GASSKRAFTVERKET PÃ KÃ RSTÃ - Natural Gas Power Plant at ...
GASSKRAFTVERKET PÃ KÃ RSTÃ - Natural Gas Power Plant at ...
GASSKRAFTVERKET PÃ KÃ RSTÃ - Natural Gas Power Plant at ...
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
<strong>Gas</strong>skraftverket på Kårstø<br />
Kårstø Combined Cycle <strong>Power</strong> <strong>Plant</strong> (CCPP)<br />
Forelesning i faget N<strong>at</strong>urgass<br />
14.11.2007<br />
Pia Magnussen<br />
Teknisk Leder<br />
Kårstø CCPP Prosjekt<br />
PMAG@st<strong>at</strong>oilhydro.com
Innhold<br />
• Historikk – Norges første kommersielle gasskraftverk<br />
• Om kraftverket, byggingen osv.<br />
• Kraftverkets komponenter osv.<br />
• Utslipp, miljø<br />
• Oppsummering<br />
• En film og en animasjon<br />
• …. Men aller først litt om CO2 (som jeg ikke skal snakke<br />
om…..)
<strong>Gas</strong> fra NCS til Europa<br />
Til Kontinentet<br />
Til CCGT<br />
Forbruk i produksjon<br />
Sleipner<br />
Heimdal<br />
Oseberg<br />
Kollsnes<br />
Kårstø<br />
Ekofisk<br />
Ormen<br />
Basert på forventede 2008 volumer
Store enkelt CO2 kilder på fastlands Norge<br />
Tjeldbergodden<br />
Hydro polymers<br />
Norcem Brevik<br />
Noretyl<br />
Yara NH3<br />
Yara Enrgi<br />
Snøhvir<br />
Hydro Al Karmøy<br />
Kårstø<br />
Norcem Kj<br />
Mongstad<br />
Eramet<br />
Hydro Al Sunndal<br />
CCPP
Kårstø CCPP
Kårstø, Tysvær kommune i Rogaland
Historie<br />
• Melding ble sendt og konsekvensutredning igangs<strong>at</strong>t i april 1995<br />
• Konsesjonssøknad sendt februar 1996<br />
• Konsesjon gitt av NVE i oktober 1996<br />
• Påklaget av miljøorganisasjonene<br />
• Stadfestet av OED i juni 1997<br />
• Utslippssøknad sendt i desember 1997<br />
• Utslippstill<strong>at</strong>else gitt i januar 1999<br />
• Stadfestet av MD i juni 1999<br />
• N<strong>at</strong>ukraft begjærer omgjøring av utslippstill<strong>at</strong>elsene<br />
• MD omgjør utslipsstill<strong>at</strong>elsen: ”ikke strengere enn for andre EØS-land” i oktober 2000<br />
• Klage fra miljøvernorganisasjoner på utslippstill<strong>at</strong>else behandlet og avvist av OED i juli<br />
2001<br />
• Søkte og fikk forlenget konsesjoner med 3 år, 2002<br />
• Prosjektene bearbeides for å finne tilfredsstillende økonomi for eierne, 2003
22. September 2004<br />
• St<strong>at</strong>oil går ut av N<strong>at</strong>urkraft<br />
• Hydro og St<strong>at</strong>kraft vil s<strong>at</strong>se videre<br />
med gasskraftverket på Kårstø<br />
• N<strong>at</strong>urkraft får i oppdrag å legge til<br />
rette for realisering i henhold til<br />
konsesjonens frister<br />
• Planene på Kollsnes legges til side
30.06.2005<br />
N<strong>at</strong>urkraft velger Siemens<br />
som leverandør -<br />
av Norges første<br />
kommersielle gasskraftverk
Nå<br />
• St<strong>at</strong>oil og Hydro slått sammen til St<strong>at</strong>oilHydro<br />
• Kraftverket på Kårstø offisielt åpnet 1.11.2007<br />
• Prosjektet er noe forsinket, men vi håper på å være<br />
ferdig ca. 1.12.
Kontrakter inngått<br />
• Turn Key Lump Sum kontrakt for det kombinerte<br />
gasskraftverket - SIEMENS<br />
• Long Term Service Agreement for vedlikehold av<br />
gassturbin og gener<strong>at</strong>or - SIEMENS<br />
• To avtaler mot Kårstø:<br />
– Tie-in avtale fase 2 og utførelse av tie-in arbeidet<br />
– Services during construction period Agreement
Turn-key kontrakt<br />
• Bygd opp etter ”Hydrostandard”<br />
• NORSOK ikke brukt – dvs. ikke full offshorestandard<br />
• Appendix E:<br />
– Overordnet designbasis<br />
– HMS-krav<br />
– Funksjonskrav<br />
– Tekniske krav (basert på MPS og noen spec.-er)<br />
– Eget interface-dokument<br />
• Nummereringssystem KKS ikke Hydro kodemanual<br />
– (Kraftwerk-Kennzeichen-System, bransjestandard)
Kommersiell modell<br />
50 %<br />
50 %<br />
gass<br />
el<br />
50 %<br />
50 %<br />
N<strong>at</strong>urkraft eier, bygger og driver
St<strong>at</strong>nett:<br />
Kraftbalansen på lengre sikt
Kraftverket<br />
• Hovedd<strong>at</strong>a og oversikt<br />
• Kraftverket er optimalisert for maksimal kraftproduksjon<br />
• Ingen varmelevering, men lagt til rette<br />
• Vårt produkt er STRØM som leveres på nettet via<br />
St<strong>at</strong>netts linjer
Fakta om gasskraftverket<br />
• Årlig gassforbruk: Opp mot 600 mill Sm 3<br />
• Installert effekt på ca. 410 MW i gjennomsnitt over levetiden<br />
• Virkningsgrad på ca. 57 % i gjennomsnitt over levetiden<br />
• Årlig produksjon ca. 3,3 TWh<br />
• Årlig utslipp på ca. 1,2 mill tonn CO 2<br />
• Tilrettelegges for eventuell installasjon av CO 2 teknologi<br />
• SCR renseanlegg for NO x , første av sitt slag i Europa
Turbinhall og fundamenter for turbo<br />
maskineri<br />
Civil og stålstruktur – mye arbeid<br />
Store fundamenter for GT/ST/Gener<strong>at</strong>or
Innløfting av første kjel element
Vannbehandlings anlegg
Transform<strong>at</strong>or og turbinhall<br />
Transform<strong>at</strong>or<br />
fundamenter<br />
Fødevanns<br />
anlegg<br />
til kjel<br />
Turbinhall
Hovedd<strong>at</strong>a<br />
• Ca. 420 MW, (GT ca. 270 MW, ST ca. 150 MW)<br />
• Gener<strong>at</strong>or 520 MVA – Norges største (nr. 2 Svartisen)<br />
• En streng – ca. 50 m lang<br />
– Oppstartstid kald start ca. 2 timer<br />
• Brensel kapasitet: ca. 75 000 Sm3/hr, 1,8 MSm 3 /d<br />
• Kondens<strong>at</strong>or:<br />
– effektivt overfl<strong>at</strong>eareal ca. 12000 m2, vacuum pressure 21,5 mbar,<br />
design varmetransport 225000 kJ/s.<br />
• Sjøvannspumper (2x50%): ca. 14000 m3/h hver som<br />
tilsvarer ca. 30 badekar fylt pr. sek., 1250 kW motorer<br />
• Internt kraftforbruk ca. 8 MW
Vekter hovedutstyr<br />
• HRSG totalt: ca. 2 500 tonn<br />
• Gener<strong>at</strong>or: 340 tonn (egenvekt høyere enn stål)<br />
• <strong>Gas</strong>sturbin ca. 310 tonn, rotor ca. 120 tonn.<br />
• Kondens<strong>at</strong>or: 270 tonn tørrvekt, titan.<br />
• Krankapasitet: 370 tonn
Kårstø CCPP - hovedtilknytninger
Prinsipp<br />
Stack<br />
He<strong>at</strong> - Recovery<br />
Steam Gener<strong>at</strong>or<br />
<strong>Gas</strong> Turbine<br />
SSS<br />
Clutch<br />
Steam Turbine<br />
Air<br />
Electric<br />
power<br />
LP IP HP<br />
Exhaust<br />
gas<br />
GT<br />
power<br />
G<br />
~<br />
HP<br />
IP<br />
LP<br />
Fuel<br />
Auxi<br />
liary<br />
Stea<br />
m<br />
Condenser<br />
plant<br />
bypass -<br />
deaer<strong>at</strong>or<br />
Cond<br />
Prehe<strong>at</strong>er<br />
once through sea w<strong>at</strong>er<br />
cooling
Prosess skjema<br />
LP<br />
MP<br />
HP<br />
P<br />
P<br />
P<br />
Renset<br />
ferskvann<br />
Symbolforklaring<br />
= pumpe<br />
Røykgasskjel<br />
<strong>Gas</strong>sturbin Gener<strong>at</strong>or Dampturbin<br />
G<br />
Kondens<strong>at</strong>or<br />
N<strong>at</strong>urgass<br />
Luft<br />
Eventuell<br />
dampavtapping<br />
Kjølevann<br />
innløp<br />
P<br />
Kjølevann<br />
utløp<br />
P
<strong>Gas</strong>sturbind<strong>at</strong>a<br />
Massestrøm = 560 - 640 kg/s<br />
Temper<strong>at</strong>ur ut fra brennkammer = 1260 – 1400 o C<br />
Temper<strong>at</strong>ur eksos = 560 - 610 o C<br />
<strong>Gas</strong>sturbin ytelse = 250 - 267 MW<br />
Virkningsgrad = 38 %<br />
Kompresjonsforhold = 1:17
Bilder fra Berlin
Utslippskrav i kontrakt<br />
Til luft:<br />
• ≤ 2 ppmv Nox ved 15% O 2 med SCR installert<br />
• ≤ 5 ppmv NH (ammoniakk-slip)<br />
3<br />
• Krav til CO2, CO, VOC, støv<br />
Til vann:<br />
• 1,5 ppm oppløst HC målt i hht NS9803<br />
• Krav til sjøvannsmengde og ΔT<br />
• Ingen tilsetninger til kjølevann
SCR intergrert i HRSG
Selective C<strong>at</strong>alytic Reduction - SCR<br />
Inlet NO x<br />
: 15-25 ppm<br />
Outlet NO x<br />
: 2-5 ppm<br />
Outlet NH 3<br />
: 0-3 ppm
SCR prosess<br />
4NO + 4NH 3 + O 2 → 4N 2 + 6 H 2 O<br />
6 NO 2 + 8NH 3 → 7 N 2 + 12 H 2 O<br />
NOx i røykgass er mest NO og noe NO 2<br />
NO reagerer til NO 2 i <strong>at</strong>mosfæren.<br />
NOx-utslipp regnes som NO 2
SCR Flytskjema
Typiske k<strong>at</strong>alys<strong>at</strong>ortyper
Copyright (C) Siemens AG<br />
Instrumentering og kontroll<br />
Central Control Room KGP<br />
OM650<br />
Oper<strong>at</strong>or 1<br />
Central Control Room<br />
Karstoe <strong>Plant</strong><br />
OM650<br />
Oper<strong>at</strong>or 1<br />
OM650<br />
Oper<strong>at</strong>or 2<br />
Large Screen<br />
I&C Diagnostic Engineering<br />
St<strong>at</strong>ion DS670 St<strong>at</strong>ion ES680<br />
<strong>Power</strong> Diagnostic<br />
System<br />
To Office LAN<br />
(Intranet)<br />
To Dial Up network<br />
(Internet)<br />
Router<br />
Emission<br />
Monitoring System<br />
xM Server<br />
xM Server<br />
xM Server<br />
xM Server<br />
TCP/IP LAN<br />
<br />
OT<br />
Alarm and<br />
Log Printer<br />
Video<br />
Hardcopy<br />
OT<br />
Alarm and<br />
Log Printer<br />
OT<br />
Alarm and<br />
Log Printer<br />
OT<br />
Video<br />
Hardcopy<br />
Laser Printer<br />
OPC<br />
Server<br />
Remote<br />
Server<br />
Terminal Bus<br />
SU<br />
System<br />
console<br />
PU<br />
GPS<br />
Master Clock<br />
<strong>Plant</strong> Bus<br />
<strong>Gas</strong> Turbine<br />
HRSG<br />
Steam<br />
Turbine<br />
W<strong>at</strong>er / Steam<br />
and Auxiliary Systems<br />
APT<br />
APT<br />
AS620T<br />
Direct wiring<br />
PROFIBUS-DP to<br />
ET200M St<strong>at</strong>ions<br />
IEC870<br />
2xAP<br />
2xAP<br />
2xAP<br />
AS620B<br />
PROFIBUS-DP<br />
ET200M St<strong>at</strong>ions<br />
C....<br />
C.... D....<br />
C.... D.... E....<br />
D.... E.... F....<br />
E.... F....<br />
F....<br />
Fueloil<br />
2xAP<br />
AS620B<br />
2 v 2<br />
2 v 2<br />
2 v 2<br />
2 v 2<br />
Failsafe<br />
Instr.<br />
PCC<br />
Emissions<br />
Measurement<br />
Cabinet<br />
2xAP 2 v 2<br />
2xAP 2 v 2<br />
2 v 2<br />
2 v 2<br />
AS620B Failsave<br />
PROFIBUS-DP<br />
ET200M St<strong>at</strong>ions<br />
C....<br />
C.... D....<br />
C.... D.... E....<br />
D.... E.... F....<br />
E.... F....<br />
F....<br />
<br />
APT<br />
APT<br />
AS620T<br />
2xAP 2 v 2<br />
2xAP 2 v 2<br />
2xAP 2 v 2<br />
2 v 2<br />
AS620B Failsafe Instr.<br />
PROFIBUS-DP<br />
ET200M St<strong>at</strong>ions<br />
C....<br />
C.... D....<br />
C.... D.... E....<br />
D.... E.... F....<br />
E.... F....<br />
F....<br />
+ -<br />
M<br />
SOE<br />
2xAP<br />
2xAP<br />
AS620B<br />
PROFIBUS-DP<br />
ET200M St<strong>at</strong>ions<br />
C....<br />
C.... D....<br />
C.... D.... E....<br />
D.... E.... F....<br />
E.... F....<br />
F....<br />
M<br />
2xCM104<br />
2xCM104<br />
2xCM104<br />
AS620B<br />
Interface<br />
to<br />
St<strong>at</strong>kraft<br />
St<strong>at</strong>nett<br />
Hydro<br />
PCC<br />
M<br />
General:<br />
This document and the shown arrangement of<br />
autom<strong>at</strong>ion functions and I&C equipment is preliminary<br />
and not binding for execution.<br />
Legend :<br />
OM650<br />
OT<br />
HMI Server<br />
PCC<br />
PU<br />
SU<br />
OPC Server<br />
ES680<br />
AS620 B<br />
AS620 T<br />
AP<br />
APT<br />
ET200M<br />
SOE<br />
Oper<strong>at</strong>ion and monitoring system<br />
Oper<strong>at</strong>ing terminal<br />
Human Machine Interface<br />
<strong>Power</strong> control center<br />
Processing unit<br />
Archive server unit<br />
External system interface<br />
Engineering system<br />
Autom<strong>at</strong>ion system basic<br />
Autom<strong>at</strong>ion system turbine<br />
Autom<strong>at</strong>ion processor<br />
Autom<strong>at</strong>ion processor turbine<br />
Remote I/O st<strong>at</strong>ions<br />
Sequence of event<br />
REV<br />
REMARKS DATE NAME<br />
D<strong>at</strong>e<br />
Design<br />
20. Jun. 2005<br />
Kaelker<br />
Combined Cycle <strong>Power</strong> <strong>Plant</strong><br />
SCC5-4000F Single Shaft<br />
SIEMENS<br />
I&C System Configur<strong>at</strong>ion<br />
YUH =<br />
Section 11.01.01<br />
+<br />
Sheet<br />
1<br />
Sheets
Eksempel på skjermbilde
Forenklet enlinjeskjema<br />
KARMØY<br />
SAUDA<br />
300 kV<br />
ST<br />
22 kV<br />
6,6 kV<br />
G<br />
Starter<br />
35 MW 5 MW<br />
G<br />
Kårstø <strong>Gas</strong> <strong>Plant</strong> –<br />
<strong>Gas</strong>skraftverk
Oppsummering<br />
• Norges første kommersielle gasskraftverk ca. 420 MW<br />
• CCPP – en gassturbin og en tretrinns<br />
dampturbinprosess<br />
• Europas mest miljøvennlige pga ren gass og strenge<br />
utslippskrav<br />
• SCR – anlegg Selective C<strong>at</strong>alytic Reduction – gir ca. 2<br />
ppm NOX ut av skorsteinen<br />
• Ca 10 ppm NOX ut av gassturbinen før rensing<br />
• Ca. 1,2 Mill. tonn CO2-utslipp pr år<br />
• Ingen alvorlige ulykker under byggeperioden på 27 mnd!
Transformer area<br />
Main challenges<br />
• HSE<br />
Many Contractors <strong>at</strong> site needs detailed co-ordin<strong>at</strong>ion and follow up<br />
• Delay HRSG and LP steam turbine inner casing – critical for first fire<br />
• Sufficient use of ProcoSys – extent of tagging / timely delivery of inform<strong>at</strong>ion<br />
• Important milestones:<br />
• GT, ST and Gener<strong>at</strong>or placed December 2006<br />
• <strong>Plant</strong> ready for first fire: 28.04.2007 – det ble ca. 28.7.2007<br />
•Vi har produsert ca. 430 MW
Flytskjema – mer detaljert<br />
This document contains inform<strong>at</strong>ion th<strong>at</strong> is proprietary to Siemens AG<br />
<strong>Power</strong> Gener<strong>at</strong>ion and may not be reproduced or disclosed to any third<br />
party or other entity, in whole or in part, without the express prior written<br />
permission of Siemens AG <strong>Power</strong> Gener<strong>at</strong>ion.<br />
Composition Volume-%<br />
N2 0.6100<br />
CO2 2.2300<br />
CH4 85.5300<br />
C2H6 11.0700<br />
C3H8 0.4900<br />
nC4H10 0.0400<br />
iC4H10 0.0300<br />
<strong>Gas</strong><br />
LHV=46404.8<br />
15.0<br />
123.98 3491.7<br />
75.314 555.4<br />
120.95 3491.7<br />
75.314 554.3<br />
E<br />
29.53 3579.4<br />
86.533 554.2<br />
29.09 3579.4<br />
86.533 554.0<br />
3.99 3013.0<br />
91.566 273.6<br />
3.96 3005.0<br />
101.498 269.7<br />
L<br />
K<br />
R<br />
D<br />
D<br />
R<br />
R<br />
D<br />
D<br />
R<br />
B<br />
I<br />
0.000 M<br />
0.015 M<br />
0.157 M<br />
0.079 M<br />
0.044 M<br />
0.031 M<br />
0.157 M<br />
0.157 M<br />
0.031 M<br />
M<br />
H<br />
C<br />
31.44 3130.4<br />
69.985 357.4<br />
31.44 3136.5<br />
0.000 360.0<br />
31.78 3130.4<br />
69.985 357.7<br />
2.459 M<br />
1.967 M<br />
0.731 M<br />
3.96 2930.9<br />
9.932 233.6<br />
0.0215 2281.5<br />
101.750 0.897 x<br />
D<br />
R<br />
M<br />
1.013 PHI=60.0<br />
9.0<br />
Composition Weight-%<br />
O2 14.4005<br />
N2 73.5844<br />
Ar 1.2308<br />
H2O 4.8626<br />
CO2 5.9216<br />
D<br />
4.20 2930.9<br />
9.932 234.0<br />
3047.4 H<br />
0.121 M<br />
418.0 H<br />
0.000 M<br />
B<br />
I<br />
4.33 2930.9<br />
10.009 234.3<br />
C 54.15 624.8<br />
16.547 147.6<br />
G 135.47 636.5<br />
35.000 M<br />
L<br />
75.314 149.1<br />
126.861 M<br />
4.93 P<br />
20.61 619.8<br />
151.3 T<br />
10.009 146.9<br />
20.61 619.8<br />
146.9 T<br />
136.870 146.9<br />
136.870 M<br />
0.077 M<br />
G<br />
4.93 2747.5<br />
0.000 151.3<br />
K<br />
0.0215 2650.6<br />
0.000 80.0<br />
0.0215 2650.6<br />
0.000 80.0<br />
0.0215 78.3<br />
101.870 18.7<br />
0.0215 2650.6<br />
0.000 80.0<br />
8.0 T<br />
55.084 M<br />
0.000 M<br />
0.000 M<br />
0.000 M 0.000 M<br />
GUD® Net <strong>Plant</strong> Output = 417.8 MW<br />
GUD® Net He<strong>at</strong> R<strong>at</strong>e = 6222 kJ/kWh<br />
Working Sheet<br />
H<br />
94.6 H<br />
90.3 T<br />
75.0 T<br />
191.954 M<br />
35.000 M<br />
E<br />
25.00 81.8<br />
101.870 19.0<br />
bar<br />
kg/s<br />
kJ/kg<br />
°C (X)<br />
all pressures are absolute<br />
P..pressure..bar<br />
T..temper<strong>at</strong>ure..°C<br />
H..enthalpy..kJ/kg<br />
M..mass flow..kg/s<br />
PHI..<strong>at</strong>mospheric humidity..%<br />
He<strong>at</strong> Flow Diagram<br />
No.NOR140 -PG W711- T02 1 0002 LG<br />
Erlangen, 2005-Mar-16 TST<br />
JOB IDENTIFICATION : C:\D<strong>at</strong>a\Common\0-Proj\Karstoe\Thermodynamik\Angebot\Calcul<strong>at</strong>ions\A02c_Karstoe\A02c_Karstoe_Drum_KN2x125_KM2118.gek; Lp.029; schadt1t; 2005-Mar-16 10:37:06; V2.1.18<br />
W<strong>at</strong>er/Steam Property Functions: C++(2003-10-16)->H2O32Bit(2003-02-28)->IAPWS-IF97(2003-02-27)<br />
Kårstø CCPP<br />
SCC5-4000F Single Shaft<br />
9-100'GT-<strong>Gas</strong><br />
25.00 81.8<br />
101.870 19.0<br />
SIEMENS AG<br />
PG W711
Change language