Complexe brandstoffen voor roosterverbranding

Er zijn grote hoeveelheden brandbare biomassa in Nederland en in Europa, die nog niet of nauwelijks worden ingezet voor elektriciteits- en warmteproductie.

In Nederland zijn de belangrijkste ‘ complexe’ bio-brandstoffen:  overloop van GFT- en groencompostering, (gedroogd) bermgras, kippenmest, riet, RDF (met name van papierindustrie).

De beste kans voor kostprijsbesparing voor duurzame elektriciteits- en warmteproductie in Nederland is om deze complexe biobrandstoffen te stoken in efficiënte ketels met warmtebenutting. Deze complexe brandstoffen kenmerken zich door een gemeenschappelijk, zeer lastig probleem: een laag smeltpunt van de as, leidend tot verstoppingen/agglomeraties op het rooster. Ook verdampen de in de complexe brandstoffen aanwezige natrium- en kaliumzouten, waarna ze op de afkoelingssecties tot nagenoeg onbreekbare gesteentes condenseren. Dit leidt met de huidige technische aanpak  tot verbrandingstechnieken met hoge investerings- en onderhoudskosten, lage energetische efficiëntie en lage beschikbaarheid. De hoge investeringskosten worden veroorzaakt door:

  • Het voorkomen van agglomeraties van as door het beperken van de vlamtemperatuur, leidend tot een groot (en daardoor prijzige) verblijftijdsruimte. Indien de vlamtemperatuur beneden de 800 C moet blijven,  dan is zelfs extra aardgas nodig om de temperatuur weer te verhogen in de vuurhaard om emissies van CxHy te vermijden.
  • Het voorkomen van ketelvervuiling door lage luchtsnelheden van de verbrandingslucht, leidend tot een groot (en daardoor prijzig) verbrandingsrooster.

De lage efficiëntie van de huidige technieken wordt veroorzaakt door het toevoeren van grote luchtovermaat voor het reduceren van de verbrandingstemperatuur. Hierdoor neemt het rookgasdebiet, en daarmee de schoorsteenverliezen met een factor 2 toe. Het doel van dit project is het verlagen van de productiekosten van duurzame elektriciteit en warmte door het ontwikkeling van een economisch aantrekkelijke vergassings/verbrandingstechnologie, die complexe brandstoffen kan verstoken. Deze te ontwikkelen techniek dient complexe brandstoffen te kunnen verstoken met slechts 2 - 3% zuurstof in de rookgassen, een veel kleiner rooster en dito uitbrandkamer.

Het resultaat van dit project is de ontwikkeling van een nieuwe vergassings/verbrandingstechniek voor complexe brandstoffen, door de combinatie van industrieel en experimenteel onderzoek. De kostprijs voor het produceren van elektriciteit en/of warmte via verbranding in de SDE-categorieen daalt stevig voor de categorieën:

  • Thermische conversie van vaste biomassa (boven en onder de 10 MWe)
  • Ketel op vaste biomassa (groter en kleiner dan 5 MWth)

De brandstofprijs per ton daalt met minimaal 80% van 48 euro per ton, naar onder 10 euro per ton, leidend tot sterke kostprijsreducties voor de geproduceerde elektriciteit en warmte.