Positive testresultater hos Norcem i Brevik

alstom; membran; rti; aker solutions; Norcem; CO2-fangst Claude R. Olsen
Testfase I av det store prosjektet for fangst av CO2 i sementindustrien er i innspurten. Nå venter prosjektledelsen ved Norcem spent på resultatrapportene fra de ulike testene.
(Liv Bjerge og Camilla Solheim)

​​Prosjektleder Liv Bjerge (t.v.) og byggeplassjef Camilla Solheim i Norcem er godt fornøyd med testingen i CO2-fangstprosjektet​.

Foto: Claude R. Olsen​

Norcems sementfabrikk i Brevik ruver der den ligger mellom veien og sjøen. Målt mot den store forbrenningsovnen og betongkonstruksjonene rundt, blir testanleggene for CO2-fangst små. Bare Aker Solutions' 40 meter høye absorbertårn gjør litt av seg. Men teknologiene som testes, kan få stor betydning dersom de lykkes.

– Progresjonen i prosjektet er veldig god.

Vi er "on track", og har full kontroll på økonomien. Allerede nå ser vi at vi kommer til å få til fangst av CO2 fra sementproduksjonen, sier Liv Bjerge i HeidelbergCement Norcem.

Bjerge leder det omfattende prosjektet der fire teknologier testes for å se hvilken som egner seg best for å f​ange CO2 i røykgassen i sementfabrikker. Norcem er prosjektleder med HeidelbergCement og European Cement Research Academy (ECRA) som industripartnere. Prosjektet støttes av CLIMIT-Demo.

To av teknologiene har kommet langt i utviklingen. Aker Solutions og Alstom gjør derfor ferdig sine testprogrammer i høst. De to umodne teknologiene faststoffabsorbent (RTI) og membraner (NTNU, Yodfat Engineers, DNV GL) må gjennom to testfaser. RTI er ferdig med testfase I og planlegger testfase II, mens membrankonsortiet blir ferdig med testfase I senere i høst.

Norcem tester fire fangstteknologier side om side

Tre av de fire testanleggene står i Brevik der de får røykgass direkte fra sementproduksjonen. Røykgassen som inneholder 17-20 prosent CO2 samt SO2, NOx, støv og vanndamp, er en svært korrosiv blanding når vannet kondenserer. For Norcem var det en utfordring å designe prosessen slik at testanleggene fikk røykgass med riktig hastighet og temperatur. I tillegg måtte de velge egnede materialer som kunne tåle røykgassen. Begge deler ble løst tidligere i år.

Status for de fire teknologiene september 2014


image

Aker Solutions' mobile enhet. Foto: Claude R. Olsen​

  • Aker Solutions - aminer​

Aker Solutions er den mest erfarne aktøren i Norcems testprosjekt. Akers mobile testenhet (MTU) er containerbasert og har fra før blitt brukt til omfattende tester på CO2 Teknologisenter Mongstad og kullkraftverk i Storbritannia og USA. Monteringen i Brevik og koblingen til røret med røykgass fra sementfabrikken var nærmest "plug and play".

I den seks måneder lange testperioden hos Norcem tester Aker sitt nye amin. Aminblandingen er optimalisert i Sintefs CO2-laboratorium på Tiller i Trondheim. Resultatene så langt skal være lovende med blant annet dokumentert reduksjon i energiforbruket.

MTU-en kjører døgnkontinuerlig og har til nå 1300 driftstimer i Brevik. Fangstanlegget renser 450 normalkubikkmeter røykgass i timen med 90 prosent CO2-fangst. Flere testkampanjer har vist at innholdet av degraderingsprodukter av amin i lufta over anlegget er forsvinnende lite. Testkjøringen har også vist at forbruket av amin er lavt.

Aker fortsetter sine tester ut oktober og skal levere resultatrapporten for testfase I i november.

image

RTIs laboratorium fjernstyres fra USA. Foto: Claude R. Olsen

  • RTI - faststoffabsorbent​

Research Triangle Institute fra USA har utviklet en absorbent i fast form.  Instituttet har flere prosjekter i USA med CO2-fangst for kullkraft, men det er første gangen de tester ut sin teknologi i en sementfabrikk. Anlegget fjernstyres fra USA, men opereres av Norcem.

CO2-fangsten skjer i sykluser. Først fanger den faste absorbenten CO2 helt til den er mettet. Deretter varmes absorbenten opp slik at ren CO2 frigjøres. Den kritiske faktoren er hvor godt absorbenten tar opp CO2.

Testingen siden april har vist at teknologien fungerer godt med høy fangstgrad av CO2 fra røykgassen.  RTI ble i august godkjent av prosjektstyret til å få gå videre til fase 2. Da vil RTI prøve ut en enda mer effektiv absorbent og installere et mye større anlegg hos Norcem. Piloten vil ruve over tre etasjer. Den skal testes frem til våren 2016.


image

Membranene testes i en egen container. Foto: Claude R. Olsen

  • NTNU/DNV GL/Yodfat Engineers - membraner

Professor May-Britt Hägg ved NTNU som står bak utviklingen av membraner som skiller CO2 fra røykgassen, samarbeider med DNV GL og Yodfat Engineers i testprogrammet. NTNU har laget membranene, Yodfat Engineers har laget modulen som membranene står i og har installert utstyret i Brevik, mens DNV GL er koordinator og har ansvaret for modellering av fullskala fangstanlegg.

Membranene er ømfintlige for den aggressive røykgassen, og prosjektgruppen har derfor bygd et forbehandlingsanlegg som renser røykgassen for SO2 og NOx og fjerner partikler. Membranenheten greier å fange 70 prosent av CO2-en i røykgassen.

  • ​Alstom - kalsiumsyklus

Alstom har utviklet en teknologi der de bruker råstoffet til sementproduksjonen til å fange CO2.  Som en del av Norcems prosjekt gjennomføres det en mulighetsstudie der teknologien testes ved IFK universitet i Stuttgart med kalkstein fra Verdal.

Utfordringen med teknologien ligger i transporten av kalken mellom kolonnen der CO2 fanges og kolonnen der CO2 frigjøres.  Testene skal blant annet gi en indikasjon på hvor lenge kalksteinen kan brukes før den må byttes ut, og hvor mye ny kalkstein som må tilføres i prosessen. De to testkampanjene som er gjennomført, kunne bekrefte beregnetenergibalanse og materialbalanse. Forskerne i Alstom analyserer nå dataene og vil levere sin rapport i november.

Benchmark-studie sammenlikner fullskala

Når alle rapportene fra testfase I er klare, vil Norcem gjøre en benchmark-studie der teknologiene sammenliknes i fullskalaperspektiv. Benchmark-studien vil bli oppdatert når RTI, og eventuelt membranteknologien, er ferdig med fase II.

– Vi skal finne hvilke teknologier som egner seg for sementindustrien, og da blir energiforbruket viktig. For eksempel har sementfabrikken i Brevik har mye spillvarme som kan brukes i fangstprosessen, sier Bjerge.

Må være realistiske

Hos Norcem kan det gjøres tilgjengelig 24 MW spillvarme. Aker Solutions har beregnet at med denne varmeenergien kan Norcem fange i størrelsesorden 30-40 prosent av CO2-en. Det tilsvarer 300 000 - 400 000 tonn CO2 årlig.

– Debatten i Norge dreier seg om å få bygd et fullskala demonstrasjonsanlegg. Vi i sementindustrien trenger å gjennomføre dette prosjektet for å forstå realismen i CO2-fangst spesielt innen sementbransjen. Med referanse til energibehov, kan det tenkes at et anlegg i mindre skala er mer realistisk. La oss heller fange 400 000 tonn og få masse kunnskap og erfaring som kan være til nytte for andre, sier Bjerge.

Hvor skal de sende CO2-en?

All CO2-en som fanges i testanleggene slippes ut igjen. Men dersom Norcem en dag skal fange CO2 i stor skala, må det finnes en infrastruktur for å ta i mot CO2-en.

– Gi oss et sted å gjøre av CO2-en. Norcem er helt avhengige av mulighetsstudien for CO2-håndtering som Gassnova satt i gang, men som ble avlyst. Vi trenger en spesifikk studie for å kunne bygge om sementfabrikken slik at vi kan utnytte spillvarmen, finne ut hva vi trenger av plass, velge riktig teknologi og vite hvor mye vi skal komprimere CO2-en for videre transport, sier Bjerge. Hun berømmer Gassnova og CLIMIT for tidlig støtte til fangstprosjektet hos Norcem.​

Resultatene presenteres på konferanse i 2015

Norcem skal arrangere en internasjonal konferanse om prosjektet 20.-21 mai 2015 sammen med ECRA. Konferansen vil den første dagen fortelle om prosjektet og resultatene og den andre dagen se på fremtiden med temaer som gjenbruk av CO2 og lagringsmuligheter.

221323 - Testanlegg for CO2 Fangst ved Norcem Brevik, Prosjekt Fase II, Test trinn 1


 

alstom; membran; rti; aker solutions; Norcem; CO2-fangst


CLIMIT © 2017