Den nya satsningen skulle ge invånarna klimatneutral värme och el samt kontroll på kostnaderna.
Munkfors Energi, tidigare Munkfors Värmeverk, har funnits sedan 1984. På den tiden drog man nytta av stål- och järnindustrins spillvärme för att värma fastigheterna i Munkfors tätort.
Munkfors är ett gammalt brukssamhälle med anor från 1670-talet då den första järnhammaren tillverkades, först i Ransäter och sedan i Munkfors. Det var här statsminister Tage Erlander fick sina första politiska referenser som sedan byns son Bosse Parnevik imiterade. Det var också här konstnären Lars Lerin, en av nordens främsta akvarellister, fick en utställningshall uppkallad efter sig på Laxholmen i Munkfors. Nu senast gick Svenska Rallyt i dessa Värmländska skogar.
– När bioanläggning byggdes 1996 för eldning av stamvedsflis förändrades bränslemixen till nästan enbart biobränsle. Sedan dess har det skett en gradvis utbyggnad av fjärrvärmenätet och det har återigen varit nödvändigt att komplettera med olja på vintern. Samtidigt har råvarupriset på energived ständigt gått upp och vi insåg att något måste göras, säger Jörgen Karlsson, vd på Munkfors Energi.
Kontroll på kostnader
För att uppnå de svenska miljömålen och få kontroll på kostnaderna gjordes en utredning som visade att de skulle behöva styra över till returträbränsle och fasa ut oljan så fort som möjligt. Därför beslutade ledningen i Munkfors Energi, som ägs av kommunen och Böhler Uddeholm, att investera 100 miljoner kr i en kraftvärmeanläggning med elproduktion för att få ekonomi i processen.
Anläggningen skulle bestå av en förgasare för bränslet med avgaspanna, rökgasreningsanläggning och en turbin för kraftproduktion. Returbränslet hämtas från närregionen.
Enligt planerna skall den nya anläggningen, som byggs vid sidan om den gamla, sättas i drift hösten 2011. Munkfors Energi tillgodoräknar sig elcertifikatet för den producerade kraften 15 år framåt. Projektet genomförs i tätt samarbete med Pöyry Sweden i Karlstad och Structor i Värmland.
– Tidigt våren 2009 bildade vi tillsammans med Munkfors Energi en projektgrupp där alla discipliner fanns representerade och som träffades regelbundet. Från projektgruppen samordnades alla upphandlingar och all projektering, vilket visade sig vara ett bra koncept, säger Tomas Gustafsson, projektledare på Pöyry Sweden.
Alla har påverkat
Pöyry hjälper Munkfors med samordning, upphandling av all utrustning samt projektering av process, rör, el/instrument och automation för de delar som hamnar mellan funktionsleveranserna. Tack vare detta upplägg har alla varit med från början och kunnat påverka.
Det handlade om att skapa rätt förutsättningar för rätt saker. Alla hade från början insyn i samtliga discipliner och delmoment så att projektering och utförande gjordes i rätt ordning.
Bygget drog igång i slutet av september. Betongplattan är gjuten och stålstommen är på plats. Maskinmontaget har precis påbörjats där förgasaren och en del av pannan är monterad.
– Pöyry har varit med i alla delarna utom i bygg. Nu gör vi programmering av styrsystem för hela anläggningen. Saker och ting börjar falla på plats, säger Tomas Gustafsson.
Flisförbehandling
Turbinen tillverkas av tyska M+M Turbinteknik AB, flisförbehandling och förgasare kommer från IQR Solution i Malmö/Trollhättan. Pannan tillverkas av MW-Power i Sävsjö medan rökgasreningen produceras av Filtersupport APs i Danmark.
Den nya kraftvärmeanläggningen byggs vid sidan om den gamla och är ca 900 kvm. Byggnaden är delad i en turbinhall och en hall för ångpannan. Totalt är det fyra processdelar, d v s en förgasare för träbränsle, en ångpanna, rökgasrening och en turbin som producerar el. Driftstart beräknas ske den första augusti 2011 och den totala investeringen är 100 miljoner kr.
– Genom att vi tillför produktionen av elkraft och kan tillgodoräkna oss elcertifikaten får vi en bra kostnadstäckning av investeringen. Produktionen av el samtidigt som vi kan utnyttja andra typer av bränslen i det nya kraftvärmeverket är viktigt för lönsamheten. Pay-off tiden för anläggningen blir betydligt kortare, säger Jörgen Karlsson.
Många villakunder
Munkfors är en liten ort med 4000 invånare i tätorten. Av de 600 kunder som Munkfors Energi har är 500 villakunder. Med den nya anläggningen kan de förse hushållen, ortens industrier, kommun och skolor med fjärrvärme. Konkret innebär den nya anläggningen att de kan minska det fossila bränslet radikalt och därmed också påverka CO2 utsläppen i närområdet.
– 1996 när bioanläggningen byggdes kom den stora sänkningen av oljeförbrukningen. Driftsäsongen 2010 har vi eldat 45 GWh biobränsle och 9 GWh olja. Nästa år räknar vi med ca 60 GWh enbart genom att elda med biobränsle och ca 7-8 GWh elproduktion, säger Jörgen Karlsson.
Den nya ångpannan är tillverkad av MW Power. Förutom pannan levererar MW Power ångsystem bestående av vattenbehandling, matarvattentank, matarvattenpumpar, ekonomiser samt ångledning till turbinen. I pannan produceras ånga. Energin kommer ifrån förgasning av trädbränslet som förbränns i ångpannan.
Pannan är konstruerad för att klara 53 bar, men man har valt att ligga på 40 bar. Ångan som bildas körs genom en turbin med vidstående generator för elgenerering och ångan kondenseras därefter mot fjärrvärmenätet. På så sätt producerar kraftvärmeverket både värme och el.
Matarvatten
– Innan matarvatten förs in i pannan pumpas det igenom en ekonomiser där rökgaserna värmer vattnet nära kokpunkten. På så sätt tillvaratas energin i rökgaserna, vilket ger en effektivare anläggning, förklarar Thomas Claesson, försäljningsdirektör på MW Power som är specialister på denna typ av ångsystem.
Det finns inte så många förgasningsanläggningar i Sverige ännu. Därför blir Munkforsanläggningen lite av en utmaning för MW Power.
– Vi specialdesignar en ångpanna som passar Munkfors Energi. Utrymmet och hanteringen av förgasningsanläggningen är lite speciell med en vattenrörpanna som är liggande mot normalt stående, förklarar Thomas Claesson.
– Vi har aldrig gjort en identisk panna som denna. Däremot har vi gjort andra specialdesignade pannor, tillägger Thomas Claesson.
Pannan har 10 MW effekt och utgående ångtemperatur på 400 grader med utgående ångtryck på 40 bar. Det innebär att man får bra ångdata på den överhettade ångan och en bra verkningsgrad på turbinen.
Förberedd för SNCR
Pannan är dessutom förberedd för SNCR (Selective Non-Catalytic Reduction) som reducerar kväveoxidutsläppen i rökgaserna. Det innebär att det finns ett visst temperaturfönster där ammoniak kan doseras i rökgaserna för att reducera kväveoxidutsläppen.
MW Power levererar även ångledningen från pannan fram till turbinen. Men i nuläget håller de på med att sätta ihop pannan i sin verkstad. Matarvattentanken har precis levererats och själva pannan levereras våren 2011. Därefter blir det montagearbete på plats.
– Då kör vi igång installationen som beräknas ta ca tio veckor. Vår förhoppning är att bli klara till semestern. Sedan skall vi vara med vid driftsättningen, säger Christer Gustavsson, projektledare på MW Power.
– Munkforsanläggningen är lite unik eftersom pannan sätts in så sent. I normala fall brukar pannan sättas in först och sedan bygger man runt omkring. Här lyfts pannan in genom taket i ett senare skede, förklarar Christer Gustavsson.
Det är många rör och kanaler som skall projekteras i anläggningen. Pöyry sammanför alla konstruktionsdelar i ett 3D-system så att inget krockar. De håller ihop layouten och processen. Samordningsansvaret för anläggningen ligger på Munkfors Energi.
Förgasningsanläggning
I den nya förgasningsanläggningen ”SFC-unit” (IQR Soot Free Combustion-unit) kommer alla typer av träavfall att kunna förbrännas. Detta är en av huvudanledningarna till att man har valt förgasningsteknik framför konventionell förbränning. Träavfallet förgasas och bränns i två separata och kontrollerade steg i IQR´s förgasare. I steg ett förgasas trädbränslet, varefter gasen leds vidare till steg två som består utav en brännarkonstruktion där gasen bränns.
– Förgasning i sig är ingenting nytt. Men vi har genom vår egen förgasningsanläggning i Svenljunga, anpassat och utvecklat tekniken (medströmsförgasningen) för industriell skala, förklarar Daniel Karlström, vd på IQR Systems AB i Malmö.
I normala fall brukar fastbränsleanläggningar stängas av vid låga laster, medan IQRs teknik teknik erbjuder en möjlighet att elda med träavfall (biobränslen) även på mycket låg last och med bibehållen mycket bra förbränning.
Munkforsanläggningen, som är dimensionerad på 10MWth, kommer att kunna köras på 1 MWth. Det betyder att under sommartid, när energibehovet är mycket lågt, kan anläggningen fortsätta att elda träavfall och därigenom undvika oljeeldning.
Slaggning undviks
Förgasningstekniken skiljer sig ifrån äldre tekniker och har lösningar på många konventionella problem vid eldning av returbränslen. Exempelvis undviks slaggningsproblematik och askan, som blir totalt utbränd. Askan ansamlas till 99,9 procent som bottenaska. Förgasaren är okänslig gällande bränslets beskaffenheter såsom fukthalt (10 - 55 procent), askhalt och bränslets storleksfördelning.
– Dessa kan variera kraftigt utan att störa processen, fortsätter Daniel Karlström.
Brännarkonstruktionen har IQR patent på. Den ser till att hålla förbränningen av gaserna god under alla de dimensionerade lastförhållandena. På hög last utläses miljövärden på under 1 mg CO/m3N. Lasten kan även varieras mycket snabbt.
Med IQR´s teknik behövs, för värmeleveransernas skull, ingen ackumulatortank. Dock finns det redan nu i Munkfors en relativt stor ackumulator (200 MW/h) som kan användas när den på sommaren stängs av för underhållsarbeten. Med en varierande nätförbrukning kan Munkfors Energi producera 2 MW el samtidigt som ackumulatorn laddas eller laddas ur.
Sura komponenter
I ett textilt spärrfilter, som tillverkas av Filtersupport ApS i Danmark, renas rökgaserna före utsläpp i skorstenen. För att klara utsläppsvillkoren för sura komponenter (t.ex. svaveldioxid) och tungmetaller är filtret kompletterat med dosering av kalk och aktivt kol. Med hjälp av dessa additiv blir avskiljningsgraden hög. Stoft och miljöfarliga ämnen binds i flygaskan.
– Det är en torr absorptionsanläggning som klarar att rena rökgaser från förbränning av alla sorters utsorterat trä, även tryckimpregnerat förklarar Ib Clausen, vd för Filtersupport.
Kim Hall