biodri: skogen möter stålet - diva...

1

BioDRI: Skogen möter stålet Förgasa biomassa. Använd gasen för att göra järn (DRI)

• Processkedja i stort, projektstruktur, parter

• WP1: Försörjning: hur får vi fram biomassan

• WP2: Förgasningsprocess, Pilotförsök m.m.

• WP3: Reduktionsprocesser

• WP4: Hela kedjan

• Diskussion och slutsatser

2

How is steel produced now??

DRI (direktreducerat Järn)

från förgasad Biomassa

3

Processkedjan för BioDRI

Förgasare

DRI-schakt

Kylschakt

Gasrening

Gasrening

CO2-avskiljning

Värmning

??

Biprodukter Skörd Flisning,Torkning, Malning etc Transport

Biomassa

4

Projekt-

struktur

Partners efter bransch:

• LTU, Swerea MEFOS, ETC: Universitet, Institut

• LKAB: Gruvor

• Sveaskog, BillerudKorsnäs: Skog, Massa/papper

• AGA Gaser

• Höganäs Järn-tillverkning

5

BioDRI: Skogen möter stålet Förgasa biomassa. Använd gasen för att göra järn (DRI)

• Processkedja i stort, projektstruktur, parter

• WP1: Försörjning: hur får vi fram biomassan

• WP2: Förgasningsprocess, Pilotförsök m.m.

• WP3: Reduktionsprocesser

• WP4: Hela kedjan

• Diskussion och slutsatser

6

Biomass flow from forestry to delivery

User

Transport Forest

Transport

Terminal

Truck road

7

Potential för ökad produktion av biomassa från skogen

BO1

BO2

BO3

BO4

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Bo 1 Bo 2 Bo 3 Bo 4

TWh/year

New Biomass Planned new users Net available

Grot Långtopp KlengallrÖvr

röjnStubbar Totalt

Utbyggnads

planer

Bo 1 3,9 0,2 0,2 0,5 2,6 7,4 1,5

Bo 2 2,8 0,1 0,6 0,3 2,2 6,1 4,5

Bo 3 1,1 0,2 0,4 0,2 1,5 3,4 0,9

Bo 4 1,1 0,4 0,6 0,4 3,5 6 3,5

Totalt 8,9 0,9 1,8 1,5 9,8 22,9 10,4

a) Map of balance areas (BO) and

potential increase of use in these

b) Estimation of unused techno-economic potential 2009 and

expected expansion of consumption till 2015, TWh.

Data from “T Thuresson, Bioenergi från skog. Uppdaterad bedömning av potentialer och förutsättningar för svenskt skogsbruk att producera främst primära skogsbränslen - vintern 2009/2010”

GROT (Grenar och toppar) i modellerna

8

Kostnads-modeller för skörd och transport

Amount Logging

Residue,

SEK/tDry

Stumps,

SEK/tDry

First 25% 670 870

Next 25% 720 950

Next 25% 780 1040

Next 25% 920 1300

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 0, 5 1 1, 5 2 2, 5 3 3, 5 4 4, 5 5

Stegvis modellering av skördekostnad. Data enl.rapport från Skogforsk

ab

c

dy = 0,2368x + 84,447

R² = 0,9995

0

50

100

150

0 50 100 150 200 250

Sek/m3s

Distance, km

Chippning och transport skörd till terminal. Data enl.rapport från Skogforsk Transport Terminal –användare. Data från

EU projektet “SWX-Energi”

9

Excelmodell minimierar kostnad skörd + transport Case: 4TWh biomass to Luleå by truck

Luleå

10

BioDRI: Skogen möter stålet Förgasa biomassa. Använd gasen för att göra järn (DRI)

• Processkedja i stort, projektstruktur, parter

• WP1: Försörjning: hur får vi fram biomassan

• WP2: Förgasningsprocess, Pilotförsök m.m.

• WP3: Reduktionsprocesser

• WP4: Hela kedjan

• Diskussion och slutsatser

11

Studier av förgasning hos ETC Piteå Försök i halvstor förgasare samt jämviktsberäkning

Resultat • Syre i biomassa mer CO2 och H2O än

fossil råvara vid lika förhållanden

• Försöken visar att förgasartypen arbetar nära

jämvikt

• Den relativt lilla anläggningen har större

värmeförluster än en stor. Detta gav rätt

CO2-halt i försöken

• I en fullstor anläggning är förlusterna

avsevärt lägre. Utredning pågår för att se hur

långt ned man kommer att kunna nå i en

sådan förgasare. Man kommer dock

knappast att nå under den adiabatiska

jämvikten (ca 7% CO2 och 5% H2O)

Pilotförgasare (Entrained flow)

12

BioDRI: Skogen möter stålet Förgasa biomassa. Använd gasen för att göra järn (DRI)

• Processkedja i stort, projektstruktur, parter

• WP1: Försörjning: hur får vi fram biomassan

• WP2: Förgasningsprocess, Pilotförsök m.m.

• WP3: Reduktionsprocesser

• WP4: Hela kedjan

• Diskussion och slutsatser

13

Reduktionsförsök Malmberget

Resultat • Effekten av syntetgasen på reduktionen av

malmpellets har studerats vid LKAB:s

utvecklingslaboratorium i Malmberget.

• En s.k. Pot Furnace har använts. Se bild

• Resultatet visar att vi bör ha ≤5% CO2 +H20

• Högre halter minskar reduktionshastigheten

ned till mindre än hälften

• Detsamma händer med produktionen

• Man tillverkar nu provmaterial för Höganäs i

samma ugn

14

BioDRI: Skogen möter stålet Förgasa biomassa. Använd gasen för att göra järn (DRI)

• Processkedja i stort, projektstruktur, parter

• WP1: Försörjning: hur får vi fram biomassan

• WP2: Förgasningsprocess, Pilotförsök m.m.

• WP3: Reduktionsprocesser

• WP4: Hela kedjan

• Diskussion och slutsatser

15

DRI-prod i Luleå Försörjning från Sverige och Finland,80% recirkulation,

Transport med lastbil

Luleå

16

Hur påverkas processkedjan av våra resultat?? Tom spelplan för diskussion

Förgasare

DRI-schakt

Kylschakt

Gasrening

Gasrening

CO2-avskiljning

Värmning

??

Biprodukter Skörd Flisning,Torkning, Malning etc Transport

Biomassa

17

BioDRI: Skogen möter stålet Förgasa biomassa. Använd gasen för att göra järn (DRI)

• Processkedja i stort, projektstruktur, parter

• WP1: Försörjning: hur får vi fram biomassan

• WP2: Förgasningsprocess, Pilotförsök m.m.

• WP3: Reduktionsprocesser

• WP4: Hela kedjan

• Diskussion och slutsatser

18

Slutsatser • Konceptet verkar möjligt men det finns flera utmaningar

• Modell för försörjning med stora biomasse-flöden har utvecklats

– Den är universell och användbar också för andra användningar

– Vissa kostnader kan behöva studeras ytterligare

• Möjlig syntetgas och DRI-ugnens krav på reduktionsgasen har

studerats experimentellt. CO2 och H2O är väl höga

– Kyl och torka syntetgasen eller skicka den via CO2-avskiljning

– Mer kylning och värmning: värmeväxlare + värmeutbyte med omgivning

• Recirkulation med CO2-avskiljning krävs.

– CO2-rening är dyr. Forskning om billigare CO2-rening pågår

• Logistik och transport kostar:

– Decentraliserad produktion? Framtida struktur tex bättre järnvägsnät??

• Fossilt är billigare.

– Styrmedel kan krävas. Styrmedel som inte dödar industrin?