Den ska användas för baslastproduktion av fjärrvärme i Gällivare. Tack vare anläggningen kommer företaget nu att få intäkter även från försäljning av el.
Bygget av nya anläggningen, inklusive kringutrustning, är en investering på mer än 450 miljoner kronor. Den nya anläggningen kommer att bidra till företagets lönsamhet och därmed på sikt säkra tillgången på prisvärd fjärrvärme på orten. Gällivare Värmeverk helägs av kommunen.
– För Gällivare blir vi en fullvärdig energileverantör där effektivitet, miljö och ekonomi vävs samman när vi nu snart kan ta vårt nya kraftvärmeverk i full drift, säger Mats Eriksson, vd för Gällivare Värmeverk AB.
Fjärrvärmenätet
Till fjärrvärmenätet är idag nästan samtliga flerbostadshus och lokaler i och kring orterna Gällivare och Malmberget anslutna. Nio industrier ingår och ungefär hälften av de tre tusen villorna.
– Vi expanderar och förtätar nätet för att nå fler kunder, berättar Jan Lagnestig, värmeverkschef. Värmeunderlaget kommer inte att öka särskilt mycket trots att antalet kunder ökar, eftersom det samtidigt görs energieffektiviseringar i fastigheterna.
Gällivare Värmeverk har sin huvudanläggning på den industritomt där dagens befintliga biopanna startades upp 1983. Den eldas huvudsakligen med torv. Effekten är 20 MW samt ca 4 MW från pannans rökgaskondensor och ca 0,8 MW el från anläggningens generator. På tomten finns också två pelletspannor på vardera 6 MW. Det fanns också några oljepannor och av dem har två flyttats och är idag satellitpannor ute på nätet. Sedan tidigare finns ytterligare satelliter, bl.a. en vid sjukhuset. Koskullskulle har ett separat nät som försörjs med en 1,5 MW pelletspanna. Kulvertlängden är totalt ca 120 km.
Befintliga produktionsanläggningen
Den befintliga biopannan har hittills använts som baslastpanna. I början av 1980-talet då den byggdes var den uttryck för en politisk inriktning att i nordligaste Sverige använda torv i värme- och kraftvärmeverk. Än idag eldas pannan främst med torv. Torv kommer också att utgöra en stor del av bränslemixen i den nya pannan som hädanefter ska svara för baslastproduktionen. Vid högre värmebehov kopplas även gamla biopannan in, därefter pelletspannorna och oljepannorna.
Nya kraftvärmeanläggningens termiska effekt är 30 MW, därav max 8.5 MW el. Årsproduktionen kan bli 140 GWh värme och 40 GWh el. Man får nya intäkter tack vare el-produktionen, men också i form av el-certifikat.
– Det är viktigt för företagets intäkter att kunna producera stor andel el och värme från nya pannan, betonar Lennart Bergman, inhyrd projektledare från LB Energi. Pannans minlast är 6 MW och kan därmed även användas sommartid vilket ger ekonomiska fördelar i form av lägre bränslekostnader under denna period.
Man planerar att köra året om, förutom ett underhållsstopp i juli. Men det blir kanske möjligt att köra pannan även i juli, och då ha ett planerat kort stopp vår eller höst.
Bränslena
Under 2008 sålde Gällivare Värmeverk AB 147 GWh värme. Denna siffra väntas stiga måttligt under överskådlig tid, till 150-160 GWh. Nämnda år hade man 1487 kunder (1245 villor). Bränslena utgjordes av 42.000 ton torv, 8700 ton träbränsle och 1300 kbm olja. I fortsättningen blir det mer torv, kanske dubbelt.
– Tidigare var för stor del av produktionen oljebaserad, säger Jan Lagnestig. Vi vill helt komma bort från den och ha biobränslebaserad produktion. Torven kommer från egen torvtäkt samt köps från Neova och SCA. Vi köper också in flis från närområdet. Priset på flis och spån kan vara något högre än torv beroende på den begränsade mängd som för närvarande finns att tillgå inom vårt område.
– Användning av torvbränsle innebär att vi skapar många arbetstillfällen lokalt under sommaren, betonar Jan Lagnestig. Även på träbränslesidan köper vi helst lokalt.
Torv är som bekant ett mycket finfördelat bränsle, som både ställer krav på och innebär fördelar i bränslehantering och förbränning. Torv har en intressant kemisk sammansättning med relativt hög svavelhalt. Vid samförbränning med andra biobränslen bidrar torven till en förbättrad förbränning. Det låter paradoxalt, men beror på att svavel håller tillbaka bildning av alkaliklorider som kan påverka materialen i eldstad och rökgasstråk, så det ger påslag och korrosion. Närvaro av svavel gör att det tenderar att bildas alkalisulfater i stället för -klorider. Alkalisulfaterna fastnar inte lika lätt på eldningsytorna i pannan. Bundna som saltsyra följer kloridjonerna med rökgaserna och renas i reningsanläggningen. Den här nyttan av svavel kanske inte har betydelse när enbart torv eldas eftersom torven innehåller bara låga halter av alkalimetaller och alkaliska jordartsmetaller.
– I den nya pannan, och när den eldas med torv, så innebär svavlet en fördel för förbränningen, men kan samtidigt ge korrosionsrisk vid låga laster på grund av svavelsyra och svaveldioxid, säger Thomas Eklund, konsult från FVB, som under projektet tagit fram processdata för pannan. Om temperaturen hålls uppe i rökgaskanalerna och man inte riskerar kondensation av föroreningar, ställer dock inte svavlet till några problem.
Förutom torv, kan man i nya pannan använda träflis och spån. Kross fungerar inte på grund av långa stickor. Partikelstorleken ska understiga 35 mm. Det går att elda valfri mix av torv och trä, men spånandelen får inte överstiga 30 procent. Pannan klarar fukthalt mellan 40 och 60 procent. Låg fukthalt ger dålig effekt i rökgaskondenseringen.
Bränslet levereras och tas in direkt till förbränning till den nya anläggningen. Vid infarten har ny fordonsvåg byggts för vägning av varje leverans. Analys görs av TS och energivärde för respektive leverans. Uppgifterna ligger till grund för beräkning av utsläppsrätter. Både sido- och bakåttippande bilar kan leverera bränslet i tippfickan inne i den nya friliggande bränslebyggnaden. På grund av dammningsproblem sker hanteringen så slutet som möjligt. Bränslet lyfts med traverskran till en inmatningstratt. Alla transportörer är sedan inbyggda för att minska dammning och brandrisk. Bränslet går till ett skivsåll. Rejektet därifrån tas till container. När det gäller torv består rejektet mest av trädelar, småsten och grus. Bränsleflödet passerar magnetseparator. Via skraptransportör når bränslet pannsilon i pannhuset. Flödet delas därefter upp i två stup och via cellmatare blåses bränslet in i pannan tillsammans med del av förbränningsluften.
Nya pannan
Kraftvärmepannan är av typen BFB – bubblande fludiserad bädd – där bränslebädden består av sand som tillsammans med det finfördelade bränslet ’bubblar runt’ upp till 1-1,5 meter över botten.
– Tekniken är lämplig för bland annat torvbränsle och pannan är lätt att styra till fullständig förbränning, jämfört med en rosterpanna, förklarar Lennart Bergman.
Hos Gällivare Värmeverk AB behärskar man sedan tidigare tekniken, eftersom den befintliga biopannan också är en BFB-panna.
– Under drift gäller det bland annat att följa bäddtemperaturen, påpekar Thomas Eklund. Pannan är utrustad med fyra temperaturgivare i bädden för att kolla om man har jämn temperatur och bra mix. En BFB-panna passar bra i de driftsituationer som blir aktuella. Den typ och storlek som valts på pannan kan ur ekonomisk synpunkt anses som optimal.
FVB har projekterat energiprocessen och tagit fram nyckeldata för pannan.
– Vi fanns med redan under förstudierna, utarbetade förfrågningsunderlag och var med vid utvärderingen av anbuden, berättar Thomas Eklund på FVB. Vi jobbade också med miljötillståndsärendet och uppgradering av den befintliga anläggningen. Även under projektets genomförande till och med drifttagning så deltar vi, som delprojektledare i alla processdelar samt i automationen.
I tidigt skede kalkylerade FVB bland annat övergripande nyckeltal för anläggningen. Alternativ togs fram mot bakgrund av tänkbara driftsituationer och hur den totala uppsättningen av pannor hos Gällivare Värmeverk kan användas. Bland annat gjordes varaktighetsdiagram. Man utvärderade möjliga kombinationer av värme- och el-produktion. Inte minst pannans storlek är viktig. Den ska vara tillräckligt stor för att klara baslasten, men samtidigt inte så stor att den inte går att använda vid liten efterfrågan på värme.
Pannans teknik
Pannan bygger som nämnts på BFB-konceptet. Det är finska MW Power Oy som är totalentreprenör för pannan inklusive pannhuset. I botten på BFB-pannan finns en svagt lutande roster. Under denna sitter den kombinerade start- och stödbrännaren, som använder eldningsolja EO1 som bränsle. Rosten är vattenkyld via pannans självcirkulation. På rosten skapas den fluidiserade bädden där bränsle och sand ’bubblar runt’ tillsammans med en del av förbränningsluften som tillförs via dysor. (Det finns ytterligare luftregister längre upp i eldstaden.) Tack vare den heta sanden och det finfördelade bränslet, upphettas och torkas bränslet snabbt, vilket ger snabb antändning och effektiv förbränning.
Sanden i bädden blir grövre med tiden och fluidiseringen försvåras. När detta inträffar, måste en del av bäddsanden bytas ut. Bäddaska förs bort via två askrör till en för askan avsedd container.
Befintliga pannan konsumerar väldigt lite sand, en erfarenhet man förhoppningsvis gör även med nya pannan. Vid eldning av flis går det dock åt mer sand.
Beroende på partikelstorleken och fukthalten på bränslet kan temperaturen i bädden stiga för mycket vid hög belastning. För att hindra detta har pannan försetts med recirkulation av rökgaser. Vid behov kan inerta kalla rökgaser blandas med fluidiseringsluften för att kyla bädden till en tillåten temperatur.
I övre delen av eldstaden reduceras tvärsnittsarean i och med den så kallade ’näsan’. Ovanför denna möter rökgasströmmen överhettare 3, innan strömmen vänder nedåt i schaktet, förbi överhettare 2 och 1. Längst ner i vändschaktet finns en askficka. Askan därifrån återförs till eldstaden. I det sista vertikala schaktet passerar rökgaserna först ekonomiser, och sedan luftförvärmare. Där förvärms förbränningsluften.
Högst uppe i pannhuset sitter matarvattentanken och ångdomen. Pannan producerar ånga med 80 bars tryck och 485 grader C i temperatur. Ännu högre ångdata skulle ha gett möjlighet att producera större andel el i turbinanläggningen, men det skulle ha krävt dyrare konstruktionsmaterial inne i pannan. Valet av panna gjordes genom en avvägning av investeringskostnaderna i förhållande till intäktsmöjligheterna.
Matarvattnet
Pannvattnet cirkulerar mellan panntuberna, turbinen, dumpkondensorn och matarvattentanken. Vattenkvalitén övervakas on-line och spädvatten fylls på efter behov. Det framställs genom avhärdning, omvänd osmos och med EDI (ElectroDeIonization).
Rökgasreningen och restprodukterna
Ammoniak tillförs i eldstaden, för att rena rökgaserna från kväveoxider, enligt SNCR-konceptet. Doseringen styrs mot NOx ut från anläggningen.
Efter pannan passerar rökgaserna el-filter, rökgasfläkt och rökgaskondensering. El-filtret består av två seriekopplade sektioner. Huvuddelen av stoftet tas bort här.
Flygaskan från el-filtret transporteras via asksändare till asksilo. Här gjorde man en tillbyggnad av den befintliga anläggningens silo för att även rymma askan från den nya pannan. Själva silon förstorades medan utlastningsanordningen bibehölls. Den uppfuktade flygaskan tas om hand av deponiägaren Gällivare kommun som tillverkar anläggningsjord.
Rökgaskondenseringssteget levereras av Pilum Engineering AB (Malmö), som här svarar för en totalentreprenad. Utrustningen är placerad mellan rökgasfläkt och skorsten. Komponenterna kommer från en rad leverantörer, bland andra Polyproject Sweden AB (Norrköping) och Pilum Technologies AB (Malmö). Rökgaskondenseringen är av skrubbertyp. Rökgasen kyls i en quench och skrubber. Kylan kommer via värmeväxlare från fjärrvärmereturen. Gasen tvättas med vatten som tillförs i ett antal dysor. Rökgasen kyls från ca 150 till ca 50 grader. Framförallt är det svaveldioxid och stoft som man behöver ta, men skrubbern minskar också innehållet av klorider och ammoniak.
I rökgaskondenseringsstegets värmeväxlare får man ut ytterligare 3-5 MW värme. Effekten beror på fukthalt i bränslet. Effekten hade kunnat bli ca 20 procent högre med hjälp av uppfuktningssteg.
– Man valde dock att inte installera uppfuktning, berättar Thomas Eklund. Sådan fanns i befintliga anläggningen, men erfarenhet både därifrån och från andra anläggningar talar mot den lösningen. Uppfuktning gör anläggningen komplex och svårkörd.
Rökgaskondenseringen ger upphov till vatten som går till avlopp samt ett slam.
– Flygaskan och detta slam blandas, berättar Jan Lagnestig. Den uppfuktade flygaskan tas även den om hand av deponiägaren Gällivare kommun som använder materialet i en jordprodukt till anläggningsarbeten.
Elproduktionen
Turbin och generator tillverkas av italienska Fincantieri. Projektledning och projektsamordning av hela turbinanläggningen sköts av Reng Consulting AB (Skivarp). Företaget svarar för turbin, generator, kondensor, ångsystem, reduceringsutrustning, by pass-system och fjärrvärmeanslutning. Reng Consulting anlitar i sin tur Värmesvets Entreprenad AB (Eslöv) och Elan El AB (Ystad). Data på ånga till turbin är max 80 bar och 485 grader C. Ångan kondenserar i en kondensor. Framledningstemperaturen på fjärrvärmen varierar mellan 70 och 120 grader C. Nya pannan kommer som nämnts att användas för baslastproduktionen. Därefter startas den befintliga torvpannan. De två är nu kopplade i serie. Det innebär att man vid spetslastkörning höjer framledningstemperaturen till begärd nivå.
Körsättet
– Nya pannan kan användas för att ge 21.5 MW värme och 8.5 MW el, men det går också att få ut allt som värme, eller en mindre andel el, genom att köra turbinen by-pass, berättar Lennart Bergman. Det är viktigt för ägaren att få intäkter från el-produktion, men flexibiliteten är också viktig.
– Sedan är användaren mycket betjänt av att kunna köra vid låg last, och pannan klarar ner till 20 procent, säger Thomas Eklund. Dessutom kan en del av värmeproduktionen vid behov kylas bort med en fjärrvärmeåterkylare.
Den består av ett antal luftvärmeväxlare och kan kyla bort upp till 6 MW under sommarhalvåret.
Det är beräknat att det som mest behöver kylas bort ca 2 MW under de varmaste dagarna i Gällivare.
Styrsystemen
Varje huvudleverantör svarar för sitt styrsystem. Fincantieri tillsammans med Reng Consulting till exempel svarar för programmering av styrsystem för turbinanläggning och fjärrvärmeanslutning. Alla system är ABB:s 800XA. De implementeras i ett överordnat system för hela pannan. Systemet på befintliga pannan är relativt nytt och behålls. Ett nytt kontrollrum har inretts i nya pannhuset. Därifrån kan samtliga pannor på anläggningen och ute i näten styras. Gamla kontrollrummet, för bland annat befintlig panna, behålls tills vidare.
Elkraften
Ny mellantransformator 10/10 kV har byggts för matning (från generatorn som levererar 10 kV) till nätet. En lokal transformator 400/690 V har byggts för egen försörjning med 400 V till lätt drift respektive 690 V till tung.
Projektledningen och projektet
Gällivare Värmeverk AB anlitade Lennart Bergman för projektledning. Han har tidigare varit anställd på olika energiföretag och som egen konsult arbetat med anläggningar i Sundsvall och Örnsköldsvik. I Gällivare har han ansvarat för budget, tidplan och hela genomförandet. För projektering anlitades ÅF (el), Norconsult och FVB. Thomas Eklund från FVB har tidigare varit driftchef på värmeverket i Härnösand. Här i Gällivare har han bland annat tagit fram processdata och nyckeltal. Idag arbetar han med samordning i driftsättningen.
I projektgruppen ingår Lennart Bergman, FVB, vd och personal från Gällivare Värmeverk. I projekteringsgruppen ingår alla konsulter och huvudleverantörer. Tidplanen ser ut att hålla. När detta skrivs pågår driftsättning. Provdrift planeras till oktober-november. Övertagande sker förhoppningsvis kring nyår.
– Att hålla tidplan är viktigt i denna typ av projekt. Att Gällivare Värmeverk nu också kan sälja el ökar intäkterna samtidigt som oljeförbrukningen minskar. Och därför är varje dag med produktion betydelsefull, avslutar konsulten Lennart Bergman.
De övriga investeringarna
Utöver kraftvärmeprojektet har andra investeringar gjorts de senaste åren.
– Vi har anslutit några hundra villor ytterligare till nätet och har kanske drygt tusen kvar, berättar Jan Lagnestig. Nätutbyggnaden kostade omkring 20 miljoner kronor bara under 2009. Sedan har vi konverterat två oljeeldade pannor ute i nätet, så vi kan använda lätt i stället för tung olja. Två av oljepannorna vid anläggningen har också konverterats och samtidigt flyttats ut på nätet. Men som sagt, olja ska vi ju inte behöva elda, nu när vi har två stora pannor som går på torv. Oljan blir bara sista reserv framöver, avslutar Jan Lagnestig, värmeverkschef hos Gällivare Värmeverk AB.
Arkitekturen:
MW Power svarade även för projekteringen av själva pannhuset. Övriga delar av husen har ritats av Arkitekthuset Monarken AB, som svarat för A- och K-handlingar. Det gäller byggnaderna för turbin och rökgaskondensering samt fastbränsleterminalen. Arkitekthuset Monarken har varit med under hela projekteringstiden och arbetat även med anläggningens logistik samt med färgsättning och möblering av interiören, omfattande bland annat kontrollrum, personalrum, relaxavdelning och bastu. Företaget har tidigare projekterat energianläggningar, exempelvis i Älvsbyn, Kalix och Arvidsjaur.
Gällivare Värmeverk AB – ny kraftvärmeanläggning:
Konsulter: Lennart Bergman LB Energi, FVB, Norconsult AB, ÅF, Arkitekthuset Monarken AB, Sweco
Maskinleverantörer: Formia Veseme Oy (bränslehantering), Kone Cranes AB (travers), MW Power Oy (panna inklusive pannhus), Fincantieri (turbinanläggning), Pilum Engineering AB (rökgaskondensering), ORAB (skorsten), European Electric Technology AB (elkraft)
Entreprenörer: Nåiden Bygg AB (grund, mark, hus, undertak), Betongmästarna Sverige AB, Fermeco AB (smide), Sanfridssons Måleri AB, EIAB (el), Gunnar Karlsen Sverige AB (vent), YIT Sverige AB (kyl, vs)
Kjell-Arne Larsson