Energiåtervinning av processvattenläckage vid kraftvärmeverket i Lugnvik

Sammanfattning: Under hösten 2012 har detta examensarbete utförts på uppdrag av Jämtkraft AB på kraftvärmeverket i Lugnvik. Anläggningens vattenkrets fylls på med ca 100 ton kallt vatten varje dygn. Lika mycket processvatten lämnar också kretsen som vattenläckage vilket resulterar i stora energiförluster. På kraftvärmeverket i Lugnvik lämnar största delen av dessa läckageflöden via två utblåsningstankar, en vid pannan och en vid turbinen. Från dessa utblåsningstankar dumpas ångan på anläggningens tak och läckaget i vätskefas späds med kylvatten till en utloppstemperatur på 40°C till avlopp. Hur stora dessa läckageflöden är samt hur mycket energi de innehåller är oklart. Syftet med arbetet var att beräkna detta och undersöka olika åtgärdsalternativ som kan installeras på anläggningen för att effektivisera energianvändningen. Läckageflödena består av vatten både i vätskefas samt i ångfas och förbrukas vid olika ställen i processen. Stora delar av läckagen består av vatten från kontinuerliga utblåsningen, ångsotningen och värmningsånga till värmepannorna Lugnvik 1 och Lugnvik 2. Processen förlorar nästan 10,7 GWh genom vattenläckage via utblåsningstankarna och ca 13,6 GWh totalt sett baserat på 2011 års värden. Entalpin på flödet in till utblåsningstankarna har beräknats till 1 558 kJ/kg och massflödet till 87,8 ton/dygn. Värmeväxling av läckageflödet som äntrar utblåsningstankarna kan betyda att en besparing på upp till 2,3 Mkr/år kan erhållas vid antagande om ideala förhållanden. Då kan en investeringskostnad på maximalt 15,8 Mkr göras utan förlustresultat enligt Jämtkrafts investeringskalkyl. Om hela flödet kan användas kan ytterligare 95 000 kr/år sparas, vilket resulterar i en total besparing på ca 2,4 Mkr/år. Arbetet har visat att det mest relevanta åtgärdsalternativet innebär att en liten del av fjärrvärmereturledningen används för att kondensera läckageflödet i en kondensor. Här har hänsyn tagits till en reducerad elproduktion vid dellast om denna energi används på fjärrvärmenätet. Kondensatet håller en hög temperatur efter kondensorn och en eller flera värmeväxlare kan installeras efter kondensorn för att utvinna ytterligare energi ur läckageflödet. Den mest optimala konfigurationen av värmeväxlare har undersökts, den mest gynnsamma lösningen var att placera värmeväxlarna parallellt och med hjälp av reglersystem styra läckageflödet till den värmeväxlare som det för tillfället är mest fördelaktigt att använda. Runt 700 000-1 200 000 kr/år kan sparas beroende på åtgärdsalternativ.