Energisystemanalys vid Tekniska verkens kraftvärmeverk

Sammanfattning: Linköpings kraftvärmeverk (KV1) som drivs av Tekniska verken har under en längre tid haft en upplevd obalans, dels mellan mängden tillfört bränsle och mängden producerad ånga, dels mellan mängden producerad ånga och mängden producerad el samt nyttig värme i fjärrvärmenätet. Detta arbete syftar till att hjälpa Tekniska verken att utreda den upplevda obalansen mellan mängden tillfört bränsle och mängden producerad ånga. Utredningen gjordes genom att studera standarder samt tidigare arbeten inom området och ta fram en metod för att beräkna den direkta och indirekta pannverkningsgraden. Innan beräkningen av den direkta och indirekta pannverkningsgraden inleddes verifierades trovärdigheten hos de stationära flödesmätarna i anläggningen. Detta gjordes genom att mäta ett antal vattenflöden på KV1 med en handhållen ultraljudsflödesmätare och sedan jämföra dessa flöden mot de värden som registrerades i styrsystemet Delta V. Då verifikationen av de stationära flödesmätarna hade genomförts inleddes beräkningen av den indirekta verkningsgraden genom att samla in ask- och bränsleprover för panna 1 och 3. I samband med dessa provinsamlingar mättes även luftflödeshastigheten och temperaturen vid pannornas yta. De insamlade proverna skickades iväg för labbanalys. Den data som insamlades applicerades i beräkningarna av oförbränt bränsle i askan, oförbränd rest i gasfas, rökgasförluster samt konvektions- och strålningsförluster, vilka var variabler som var nödvändiga för att erhålla den indirekta verkningsgraden. Den indirekta verkningsgraden beräknades till 92,24 % för panna 1 och 95,85 % för panna 3. Dessa verkningsgrader låg i linje dels med vad som kunde förväntas av pannorna på KV1 (85-90 % för panna 1, samt över 90 % för panna 3), dels med tidigare arbeten som beräknat den indirekta verkningsgraden i kraftvärmeverk. Utöver pannverkningsgraden erhölls även en ångverkningsgrad genom den indirekta verkningsgraden. Denna beräknades till 90,66 % för panna 1 samt 88,79 för panna 3. För att få perspektiv från en mindre komplex metod beräknades även ångverkningsgraden genom den direkta verkningsgraden (90,22 % för panna 1 samt 97,78 % för panna 3). Dessa resultat antydde att KV1 hade högre pann- och ångverkningsgrad än vad Tekniska verkens egna beräkningar påvisade. Tre orsaker lyftes fram som potentiella skäl till de otillfredsställande pann- och ångverkningsgraderna som Tekniska verken erhöll med sina beräkningar. De orsakerna var följande: • Producerad ånga som ej går till turbin inkluderas ej i det ångflöde som ligger till grund för beräkningen av ångeffekten. • Energiinnehållet i biobränslet för panna 3 förändras mellan den tidpunkt då bränslet anländer till lagringsplatsen och den tidpunkt då bränslet matas in i pannan, på grund av förmultning (berör endast panna 3). • Problem med invägningen av bränslet. Antingen problem med fordonsvågen vid KV1 (berör både panna 1 och 3) eller att bränslevikten från invägningen på Gärstadområdet används vid beräkningen av den tillförda bränsleenergin till pannan (berör mest panna 3).