13
Supporting Statement  Application for R1 recovery status by Bulwell Energy Ltd (An application based on design data)   Former allotments Blenheim Lane Bulwell Nottingham NG6 8UR  January 2017      Introduction This document has been prepared by support of an application for R1 recovery operation status (An application based on design data) for an Energy from Waste (EfW) installation (‘the installation’) on Blenheim Lane, Bulwell in Nottingham. 

Supporting Statement Application for R1 recovery status by

  • Upload
    others

  • View
    2

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Supporting Statement – Application for R1 recovery status by Bulwell Energy Ltd (An application based on design data) 

 

 

Former allotments 

Blenheim Lane 

Bulwell 

Nottingham 

NG6 8UR 

 

January 2017 

 

 

 

 

 

Introduction 

This document has been prepared by support of an application for R1 recovery operation status (An application based on design data) for an 

Energy from Waste (EfW) installation (‘the installation’) on Blenheim Lane, Bulwell in Nottingham. 

This installation currently has an environmental permit ‐ Environmental Permit reference EPR/LP3239NX and an application to vary this permit 

is to be submitted. 

The  varied  scheme  (for which  this R1  recovery operation application  is being made) will utilize  two Chinook Sciences’ patented RODECS 

gasifiers in order to produce a syngas from 160,000 tonnes per year of residual Commercial and Industrial Wastes (C&I) and with the capability 

to process Municipal Solid Wastes (MSW). Each gasifier will process ½ (80,000 tonnes per year) of the total throughput of 160,000 tonnes per 

year of waste. The syngas from each gasifier is directly combusted in a combustion chamber (each gasifier has its own combustion chamber), 

from which the exhaust gases pass to a waste heat recovery boiler stage to generate steam (each gasifier has its own waste heat boiler). Energy 

can then be recovered from the steam produced and electricity generated via a steam turbine (the steam turbine is common to both gasification 

lines i.e. receives steam from waste heat boilers). 

 

 

Background 

 

Chinook Sciences (the technology provider), part of the Chinook Sciences group of companies, based in Cranford, New Jersey, was founded in 

1998 and  is a  leading manufacturer and operator of advanced gasification technology.    Its RODECS® gasification system  is now  in  its ninth 

design generation and is capable of processing a wide range of waste streams. It has been installed in 17 locations throughout the world since 

2002 where it gasifies organic material without incineration and fully recovers metals in its patented ACTIVE PYRO®  process. 

 

Innovative Environmental Solutions  (IES), a  joint venture between global  leaders  in recycling European Metal Recycling Ltd  (EMR) Ltd and 

Chinook Sciences Ltd, are currently commissioning a waste disposal and energy recovery facility in Oldbury, West Midlands – this has been 

issued with an Environmental Permit (EPR/GP3739VR). This is capable of processing up to 180,000 tonne/year of Automobile Shredder Residue 

(ASR)  to produce  some 40 MWe of electricity. Furthermore,  in 2014 Chinook Sciences  secured a  contract with UAE waste management, 

recycling and environmental services firm, Bee'ah to build the world’s largest waste to energy gasification facility in the Emirate of Sharjah. 

This will be capable of processing up to 400,000 tonnes/year of MSW. 

 

In 2015 (19/08/15), the EA  issued a variation (EPR/CP373737CV/V003) to an existing permit (EPR/CP373737CV) for a two processing  line EfW 

facility in Dagenham – each line processing 90,000 tonnes per year of waste and comprising a single RODECS® gasifier, combustion chamber, 

waste heat boiler stage, steam turbine, APC and an emission flue i.e. similar to the scheme here for which this R1 recovery operation application 

is being made. 

 

 

Process Overview 

 

The installation will process waste in order to recover energy using the gasification process patented by Chinook Sciences.  The waste will be 

sourced  from a variety of waste operators.    160,000  tonnes  / year of waste, which otherwise would be expected  to go  to  landfill, will be 

processed.    

 

The gasification process operates using a batch gasification system as shown in Figure 1 below (two of these identical gasification lines are to 

be utilised at this facility). Each system comprises a RODECS® processing unit & a heating chamber which gasifies the waste material to produce 

a syngas. The syngas is then directly combusted in a combustion chamber, from which the exhaust gases pass to a waste heat recovery boiler 

stage to generate steam with energy being recovered from the steam produced and electricity generated via a steam turbine (common to both 

lines). The flue gases from each boiler pass through their own Air Pollution Control (APC) system prior to discharge via their own flue (i.e. a dual 

flue stack). 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 1: Process Schematic (EACH LINE) 

 

Heat and Mass Balance 

!

!

!

!

 

The following is the heat and mass balance for the process, arranged in the following order – 

 

Schematic 1 – Mass balance per tonne of waste processed; 

Schematic 2 – Energy balance per tonne of waste processed; 

Schematic 3 – Energy balance per RODECS per hour; 

Schematic 4 – Energy balance for the complete plant per hour. 

 

PLUS 

 

R1 Calculation Sheet 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

070 BulwellMASS Balance per Tonne of waste processed

NaturalGas

3.0  Kg

Natural Waste Burners Waste Burners Make ‐ up CondensateGas Oil Air Oil Air Water Return

3.0  Kg 83.5  Kg 1624.8  Kg 34.0  Kg 760.9  Kg 49.75  Kg 4978.1  KgSteamFlow

Feedstock CV 4978.1  Kg5,805 Btu/lb13.5 MJ/Kg

MSW Hot GasesFeedstock 16466  Kg1000.0  Kg

Metal Dust / Ash Recirculated Blow  ExhaustRecovered Inerts Gases Down to Stack29.0  Kg 100.0  Kg 7687.5  Kg 49.75  Kg 8778.9  Kg

CombustionAir

5302.6  Kg

Waste Heat Boiler

Environmental System (APC)

RODECS

December 24, 2016

Steam Turbineand Condenser SystemHeating Chamber Combustion Chamber

RODECS System Power Island: Boiler and Combustion Chamber Power Island: Steam Cycle Environmental

 

 

 

 

070 BulwellEnergy Balance Per Tonne of Waste

Waste Natural Waste NaturalOil Gas Oil Gas

0.93  MW 0.03  MW 0.38  MW 0.03  MWHeat to

Steam CycleFeedstock CV 4.30  MW5,805 Btu/lb13.5 MJ/Kg

Electricity1.36  MWe

MSW Hot GasesFeedstock 4.98  MW3.75  MW

Metal Heat Heat Recirculated Heat Exhaust HeatRecovered Loss Loss Gases Loss to Ambient /Stack0.19  MW 0.14  MW 0.12  MW 0.30  MW 0.05  MW 0.33  MW

RODECS System Power Island: Boiler and Combustion Chamber Environmental Power Island: Steam Cycle

RODECS Heating Chamber Combustion Chamber Waste Heat BoilerSteam Turbine

and Condenser System

Environmental System (APC)

2.94  MW

LossesMech & Thermal

 

 

 

 

 

 

 

 

 

070 BulwellEnergy Balance Per RODECS per hour

Waste  Natural Waste  NaturalOil Gas Oil Gas

9.89  MW 0.37  MW 4.03 MW 0.37 MWHeat to

Steam CycleFeedstock CV 45.88 MW5,805 Btu/lb13.5 MJ/Kg

Electricity14.55 MWe

MSW Hot GasesFeedstock 53.12  MW40.02  MW

Metal Heat Heat Recirculated Heat Exhaust HeatRecovered Loss Loss Gases Loss to Ambient /Stack2.01  MW 1.51  MW 1.26  MW 3.23  MW 0.54  MW 3.47  MW

RODECS Heating Chamber Combustion Chamber Waste Heat Boiler

Environmental System (APC)

RODECS System Power Island: Boiler and Combustion Chamber Environmental

Steam Turbineand Condenser System

LossesMech & Thermal

31.33  MW

Power Island: Steam Cycle

 

 

 

 

 

 

 

070 BulwellEnergy Balance Per Plant per hour

Waste  Natural Waste  NaturalOil Gas Oil Gas

19.78  MW 0.73  MW 8.06  MW 0.73  MWHeat to

Steam CycleFeedstock CV 91.76  MW5,805 Btu/lb13.5 MJ/Kg

Electricity29.10  MWe

MSW Hot GasesFeedstock 106.25  MW80.03  MW

Metal Heat Heat Recirculated Heat Exhaust HeatRecovered Loss Loss Gases Loss to Ambient /Stack4.02  MW 3.02  MW 2.51  MW 6.46  MW 1.08  MW 6.95  MW 62.66  MW

2 x RODECS Heating Chamber Combustion Chamber Waste Heat BoilerSteam Turbine

and Condenser System

Environmental System (APC)

LossesMech & Thermal

Power Island: Steam CycleRODECS System Power Island: Boiler and Combustion Chamber Environmental

 

NOTTM ‐ BULWELL PROJECT ‐ CHINOOK SCIENCES GASIFICATION TECHNOLOGY ‐ R1 METHODOLOGY V17 ‐ 06/01/2017

INCLUDING WASTE OIL HEATING ‐ WITH HIGHER EFFICIENCY STEAM TURBINE GENERATOR ‐ 95% WASTE OIL 5% NG RATIO

NATURAL GAS 2.5 MMBtu/hr 0.7328 MWt NG 

Efactual 47.5 MMBtu/hr 13.922 MWt Waste Oil

WASTE OIL 13.922 MWt 13.922 MWt

Assume Waste Oil  CV 39.97 MJ/kg Ef1 Ef2 65 BarG, 480 DegC Steam Conditions

30% Re‐cycle Boiler Feed WaterWaste Oil Consumption 0.35 kg/sec NG WASTE OIL NG WASTE OIL STEAMWaste Oil Consumption 1,254 kg/hr

SYNGASIN TRANSIT

BOILER FEED WATER

FLUE GASFLUE GAS

MSW T= 600 DegCT= 150 DegC

EWT= 915 DegC

HEATING CHAMBER COMBUSTION CHAMBER

GASIFICATION ISLAND POWER ISLANDTO EXHAUST STACK

BULWELL ‐  ENERGY INPUTS  ‐  SINGLE RODECS SYSTEM BULWELL ‐ TWO  RODECS SYSTEM ‐ R1 CALCULATION

Determination of Ew  Bulwell ‐ R1 Formula Calculation  R1 =  (Ep ‐ (Ef + Ei)) / (0.97 x (Ew + Ef))

Feedstock MSW MWt 40.0247.5 MM Btu/hr Waste Oil MWt 13.92Ew (including Waste Oil) MWt 53.94 MW MWhrs/yr GJ/yr Factor Final Number

Ep ‐ (Electrical) 29.12 218,400 786,240 2.6 2,044,224Determination of Ep Ep ‐ (Thermal) 0 0 1.1 0

Ep ‐ Total 2,044,224Stated Design Power Output MWe 14.56

Ef ‐ (Natural gas input) 1.48 11,100 39,960 1 39,960Determination of Ef

Ei ‐ (Electrical) 6.02 1,155 4,158 2.6 10,8102.5 MM Btu/hr NG MWt 0.740 (with waste oil) Ei ‐ (Natural gas input) 1.48 284 1,023 1 1,023

Ei ‐ Total 11,833

Ew 107.88 809,130 2,912,868 1 2,912,868

Waste Oil Consumption kg/hr 1254 Per RODECS system R1 Energy Efficiency ‐ by the calculation method 0.696

Waste Oil Consumption 2,508 kg/hr

WASTE HEAT BOILER 

STEAM TURBINE AND CONDENSER SYSTEM

RODECS

APC

In  accordance  with  the  Environment  Agency’s  own  guidance  ‘Waste  incinerator  plant:  apply  for  R1’  (4  October  2016)  ‐ 

https://www.gov.uk/guidance/waste‐incinerator‐plant‐apply‐for‐ri‐status, it is possible to use the EA’s own R1 efficiency formula spread‐sheet 

OR  ‘alternative  calculation  method  agreed  with  the  Environment  Agency…’.  A  previous  R1  application  was  made  in  January  2016 

(EPR/LP3239NX/V002 withdrawn 6th September 2016) and through detailed discussions/meeting with the EA – it was established that the EA’s 

own spread‐sheet could not be used for this type of process and an alternative calculation was established which  is used  in the application 

presented here. This has yielded a figure of 0.696 i.e. above the performance threshold of 0.65 for MWI (as per Waste Framework Directive 

2008/98/EC). 

 

We request that the Environment Agency consider our application based on the information provided – the above guidance stating ‘Once the 

plant design is known you can submit an application based on design data. You can apply before the plant has been commissioned including 

before you seek planning approval or apply  for an environmental permit’. As above,  this  installation does have an environmental permit  ‐ 

Environmental Permit reference EPR/LP3239NX although an application to vary this permit in accordance with the design described here is to 

be  submitted.  The  installation  also  has  planning  approval  (issued  by Nottingham  City  Council)  ‐  16/01055/PVAR3  s73  Variation  of  S1  of 

13/03051/PMFUL3 dated 22/07/16 – which is based on the design described here.