Det kommer att svara för baslasten. Tack vare kraftvärmeverket ökar flexibiliteten i valet av bränslen till anläggningen.
Detta gör att värme kan produceras till riktigt konkurrenskraftiga priser. Dessutom kan man nu producera el i Jordbro.
Huvudpanna vid energianläggningen i Jordbro har varit en träpulverpanna som eldas med malda träbriketter. Den har stått för cirka 90 procent av produktionen. Nu har Vattenfall alltså dessutom ett kraftvärmeverk på plats. Bygget startade i mars 2009 och anläggningen stod klar i våras. I maj kunde man för första gången tända i pannan och under högsommaren har den driftsatts, för att köras i provdrift under augusti. Pannan eldas med biobränsle, så precis som tidigare är produktionen i Jordbro helt baserad på biobränslen.
– I kraftvärmeverket används returträ som huvudbränsle och det är återvunnet trä från industrin, exempelvis lastpallar och emballage. Rivningsvirke från fastigheter är ett annat exempel. Även andra biobränslen är möjliga, säger Anders Agebro, Vattenfalls projektledare.
Vattenfall har en central enhet för inköp av bränsle – Fuel Supply – som handlar bränsle för hela Norden. Det innebär att man köper från en rad olika leverantörer, på både långa och korta kontrakt. I första hand ska bränslet komma från närområdet till respektive energianläggning.
– Vi har nu en mycket bränsleflexibel energianläggning i Jordbro och det innebär att vi kan anpassa bränslemixen efter vad som finns på marknaden och vad som har lägst pris. Det gör att vi kan hålla nere produktionskostnaderna och erbjuda fjärrvärme till konkurrenskraftiga priser, fortsätter Anders Agebro.
Bränslehantering
Bränslet levereras färdigt till nya kraftvärmeverket i Jordbro. All hantering sker inne i en stor bränslebyggnad. Lastbilarna kör in i byggnaden och tömmer bränslet i en av de två bränslefickorna. En griparm lyfter bränslet till inmatningstratt. Bränslet passerar sedan magnetavskiljare, ett såll som tar bort överstort material och sedan ytterligare en magnetavskiljare. Från bränslebyggnaden tas bränslet med elevator upp till en bandtransportör och in i pannhuset.
Största tillåtna storlek på partiklar in till pannan definieras genom att summan av bredd, längd och höjd inte får överstiga 300 mm. Med denna begränsning kan ändå partikelstorleken vara mycket skiftande. Det finns dock ett tak för andelen fint material. Med fint avses partiklar under 4 mm. Andelen får inte överstiga 30 procent. Är det mer finmaterial blir det svårt att få fullständig förbränning. Den varierande partikelstorleken ställer höga krav på utrustningen för bränsleberedning och bränsletransport. Fina partiklar innebär brandrisker, vilka förebyggs på alla sätt. Gnistsensorer och snabbsläckningssystem är installerade liksom sprinklers i bränslelagret.
Långa beståndsdelar som tygremsor, trådar och liknande kan ge mekaniska problem i bränslehanteringen, men sådant ska inte finnas i bränslet.
– Bränslehanteringsutrustningen har hittills fungerat väldigt bra, konstaterar Anders Agebro.
I den yttre bränslehanteringen tas bränslet som sista steg via en bandtransportör till pannhuset. I pannhuset sker transporten med skruvar. Det finns två pannsilos försedda med roterande skruvutmatare. Genom cellmatare faller bränslet in i pannan. Det finns två cellmatare, båda på pannans framvägg.
Entreprenaderna
Kraftvärmeanläggningen levereras av MW Power Oy som en totalentreprenad. Det som tillkommer förutom denna entreprenad är yttre bränslehanteringen som Vattenfall handlar från Saxlunds, bränslelagerbyggnaden samt betongarbeten för plattor och fundament som upphandlas från Peab, samt styrsystem till bränslelagret som levereras av Siemens och el-systemet av E.ON ES. MW Power Oy levererar kraftvärmeanläggningen inklusive automation och all el-utrustning, även el-utmatning till 20 kV-transformator. Rökgasreningsutrustningen är inkluderad och är tillverkad av Metso Power Environmental Systems, som ingår i samma koncern som MW Power Oy. Turbinen är av märket Mark 4 och generatorn är Elin; dessa har MW Power Oy köpt från tyska MAN.
Själva pannan
Eldstaden har en yta på 6.3 x 6.8 meter och är 26 meter hög. Den är murad till cirka 5 meters höjd. Pannan är försedd med två startbrännare och en stödbrännare. Samtliga kan eldas med bioolja. Pannan är av typen BFB – Bubbling Fluidized Bed – vilket innebär att förbränningen sker i en bubblande sandbädd som fludiseras av dysor på botten av pannan. Genom att sanden blandas med bränslet, upphettas detta snabbt, torkar snabbt och ger en stor kontaktyta mellan gas och fast fas. Dysbottnen är av Metso´s HYBEX-konstruktion. Den har en vattenkyld balkrost. Konstruktionen består av järnbalkar med tre decimeters spalter. Utanpå balkarna löper membranrör. I dessa passerar pannvatten, som på så sätt kyler balkarna. Det gör att övertemperaturer undviks och att konstruktionsmaterialet därmed skyddas.
Ner genom rosterbottnen faller skrot, eventuella stenar och sand. Fint material – mindre än 1.5 mm, framförallt sand – siktas ifrån och går tillbaka till eldstaden. Grövre material utgör bottenaska som avlägsnas.
Eftersom nya pannan används både för biobränsle och returträ, definieras den som en samförbränningspanna och måste uppfylla villkoren för en sådan, vilket innebär att bränslet ska ges en uppehållstid på minst 2 sekunder vid 850 grader C.
– Förbränningen kontrolleras genom att man styr tillförsel av förbränningsluft till bränslebädden och till de två övre luftregistren. Dessutom recirkuleras en del av rökgaserna, som tas efter rökgasfläkten och tillförs luften till bädden. Dessa rökgaser är ungefär 150 grader varma, berättar Mikael Barkar, försäljningsdirektör på MW Power Oy.
När torrt bränsle används, som exempelvis rent och torrt trä, gäller det att temperaturen i bädden fås ner, under 900 grader C. Lufttillförseln till bädden styrs till syreunderskott – understökiometriskt. Lufttillförseln högre upp i pannan ökas till ett syreöverskott – överstökiometriskt – som gynnar fullständig förbränning. När fuktigt bränsle används blir i stället inriktningen att hålla temperaturen i bädden över 700-750 grader C. Då tillför man mer luft i bädden.
– En svårighet är att elda med stor andel fint material i bränslet. Då är risken att en del följer med oförbränt upp i pannan och ut med rökgaserna, berättar Mikael Barkar. Därför är det en begränsning på tillåten andel fina partiklar i bränslet.
Vertikalt drag
För tillverkning av pannan inklusive panntuberna har man inte behövt några exklusiva konstruktionsstål. Tack vare vattenkylningen av dysbottnen minskas påkänningarna där. Dessutom har pannans rökgaskanal ett långt vertikalt drag, för att kyla rökgaserna innan de når överhettarna. Från toppen av eldstaden går rökgaserna nedåt i ett 10 meter långt drag och vänder sedan uppåt igen till överhettarna. Därefter följer ekonomiser och sedan luftförvärmare. I denna förvärmare värms förbränningsluften till 160-200 grader C; aktuell last i pannan styr temperaturen. Det finns ytterligare en finess; innan luften når förvärmaren i rökgaskanalen, sker en viss värmning med hjälp av ånga, detta för att minska korrosionsrisken i den förstnämnda förvärmaren.
Rökgaserna har efter luftförvärmaren en temperatur på 140-160 grader C. Detta är sista steget då värme utvinns ur rökgaserna. Man har dock reserverat plats för ett rökgaskondenseringssteg, som kan byggas till i framtiden. Idag är detta inte aktuellt, dels därför att torrt bränsle eldas, vilket inte ger tillräcklig mängd fukt som kan kondensera, dels därför att man i dagsläget vill producera så stor andel el som möjligt.
Rökgasreningen
Efter luftförvärmaren passerar rökgaserna sedan reningsanläggningen som består av tre parallellkopplade moduler med textilfilter. Aktivt kol tillsätts, som absorberar tungmetaller. Bränd och släckt kalk tillsätts, som absorberar bland annat svavel- och klorföreningar. Textilfiltren rensas från partiklar genom en separat fläkt som skapar tryckstötar. Filterstoft matas ut med en skrapa och transporteras pneumatiskt till en silo.
Rökgasemissionerna mäts on-line. Sensorer mäter svaveldioxid, saltsyra, vätefluorid, syrgas, kolmonoxid, kväveoxider och totalt organiskt kol. Den sistnämnda parametern är ett mått på oförbränt material.
– Kväveoxiderna hålls ner genom styrningen av lufttillförseln på de olika nivåerna i pannan. Dessutom tillsätts ammoniak i eldstaden för rening enligt SNCR-konceptet, berättar Mikael Barkar.
– Att leverera hela kraftvärmeanläggningen i Jordbro var kanske lite grann en utmaning i och med de bränslen som Vattenfall ska använda. Anläggningen väcker nu stort intresse och vi är stolta att kunna lägga den till våra referenser, avslutar Mikael Barkar, på MW Power Oy.
Processvattnet
Pannvattnet cirkulerar mellan pannan, turbinen, kondensorerna och matarvattentanken. Pannvattnet framställs genom avkalkning av kommunalt vattenledningsvatten som också genomgår omvänd osmos för att ta bort salter. Kemikalier doseras för att justera pH på pannvattnet. Pannvattnets kvalitet övervakas on-line. Kontinuerlig bottenblåsning tillämpas, så att för varje varv vattnet cirkulerar ersätts en procent av volymen med nytt vatten.
Restprodukterna
Pannan beräknas ge upphov till 4000 ton bottenaska per år. Vattenfall bedriver kontinuerligt utvecklingsarbete för att få fram nya sätt att använda askor från energianläggningar. Det uppkommer också filteraska från rökgasreningen. Askan kommer att undersökas och karaktäriseras för att utvärdera användningsmöjligheter. Bland miljöåtgärderna kan också nämnas den sedimenteringsdamm som nu byggs för att ta emot dagvatten från hela tomten.
Produktion
Vid full last producerar pannan ånga med 81 bars tryck och 470 graders temperatur som driver turbinen. MW Power Oy har köpt turbinanläggningen från tyska MAN. Den har en högtrycks- och en lågtryckskondensor. Anläggningen producerar el motsvarande en effekt på 20 MW. Kraftvärmeverket producerar också värme motsvarande 43 MW. Bedömningen är att verket årligen kommer att producera 300 GWh värme och 130 GWh el.
– Kraftvärmeverket kommer att användas för baslasten i Jordbro och köras året runt med undantag av ett ordinarie underhållsstopp varje år, berättar Anders Agebro. Pannan går att köra vid så pass låg last att den klarar sommarsituationerna som innebär låg efterfrågan på fjärrvärme. Vi har ju faktiskt redan fått ett test på detta under denna sommar, när vi körde enbart nya pannan.
Produktionsplaneringen i Jordbro kommer att följa upplägget att när kraftvärmepannans värmeproduktion inte längre räcker, då startas träpulverpannan (kallas P34 och har 80 MW effekt). Sedan har man tre pannor som eldas med bioolja, panna OP1, OP2 och OP5 som har effekterna 27, 27 respektive 75 MW.
– Tack vare kraftvärmeverket ökar vi nu livslängden på de övriga pannorna och höjer leveranstryggheten för kunderna, fortsätter Anders Agebro. Vi behöver också högre produktionskapacitet eftersom vi bygger ut fjärrvärmenätet allteftersom bebyggelsen förtätas.
Genom ny bebyggelse bland annat i Haninge kommun (som inkluderar Jordbro) ökar Vattenfalls värmeunderlag kontinuerligt. I sammanhanget är det intressant att Jordbroanläggningen levererar processvärme till Coca-Colas fabriker i det närliggande Jordbro industriområde. Kraven är högre på värmedata i processvärmen, jämfört med fjärrvärmen.
Kostnaderna
Kraftvärmeprojektet har kostat 630 miljoner kronor. Då ingår el-utmatning till 20 kV transformator vid den befintliga fördelningsstation som finns bara någon kilometer bort. Några nya fjärrvärmeanslutningar till nätet behövdes inte, endast rördragning från nya till gamla pannhuset. I projektkostnaderna ingår också ombyggnad för ett central kontrollrum, varifrån alla pannor i Jordbro kommer att styras, och som ska stå klart i september.
– Under driftsättningsfasen använde vi det lokala kontrollrummet i nya kraftvärmeverket, berättar Anders Agebro. Därifrån har MW Powers personal startat upp verket. Det var mycket givande att vår personal då var med och lärde sig anläggningen.
– Leverantören har skött driftsättning och intrimning mycket bra. Vi har efterliknat vintersituation genom att tömma ackumulatortankar och köra maxlast i ett dygn, och då fått förväntade ångdata. Pannan har också klarat minlast, men här finns kanske möjlighet att senare komma under förväntade 40 procents last.
– Under augusti genomför vi provkörning och vi väntar förstås att den går bra. Hittills har det nämligen inte varit några problem alls med huvudutrustningen, avslutar Anders Agebro, Vattenfalls projektledare.