og temperatursoner• Utslippskonsentrasjon• Lastvariasjoner og driftstid

• Klarlegge utslippskrav og –mål• Myndighetskrav, lokale mål• Bakgrunnskonsentrasjoner og forurensningsbidrag

• Vurdere ulike alternative tiltak;• Tekniske forhold og muligheter for ulike kjente tiltak• Reduksjonseffekter; beregning, garantier, mulighet for testing• Investeringsbehov /driftskostnader• Tilskuddsmuligheter NOx-fondet/Enova

• Kost/nytte vurderinger

Testing av tiltak

SNCR innsprøyting av ammoniakk

Norsk Energi har erfaring:•Norsk Skog Saugbrugs, Halden•Forestia, Braskereidfoss•Samarbeid med Petro Miljö

Redusert utslipp = redusert avgift

+ enklere etablering

Fondet er et spleiselag:•Fritak for avgift til staten•Betaling til fond: 4 kr/kg•Spart avgift: 12,43 kr/kg•Pengene går tilbake til finansiering av tiltak: medlemsbedriftene kan søke om støtte til utslipps-reduserende tiltak.

1 800 mill. kr. for 2011-2012

Opptil 80% støtte – bedre enn Enova!

Søknad om tilskudd- Norsk Energi har erfaring

Er reduksjon av NOx-utslipp aktuelt for fjernvarmeindustrien?• Er det nødvendig?

• Kan være påkrevd i noen tilfeller for å greie utslippskravene

• Vil det være av stor nytte?

• Først og fremst i de tilfellene det er vanskelig å få tillatelse til økt utslipp for utvidelse eller nybygging

• For hvem?

• Både for utbygger og for omgivelsene

• Hva vil det koste?

• Må beregnes i hvert tilfelle

• Kan det være lønnsomt?

• Ja, i noen tilfeller

Takk for oppmerksomheten!

Spørsmål?

Ta gjerne kontakt:

Morten.Soma@energi.no Tlf. 950 35 757

Dag.Borgnes@energi.no Tlf. 997 96 087

Stine.Torstensen@energi.no Tlf. 907 81 485

Kjell.Olav.Nerland@energi.no Tlf. 911 37 206