Varme og elektricitet til hele Kuopio – og påviseligt lavere emissioner

Kuopion Energia anvender MCS200HW-multikomponentanalysesystemet til at overvåge sine emissioner. Det gamle målesystem, der var installeret i skorstenen, er blevet erstattet af et nyt analysesystem med prøveudtagningsfunktion, som er betydeligt mere alsidigt og kræver mindre vedligeholdelse i driften. Dette sikrer, at den finske by Kuopio får en pålidelig forsyning af varme og elektricitet.

• Kuopion Energias kraftværk i Haapaniemi består af to blokke: Haapaniemi II og III. Den første blok blev taget i brug i 1972 og var det første varmekraftværk i Finland, der blev drevet af tørv. Haapaniemi II, der blev færdiggjort for ti år siden, erstattede den første blok, som efterfølgende blev taget ud af drift. 
• Den anden blok er kraftværkets hovedkedel, hvor det nye analysesystem nu udfører sin opgave. Den samlede emissionsmålepakke suppleres af FWE200-støvmåleren og FLOWSIC100-gasflowmåleren.
• Denne artikel blev første gang offentliggjort på www.sick.com den 12. Juli 2022. Siden 1. januar 2025 har Endress+Hauser haft eksklusiv forhandlingsret til SICKs gasanalyse- og flowmåleteknologi på verdensplan.

Ifølge hjemmesiden for Kuopion Energia udgør varmeproduktionen på Haapaniemi-kraftværket på en mild morgen i slutningen af marts 146 megawatt (MW), mens el-produktionen er på 45 MW. Produktionen i løbet af natten var formentlig endda lidt højere end dette, da temperaturen stadig lå over frysepunktet.

Andelen af tørv i brændslet i Haapaniemi er faldet gennem årene. I dag udgør biobrændstoffer baseret på træ over 60 % af det anvendte brændstof. Træbrændsel omfatter skovaffald og biprodukter fra landbruget. De hentes hovedsageligt inden for en radius på 150 kilometer fra Kuopio og leveres til kraftværket.

Kuopion Energias fjernvarmenet dækker det meste af Kuopios bycentrum samt flere kilometer syd og nord for byen. Kraftværket producerer ca. 900-1.000 gigawatt-timer (GWh) varme og 300-350 GWh elektricitet. På kolde vinterdage leveres der dagligt over 100 lastbilfulde brændstof til kraftværket.

"Et kraftværk skal løbende moderniseres", siger driftsleder Samuli Räisänen fra Kuopion Energias afdeling for energiproduktion. "Vores anden kedel blev taget i brug i 1982 og moderniseret i 2013 for at opfylde de gældende emissionskrav. Den anden kedel udmærker sig ved sin fleksibilitet og fungerer desuden rigtig godt ved delvis belastning. I 2015 blev der installeret en røggasskrubber i kedlen, som oprindeligt blev brugt til at fjerne svovl. Skrubberen leverer desuden en betydelig mængde energi, når røggassernes temperatur sænkes til 40-50 °C i stedet for de tidligere 150-160 °C. Vi udvinder ca. 50 MW termisk energi fra kondensationen og, afhængigt af røggasmængden, endda op til 70 MW. Dette svarer til en årlig brændstofbesparelse på 200-250 GWh, dvs. ca. 15 % af brændstofforbruget for hele kraftværket. Alt dette medfører også, at de samlede primære emissioner falder, da vi bruger mindre brændstof".

Sidste år blev der desuden færdiggjort en fjernvarmelagringstank med en kapacitet på 15.000 kubikmeter i kraftværket, hvilket ifølge Räisänen har øget kraftværkets fleksibilitet og driftssikkerhed. Akkumulatoren gør det muligt at optimere el- og varmeproduktionen i forhold til de tidsafhængige elpriser og at reducere forbruget af brændstof, f.eks. olie, i spidsbelastningsperioder under midlertidige koldere perioder.

Analysesystemet, der er installeret i skorstenen på den anden kedel, har været i drift siden 2004 og trængte derfor allerede til udskiftning på grund af sin lange levetid. Desuden har fornyelsen af miljøgodkendelsen i 2019 og nye statslige regler medført nye måleforpligtelser.

"For et system med prøveudtagningsfunktion er det eneste, der kræves, at man installerer en prøveudtagningssonde i skorstenen, som leder den gas, der skal analyseres, til et analysesystem i en lille beholder på jorden", forklarer Räisänen. "I starten var vi lidt i tvivl om pålideligheden af prøveudtagningen, men efter en grundig testkørsel, som SICK havde arrangeret, konstaterede vi, at der hverken var blokeringer eller andre problemer. Prøven blev udtaget ved hjælp af en vedligeholdelsesfri ejektor, hvilket gjorde det unødvendigt at anvende en pumpe, der kræver vedligeholdelse".

Analysesystemet MCS200HW blev lanceret på markedet i 2019, og SICK præsenterede det efterfølgende for Kuopion Energia. Modelnavnet "HW" står for "Hot Wet". I praksis betyder det, at hele gasstrømningsvejen fra målesonden og frem opvarmes til en temperatur over dugpunktet for at kunne måle de vandopløselige gaskomponenter og undgå kondens. Dette sikrer, at gaskomponenterne ikke skylles væk, og at der ikke opstår korrosion.

Konstruktionen af MCS200HW-multikomponentanalysatorsystemet er baseret på et enkeltstråle-infrarødfotometer (NDIR), der anvender både interferens- og gasfilterkorrelationsmetoder. Systemet kan samtidig måle op til ti infrarød-aktive gaskomponenter (HCl, SO₂, NO, NO₂, CO, CO₂, NH₃, N₂O, H₂O, CH₄) samt mængden af ilt (O₂) og det samlede organiske kulstof (TOC).

Systemet har indbyggede kalibreringsfiltre, der udfører automatisk kvalitetssikring i overensstemmelse med QAL3-kravene. Der kræves ingen specielle testgasser. Systemet kan konfigureres til de specifikke gaskomponenter, der skal måles. Resultatet er et økonomisk og pålideligt system, der er skræddersyet til brugerens behov.

"Vi forventer, at et analysesystem opfylder myndighedernes krav, er nemt at betjene og fungerer pålideligt", siger Räisänen. "Analysatoren opfylder disse krav til fulde. Den samlede emissionsmålepakke suppleres af FWE200-støvmåleren og FLOWSIC100-gasflowmåleren. Vi har indgået en årlig vedligeholdelsesaftale for udstyret og har endnu ikke haft behov for yderligere servicebesøg. Vi har et godt samarbejde med SICK (nu Endress+Hauser Finland) og har nu mere end 15 års erfaring med deres gode service".