Fangstanlegget har et stort varmebehov, sett i forhold til varmen tilgjengelig i forbrenningsanlegget. Dersom det eksisterende anlegget ikke har varme tilgjengelig enten som damp eller som hetvan er det antatt at varmen kan leveres fra en elkjel som basis.

6.1 Integrasjon med eksisterende dampanlegg

Flertallet av tilbydere av CO2-fangstteknologi krever lavtrykksdamp for strippeprosessen til reboiler. Det er normalt hensiktsmessig at denne dampen hentes fra dampanlegget til avfallsforbrenningen, der hvor dette er mulig. 

Generelt bør dampen til karbonfangstanlegget hentes ved lavest mulig trykk, f.eks. ved avtapping fra dampturbinen på det driftstrykket som trengs hos karbonfangstanlegget, for å maksimere kraftproduksjon. Dette er imidlertid ikke alltid mulig eller praktisk gjennomførbart. For et eksisterende anlegg vil en modifisering av dampturbinen for å muliggjøre damputvinning ved lavest mulig trykk sannsynligivis ikke være regningssvarende. For et anlegg med flertrinns dampturbin vil en avtapping av damp fra et av mellomtrinnene være en fordel. 

For anlegg med flere forbrenningslinjer og kombinasjoner av turbinkonfigurasjon vil det være hensiktsmessig å knytte seg til dampsystemet på flere steder. Dette gir fleksibilitet til optimalisering når varmebehovet varierer. Eksempelvis er noen avfallsforbrenninganlegg utstyrt med både en mottrykksdampturbin og en kondenserende dampturbin. I slike tilfeller kan det i noen tilfeller være hensiktsmessig å prioritere damp til den kondenserende dampturbinen for å maksimere strømproduksjonen. Dette skjer typisk om sommeren når varmebehovet til fangstanlegget og fjernvarmesystemet er lavere enn kapasiteten til avfallsforbrenningsanlegget. Tilsvarende vil en mottrykksturbin med direktekondensering mot fjernvamre oppnå bedre total energiutnyttelse siden all energi beholdes i energisystemene og minst mulig kjøles bort i vakuumkondensere.  

Tilpassingene til eksisterende dampsystem er vist i figuren nedenfor, endringene mot karbonfangstanlegget er vist med stiplet linje, dampen til reboiler tas oppstrøms turbin, noe som reduserer kraftproduksjonen og FV-leveransen.

Med reduksjonen av FV-leveransen er det viktig å opprettholde samme betingelser for dampen ut av mottrykksturbinen slik at man ikke endrer kondenseringstrykket i stor grad. Ideelt reduserer man da massestrømmen med FV-vann for å opprettholde samme temperaturdifferanse på FV i veksler. Dette må avklares med turbinleverandøren.

Det er viktig å undersøke at turbinen kan driftes som normalt med en redusert dampmengde gjennom, vanligvis kan dampturbiner driftes med minimum 1/3 av maksimal dampmengde. 

6.1.2 Turbintyper og alternativer

Kondensasjonsturbin på vakuumtrykk

Kraftproduksjonen tapt vil avhenge av turbintype; dersom anlegget har en kondensasjonsturbin med avtapping som tar ut vakuumdamp.

Avtapping på tilpasset trykk fra eksisterende turbin

I et ideelt scenario ville man hatt en avtapping fra eksisterende turbin (mottryksturbin eller kondensasjonsturbin) på riktig trykk, som vist i Figur 15. Dette ville gitt maksimal kraftproduksjon. Modifiseringer av eksiterende turbiner for nye avtappinger er dyrt, samtidig som det ikke nødvendigvis er teknisk gjennomførbart, da turbin må ha en minimum flow gjennom hele.

I et nytt anlegg burde turbinsystem designes med hensyn på karbonfangstanlegget, med eventuelt flere turbiner.

Ny mottrykksturbin på bypass-damp

Et alternativ er å installere en ny mindre mottrykksturbin som reduserer trykket basert på dampmengden fangstanlegget behøver, som vist i Figur 16.

Dampvifte

Et alternativ er å la dampen gå gjennom hele mottrykksturbinen, for så å trykke den opp med en dampvifte eller kompressor til reboiler-trykket, vist i Figur 17.

Konklusjon på turbinalternativer

Dersom man sammenligner alternativene ser vi at en ny mottrykksturbin kommer bedre ut enn en dampvifte nedstrøms eksisterende turbin. Prisene er sammenlignbare. I tilfellet med ny dampturbin er man netto i 0,05 MWel i minus i strømproduksjon. I anlegg hvor utløpstrykket er nærmere reboilertrykk er dampvifter mer aktuelt.

6.1.3 Potensielle driftsutfordringer i dampsystemet

Det er viktig å designe for uplanlagte stopp og andre typiske driftsforhold. Dersom karbonfangstanlegget tripper vil dampbehovet til karbonfangst opphøre momentant. Det blir viktig å detaljere ut dette slik at man kan kvitte seg med dampenergien på en måte som ikke gir for store negative påvirkninger (å blåse over tak vil gi et stort vanntap). 

Integrasjon med eksisterende hetvannsystem.

En del avfallsforbrenningsanlegg benytter hetvann og ikke damp som energibærer. Disse anleggene har ikke kraftproduksjon med turbin. Siden hetvannstemperaturen i kjelkretsen er varmt nok til de vanligste fangstteknologiene kan en delstrøm fra hetvannskretsen benyttes som varmekilde i fangstanlegget. Retursirkulasjonen fra fangstanlegget blandes med retursirkulasjonen fra fjernvarmeveksleren(e). Denne måten å hente energi til fangstanlegget gir et 1:1 overføring av kapasitet fra fjernvarmesystemet til fangstanlegget.

Ved å legge oppvarming av fangstanlegget i kjelkretsen sikrer man en tilstrekkelig høy temperatur, da de fleste fangstanlegg krever høyere temperatur, over 130 °C, enn hva fjernvarmenettet ligger på, 90 °C i KAN Referansa sitt tilfelle, som vist i Figur 18. Enkelte fangstleverandører krever lave nok temperaturer til at varmen kan leveres fra fjernvarmenettet.

6.2 Røykgasskondensering fra våtscrubber med/uten varmepumpe

Flere avfallsforbrenningsanlegg har en våtscrubber installert på røykgassen i det eksisterende avfallsforbrenningsanlegget som renser og kjøler røykgassen før den blir sendt ut gjennom pipen til atmosfæren, som vist i Figur 19. Varmen kan herfra brukes av avfallsforbrenningsanlegget gjennom en varmepumpe for å levere til fjernvarmenettet. Varmepotensialet som er tilgjengelig for fangstleverandøren og varmebehovet til fangstleverandøren vil avhenge av om denne er installert eller ikke. 

Våtscrubber vil kjøle røykgassen til under duggpunktet i de fleste tilfeller og kondensat vil bli skilt ut fra røykgassen. Det gjør at væskemassen ut fra scrubber er større enn inn på scrubber, og noe må derfor fjernes fra systemet. Kondensatet vil inneholde svovel og HCl og blir dermed svært korrosivt. Scrubbervannet bør renses før utslipp til kloakk. 

Temperaturen til røykgassen inn på absorbertårnet bør holde maksimum ca. 55 °C, dersom denne temperaturen kan oppnås i eksisterende våtgasscrubber er det best. Da behøver man kun en scrubber, og scrubberen til fangstanlegget er ikke nødvendig, noe som senker kompleksiteten. Dette kan også kombineres med varmevekslingen mellom behandlet og ubehandlet røykgass.

6.3 Oppvarming av renset røykgass for utslipp i eksisterende pipe

Det er både fordeler og ulemper med å lede røykgassen ut av eksisterende pipe; eksisterende pipen er ferdig instrumentert og strømmene kan eventuelt styres med felles styring mellom avfallsforbrenning og fangstanlegg. Siden røykgassen blir endret vesentlig etter fangst er en ny utslippstillatelse nødvendig med tilhørende spredningsberegning for å optimalisere temperatur og trykk. På andre siden vil en tilbakeføring til pipe kreve ekstra infrastruktur og samkjøring av renset røykgass og bypass røykgass kan være en utfordring.

Alternativet er å slippe det ut av toppen på absorbertårnet, i mange tilfellet vil det være minst like høyt som eksisterende pipe. Å slippe det ut av toppen av absorbertårnet vil også kreve full instrumentering av røykgassen (gassinnhold, temperatur, trykk, osv.), ny spredningsberegning, og en ny utslippstillatelse.

For å få en god skorsteinseffekt i eksisterende pipe er det viktig med en tilstrekkelig høy temperaturforskjell mellom røykgassen og omgivelsene. For mange karbonfangstanlegg vil det være nødvendig å varme opp den behandlede røykgassen før den skal inn i pipen (eller ut fra toppen av absorber), da karbonfangstprosessen kjøler ned røykgassen.