Den ska eldas med flis som kommer från närområdet. Tack vare pannan kommer företagets användning av eldningsolja att minska till ett minimum.
Värmeproduktionen i Hässleholm är koncentrerad till Beleverket i stadsdelen Läreda, som ligger i östra delen av staden. Verksamheten på platsen inleddes 1984 då två bioeldade pannor på tillsammans 13 MW och tre oljepannor på tillsammans 46 MW startades upp. År 2003 invigdes en samförbränningspanna på 18 MW, inklusive 1,7 MW elproduktion. Samförbränningspannan svarar för baslasten i Hässleholms fjärrvärmeproduktion. I denna panna eldas utsorterat brännbart avfall från hushåll och industri, varje år ungefär 40.000 ton. Inget organiskt avfall ingår.
Två nät
Förutom fjärrvärmens huvudnät finns en fjärrvärme-ö i Tyringe, ett samhälle sydväst om Hässleholm och där produktionen sker i bio- och oljepannor. Totalt har de båda näten cirka 2700 anslutningspunkter. Bland kunderna finns 9100 hushåll, 48 industrier och 226 handels- och serviceföretag. Under 2009 levererades 216 GWh värme.
– Bakgrunden till att vi bygger en ny panna är att vi vill förnya vår uppsättning av pannor, och dessutom måste vi minska användningen av olja, säger Pontus Andersson, teknisk chef vid Hässleholms Fjärrvärme och därmed ansvarig för all projektverksamhet. Under ett år svarar olja för cirka tio procent av värmeproduktionen. Den delen måste ner till under tre procent, helst under en procent.
– Med de befintliga produktionsanläggningarna har vi hittills varit tvungna att koppla in oljepannorna redan vid en utomhustemperatur på mellan tre och fyra plusgrader, och det är inte tillfredställande. Den gångna vintern 2009/10 var sträng och redan under januari och februari förbrukade vi mer olja än vi beräknade för hela året.
Närproducerat
Den nya pannan kommer att eldas med skogsflis. Även i fortsättningen ska den befintliga samförbränningspannan användas för baslasten. Sedan kopplas nya pannan in, därefter en 8 MW befintlig och bioeldad rosterpanna. Sist tar man till oljepannorna. Tack vare den nya pannan kommer man årligen att undvika 40 tankbilar med eldningsolja. Oljan kommer att ersättas med flis.
– Vi köper färdig flis som levereras nära nog just-in-time, berättar Pontus Andersson. Det blir ungefär tio bilar per vardag. En del av flisen bunkras inför helger. Den kommer från närområdet inom ungefär fem mils radie. Korta transportsträckor är också något som talar för biobränsle framför eldningsolja.
Skogsflisen köps på korta kontrakt och från flera leverantörer för att sprida riskerna och se till att man inte står utan bränsle till verket. Leverantörer idag är framförallt Stora Enso, Neova AB, Skånetimmer Bioenergi AB och Gustafsborgs Säteri AB.
Bränslet hanteras med traverskran som flyttar det från mottagningsficka till mellanlager som rymmer cirka 5000 kbm, vilket täcker cirka 4 dygns drift. Här sker buffring inför helger. Traverskranen hämtar i mellanlagret till en mellansilo, som täcker ca 1 timmes drift.
Förutom skogsflis går det också att elda grot i pannan. Ett krav på bränslet är att 80 procent består av en huvudfraktion med partikelstorlek 3-100 mm. Max storlek är 300 mm. Fukthalten kan tillåtas variera mellan 30 och 60 procent, men för att garantera emissionsvärdena ska halten hållas mellan 35 och 55 procent. Energivärdet är 18,6-19,7 MJ/kg torrsubstans i bränslet. Effekten i tillfört bränsle är 25,7 MW vid full drift. Bränslet är av hög kvalité och orsakar mycket lite bottenaska, maximalt 10 kg/tim vid kontinuerlig drift. Bottenaskan samt askan från ekonomiserstråket matas ut i ett vått system och samlas i container. El-filteraskan däremot matas ut med ett torrt system. Askorna från Beleverket deponeras på kommunens egen avfalls- och återvinningsanläggning i Vankiva. Undantaget är el-filteraskan från samförbränningspannan som ’exporteras’ till Norge för lagring på Langøya.
Ångpanna
Den nya pannan är av typen ångpanna med dom. Pannkretsen är försedd med en stående kondensor för växling med fjärrvärmenätet. Pannanläggningen har en totaleffekt på 30 MW, därav produceras 7 MW i ett rökgaskondenseringssteg. Någon turbin för elproduktion blir det inte.
– Anledningen till att vi inte byggt en kraftvärmeanläggning är osäkerhet om lönsamheten, säger Pontus Andersson. Pannan kommer i varje fall i början att ha för liten nyttjandegrad för att ge god ekonomi som kraftvärmepanna och en satsning på kraftvärme skulle vara chansartat. Man vet inte hur bränslepriser och elpriser utvecklas.
Huvudleverantör av nya pannan är KMW Energi AB, ett företag baserat i Norrtälje i Uppland och som har lång erfarenhet av värmepannor.
– En tekniskt krävande beställare i upphandlingsfasen innebar att KMW
föreslog en ångpanna i kombination med rökgaskondensering och kondensatåtervinning, säger Lars-Erik Jansson, försäljningschef på KMW Energi AB, som är huvudleverantör av panna med kringutrustning. På så sätt fick beställaren en anläggning med låga livscykelkostnader som
helhet, för exempelvis pumparbete och insatsvaror såsom spädvatten.
Pannan har en vattenkyld rörlig roster. Eldstadens yta är cirka 40 kvadratmeter. Pannan har tre rökgasstråk: ett huvudstråk ovanför ugnen, sedan ett nedåtriktat och ett uppåtriktat stråk. Därefter finns ett ekonomiser-stråk med ett ekonomiser-paket. Murad infodring finns i ugnen, upp mot pannan och i del av första rökgasstråket.
Den oljeeldade startbrännaren är av tryckoljetyp, vilar på styrskenor och dockas in genom en lucka. Brännaren kan vid behov också användas som stödbrännare.
Förbränningsluft tillsätts i ett primärt och ett sekundärt register, där det senare har två nivåer. Primärluften förvärms i en värmeväxlare i rökgaskondenseringssteget. Rökgaser återcirkuleras; inerta rökgaser med syrehalt på 5-6 procent blandas in i primärluften och på så sätt förhindras alltför hög temperatur i eldstaden. Syrehalten hålls nere. Det blir underskott på syre (s.k. understökimetriskt villkor) och förbränningen dämpas något. Återstående material som kan förbrännas samt kolmonoxid, oxideras sedan högre upp i ugnen tack vare syreöverskott (överstökiometriskt) i sekundärregistret. Luften till registren styrs och fördelas för att åstadkomma lämplig temperaturfördelning i ugn och rökgasstråk, samt för att förbränningen ska bli fullständig. Rökgastemperaturen är maximal vid ingången till det nedåtriktade stråket och är då cirka 900 grader C.
Anläggningens termiska effekt är 23 MW. Den kan köras ner till 20 procents last. Garanterad minimilast är 30 procent. Ner till den lasten garanteras att emissionsvärdena hålls. Pannans ångdata är 17 bar och 204 grader C. Det är maximala värden för ångan där den går in i värmeväxlaren där energin överförs till inkommande fjärrvärmeretur. Pannkonstruktionen består i huvudsak av vanligt konstruktionsstål P 235 GH.
Reningssystem
Rökgaserna renas genom kväveoxid-rening, i el-filter samt i
rökgaskondenseringsanläggningen.
Kväveoxiderna reduceras med ett SNCR-system (Selective non catalytic reduction) som levereras av Petro Miljö AB. Metoden baseras på att halten kväveoxider kan minskas kraftigt genom att tillsätta ett reduktionsmedel. Det går att använda urea eller ammoniumhydroxid. I det system som Petro Miljö levererar i Hässleholm används ammoniumhydroxid. Den handelskemikalie som inhandlas har en koncentration på mindre än 25 procent. Före användning späds den ytterligare med vatten som har hög renhet. Lägsta krav är avhärdat vatten. På anläggningen har man tillgång till kondensat från rökgaskondenseringssteget. Allt detta kondensat genomgår noggrann rening och används bland annat för att bereda ammoniumhydroxidlösningen (reduktionsmedlet).
Det finns lagringstank för reduktionsmedlet, pumpmodul för detta och pumpmodul för renat vatten. Spädningen sker i en processmodul. Denna innehåller åtta stycken injektormoduler. Reduktionsmedlet sprutas in i ugnen, med hjälp av injektorer som är placerade i två nivåer om fyra injektorer i varje nivå.
– För en optimal process ska reduktionsmedlet tillsättas inom ett temperaturfönster på 850 till 950 grader C, berättar Ulf Stålby, försäljningsansvarig på Petro Miljö och även projektledare för leveransen i Hässleholm. Dessutom ska uppehållstiden vid den temperaturen vara minst två sekunder. Injektorerna matas med tryckluft som ger en atomiseringseffekt. När injektorn inte är i drift fungerar tryckluften som kylning av injektorlansen.
Överskott av syrgas tack vare den forcerade tillförseln av förbränningsluft på sekundärnivån i ugnen gör att träbränslet förbränns nästan fullständigt, men nackdelen är att det bildas kväveoxider. Halten av dessa kan lyckligtvis minskas kraftigt genom att spruta in reduktionsmedel. Detta leder till kemiska reaktioner i vilka kväveoxider tillsammans med ammoniak och syrgas, bildar kvävgas och vattenånga. Reaktionsmekanismen är i själva verket mycket komplicerad. Bland annat är ammoniakradikaler involverade och de attackerar kväveoxider som därefter faller sönder.
Temperaturen i positionerna där reduktionen ska ske är viktig på flera sätt. För låg temperatur leder till att reaktionerna inte kommer igång. För hög temperatur kan göra att ammoniak tillsammans med syrgas bränner eller i värsta fall bildar nya kväveoxider, vilket helt motverkar syftet. En utmaning är också att fördela reduktionsmedlet på ett lämpligt sätt över ugnens tvärsnitt. I mitten är det varmast och högst halt kväveoxider, mot väggarna är det lägre temperatur och lägre halt kväveoxider, vilket gör att behovet av reduktionsmedel varierar. Det gäller att styra injektionerna och förhindra att icke-reagerad ammoniak slipper igenom. Man vill förstås inte släppa ut ammoniak i skorstenen.
– Vi levererar även ett styr- och reglersystem som är samlat i en kontroll- och styrmodul, berättar Ulf Stålby. Modulen består av PLC och en operatörsterminal. PLC:n kommunicerar med alla moduler i SNCR-anläggningen. Styrsystemet går att använda med helautomatisk drift. Det är via bus kopplat till pannanläggningens överordnade system.
PLC:n styr doseringen av reduktionsmedel. Den tar emot styrsignaler från pannan, styr receptaritmetiken och ger börvärden till reduktionsprocessen. SNCR-reningen går att köra lokalt, men normalt körs och övervakas den från det överordnade systemet som man har access till i Beleverkets centrala kontrollrum.
El-filter
Partiklar i rökgaserna tas bort i en el-filteranläggning, som levereras av Alstom. El-filtret utgörs av en kammare med två paket av elektroder som arbetar i serie. Reningstekniken bygger på att partiklarna laddas av laddningselektroder. Partiklarna attraheras sedan till de jordade utfällningselektroderna. Dessa skakas vid en bestämd tidpunkt i reningssekvensen, och partiklarna faller ner i askstup och transporteras bort till flygasksilon.
Rökgasernas strömningshastighet är cirka 15 meter/sek genom flänsen in mot el-filtret. Tack vare kammarens storlek minskar hastigheten till cirka 1 meter/sek, vilket är nödvändigt för att partiklarna ska hinna fångas. En tumregel är att 90 procent fångas i första steget och av de kvarvarande fångas 90 procent i andra steget. El-filtret renar rökgaserna från partiklar och eventuella ämnen som är bundna till partiklarna. Den absolut största beståndsdelen i partiklarna utgörs av aska. Gasformiga föroreningar renas ej i el-filtret, de renas genom SNCR-systemet och i rökgaskondenseringen.
El-filteranläggningen försörjs med el, som har spänningen 70.000 volt, från en SIRE-enhet, som likriktar och transformerar strömmen. Den är utvecklad av Alstom och levereras också av företaget.
Rökgaskondensering
Ångpannans effekt är 23 MW. Dessutom utvinns 7 MW i rökgaskondenseringsanläggningen. Fukten i rökgaserna kondenserar och värmen som utvinns överförs via värmeväxlare till inkommande fjärrvärmeretur. Kondensatet innehåller föroreningar från rökgaserna, och måste genomgå särskild rening. Detta innebär att rökgaskondenseringen också fungerar som ett extra rökgasreningssteg. Rökgaskondenseringsanläggningen inklusive vattenrening levereras av Radscan Intervex AB.
Kondensatet grovrenas först i mikrofilter. Sedan partikelrenas det i ultrafiltermembran. Nästa steg är omvänd osmos – RO Reverse Osmosis. Kondensatet trycks genom ett membran, tack vare det höga trycket motverkas den naturliga osmosen och jonerna stannar på hitsidan, medan resten trycks igenom och på detta sätt avsaltas kondensatet. Rejektet från RO-steget går till en särskild tungmetallrening. Acceptet går vidare för slutlig rening med EDI – Electrodeionization – där jonbytesmembran och elektricitet används för att avjonisera vätskan, med andra ord ta bort lösta salter.
Det renade vattnet från rökgaskondenseringsanläggningen ska användas som spädvatten, vilket är en vanlig tillämpning vid de moderna rökgaskondenseringsanläggningar som levereras av Radscan Intervex.
Att man installerat kondensatrening innebär fler fördelar, utöver att den betjänar rökgaskondenseringsanläggningen på nya pannan. Vid Beleverket finns en befintlig rökgaskylare som tar hand om rökgaserna från de två äldsta biopannorna samt från en biopanna på 8 MW. Nya kondensatreningen har kapacitet att rena även kondensatet från denna rökgaskylare. På detta sätt produceras rent vatten. Det används – som spädvatten – dels för att framställa pannvatten till nya pannan, dels används det på andra sätt, bland annat för att bereda reduktionsmedlet till SNCR-reningen. Tack vare nya kondensatreningen kommer förbrukningen av vatten från kommunala nätet att minska.
Styrsystem
Nya pannan har ett styrsystem som är implementerat i övergripande system. Pannan kan styras från Beleanläggningens huvudkontrollrum, och därifrån kan också företagets alla övriga pannor styras. Dessutom kan varje enskild panna vid Beleverket köras lokalt.
Övervakningssystemet är av märket Uni-View och det har levererats av Cactus UniView AB (den 6 juli 2010 gick Cactus Automation ihop med Radius Control Systems UniView. Därigenom bildade två av Sveriges mest välmeriterade automationsbolag det nya bolaget Cactus Uni-View AB).
Uni-View är ett SCADA-system, alltså ett överordnat system för övervakning och styrning. Hos Hässleholms Fjärrvärme började man använda Uni-View 1999. Det har sedan dess installerats bland annat på den befintliga samförbränningspannan. Innan den nya pannan byggdes fanns Uni-View installerat på en server, sex processtationer och tio kontorsstationer. Personalen övervakar och styr processerna via översikts- och detaljbilder på arbetsstationerna. Värmeverkets videokameror är också implementerade i systemet.
Cactus UniView fick uppdraget att leverera övervakningssystemet även till nya anläggningen. Man fick även uppdraget att programmera och konfigurera styrsystemen till panna, vatten- och ångsystem samt ett system för ventilation, VVS, belysning och portar. För delsystemen till rökgasrening, SNCR och travers har däremot respektive leverantör konfigurerat styrsystemen.
– Vårt åtagande innebar leverans av hårdvara samt ett omfattande programmerings- och konfigureringsarbete, berättar Stefan Hall, projektledare på Cactus UniView AB.
Bland annat har företaget svarat för tre PLC:er för nya pannanläggningen samt ett Uni-View system med PC-server och två processtationer. Det nya Uni-View systemet kommer senare att kopplas samman med befintliga Uni-View systemet. Tack vare Uni-View SCADA-systemet går det att övervaka pannan från vilket som helst av verkets processtationer.
Övriga investeringar och reinvesteringar
Det separata fjärrvärmenät som finns i orten Tyringe, försörjs med två oljepannor på totalt 6 MW och en biopanna på 3 MW. Oljan svarar varje år för 12-13 procent av produktionen i Tyringe. Denna andel ska ner och därför upphandlas nu ytterligare en 3 MW biopanna.
Det huvudnät som finns i Hässleholm förtätas återkommande, när detta skrivs dock i blygsam grad, men i kommunen finns planer att bygga flera höga bostadshus, och de kräver förstärkning av fjärrvärmenätet. Om en kraftig utbyggnad av värmeproduktionen eventuellt kan ske någon gång i framtiden är det också frågan om Beleverket ska byggas ut eller om man ska satsa på en annan lokalisering. Om staden byggs ut i västra delarna kanske ett bättre alternativ är att placera en ytterligare värmecentral där. Man får då väga kostnaderna för en sådan mot kostnaderna att förstärka nätet från Bele och ut till de västra stadsdelarna.
– Förutom med fjärrvärmenäten arbetar vi kontinuerligt med reinvesteringar och förbättringar i våra produktionssystem, berättar Pontus Andersson. Bland annat byts föråldrade delar av styrsystemen, efter 20 år går det inte att få tag på reservdelar.
– Distributionspumparna ses över och uppgraderas. Vi går över till kerambeläggning inne i pumparna, det ger en jämnare yta som motverkar turbulens. Energiåtgången minskar. Sedan installerar vi frekvensstyrning och byter till moderna snåla motorer. De här åtgärderna sammantagna gör att vi får ner förbrukningen av el med 10 till 15 procent. Detta är också ett bra sätt för ett energiföretag att hushålla med energin, avslutar Pontus Andersson, teknisk chef vid Hässleholms Fjärrvärme.
Nya pannan tas i drift under vintern. Torkeldning är planerad till 6 december och provdrift i början av 2011.
Fotnot: Hässleholm Fjärrvärme AB har slagits ihop med Hässleholms Renhållare AB och heter idag Hässleholm Miljö AB. Detta ger fördelar och samordningsvinster. Bland annat kan samma företag som samlar in avfallsbränsle energiåtervinna detta i egen anläggning. Avfallsbränslet har hittills, förutom från Hässleholm, kommit från Östra Göinge, Kristianstad, Västblekinge Miljö och Ronneby. Hässleholm Miljö AB helägs av kommunen.
FAKTA
Träbränsleeldad pannanläggning i Hässleholm
Effekt: 23 MW samt 7 MW i ett rökgaskondenseringssteg
Bränsle: skogsflis
Byggherre: Hässleholm Miljö AB
Projektledare: Pontus Andersson, Hässleholm Miljö AB
Konsult: Semix Consult HB
Huvudleverantör, turn key-ansvarig, panna med kringutrustning: KMW Energi AB
Bränslehantering, leverantör: bränslekran Konecranes, dagficka KMW
Rening, elfilter, leverantör: Alstom
Rening, SNCR, leverantör: Petro Miljö AB
Övergripande styrsystem, leverantör: Siemens med lokal leverantör Radius Uniview
Övriga viktiga leverantörer som KMW anlitar: EIAB, Radscan Intervex, Sefako (pannan, Polen), Ekströms Värmetekniska AB (ekonomiser), Dantherm Air Handling (processfläktar), Clyde Bergeman (ångsotare, USA), RAMAB Rör & Apparatmontage AB (värmeväxlare), SRK Stål & Rörkonstruktioner AB (skorsten)
Konsulter som KMW anlitar: Ingenjörsfirman Rörkraft AB, ÅF
Bygg & markentreprenör: Skanska
Kostnad: 220 mkr, varav pannanläggningen 193 mkr