RAPPORT F2008:01 - Avfall Sverige

Högre elutbyte ur avfallReviderad augusti 2009RAPPORT F2008:01ISSN 1103-4092

FörordI takt med att elproduktionen spelar en allt större ekonomisk roll vid driften av avfallsförbränningsanläggningarblir det också mer intressant att se hur man kan öka elutbytet ur avfallsbränslet. Ökadeelpriser, elcertifikat på vissa fraktioner och skatt på förbränning av hushållsavfall är olika faktorer sompåverkar som har det gemensamt att de gör elproduktionen mer lönsam.Denna rapport har tagits fram av Marianne Gyllenhammar, S.E.P. Scandinavian Energy Project AB,och är en studie som bygger på den metodik som togs fram i Värmeforskprojektet Mer El! Rapportenvisar hur metodiken kan tillämpas på avfallsförbränningsanläggningar för att systematiskt identifieraoch prioritera olika åtgärder för att öka elproduktionen. I rapporten finns även en del exempel på hurman kan spara el genom en del mer eller mindre omfattande åtgärder.Rapporten skall ses som en inspirationskälla och ett verktyg för de anläggningsägare som vill gå igenomsin anläggning i jakten på ett ökat elutbyte. Metodiken som har använts är flexibel och skall anpassasmed anläggningsspecifika uppgifter.Malmö januari 2008Håkan RylanderOrdf. Avfall SverigesUtvecklingssatsning AvfallsförbränningWeine WiqvistVD Avfall Sverige

SammanfattningHögre elpriser, elcertifikat för gröna bränslen och införseln av förbränningsskatten på hushållsavfallhar gjort att ökad elproduktion har blivit högintressant. Av miljöskäl så är det positivt med all el somkan produceras extra i våra bio- och avfallseldade anläggningar i Sverige då denna el ersätter kolkondenskraftfrån kontinenten.I denna rapport har olika åtgärder för högre elproduktion värderats i en betygsmodell, weighted summethod, för att identifiera mest lämplig åtgärd att utföra för en anläggning. Rapporten har följt metodikenbeskriven i Värmeforskrapport nr.985 [1]. Metoden går ut på att identifiera tekniska begränsningarsom hindrar ökning av elproduktion och att föreslå åtgärder för hur dessa flaskhalsar skallundvikas/åtgärdas. Metodiken innebär att åtgärderna värderas enligt vissa kriterier mot varandra såatt den mest intressanta åtgärden kan identifieras.En checklista med tänkbara elproduktionshöjande finns med i rapporten. Den kan vara till hjälp föranläggningsägaren vid en genomgång för att identifiera möjliga åtgärder. Det är viktigt att personermed olika kompetenser för anläggningen är med vid denna genomgång, sk. ”brain storming”, för attuppnå bäst effekt med metoden. Två fallstudier på avfallseldade anläggningar har utförts för att visapå exempel på åtgärder och hur metoden kan användas. Dessa båda anläggningar är E.ONs anläggningi Norrköping, Händelöverket och Renovas anläggning i Göteborg, Sävenäsverket.I Händelöverket identifierades endast en åtgärd så metoden med viktade kriterier var onödig. Anledningentill att inte fler åtgärder identifierades var att turbinen är fullt utnyttjad och anläggningen haröverskott på ånga. Så oavsett åtgärd så kan inte turbinen ge mer. Den åtgärd som utreddes var att sättain en ny turbin för processångan som nu endast stryps till rätt tryck för leverans till ångkund. Dennaåtgärd skulle ge ca 14 GWh el per år och ha en rak avskrivningstid på mindre än 6 år.I Sävenäs däremot finns det plats för mer ånga i turbinen. Där identifierades fyra åtgärder som germer el från anläggningen och ökar elverkningsgraden, d.v.s. varje åtgärd ger mer el men mindre värme.Med metodiken, weighted sum method, så framkom att åtgärden för byte av 3,5 bars ånga till hetvatteni lågtryckförvärmaren var den åtgärd som var mest intressant att gå vidare med. För Sävenäsvar det en hjälp att gradera de fyra åtgärderna med metodiken. Metodiken är ett sätt att skilja ut vilkenåtgärd som skall utredas vidare då beräkningar gjorda i detta skede är väldigt grova. En förstudie börgöras för att utreda om det är ett lönsamt projekt.Även om det är elproduktionshöjande åtgärder som ökar elverkningsgraden så är elsparande åtgärdernog så lönsamma för en anläggning. I denna rapport har några exempel på elsparande åtgärder listatsoch lönsamhet visats. Inom Värmeforsk pågår en utredning för att ta fram en metodik för minskadelförbrukning hos pumpar och fläktar i värme- och kraftvärmeanläggningar, som skall avrapporteras iseptember 2007.En utblick mot framtiden har också gjorts för att visa på vilken typ av teknisk lösning i anläggningarför avfallsförbränning som är intressanta/möjliga. Målet inom materialteknisk forskning är att kunna

ha ångdata på 500 °C år 2015 för överhettare i avfallseldade anläggningar. Det skulle kunna öka elverkningsgradentill uppåt 30 %.SummaryThe increase of prizes on electricity, the introduction of electric certificates on green fuels and the introductionof taxes on combustion of municipal wastes have increased the interest of producing electricity.For the environment it is positive that we in Sweden produce electricity from our biomass andwaste fired heat- and power plants as electricity produced here replace electricity produced in coalfired power plants in Europe.In this report different measures for higher electricity production have been valued in a model,weighted sum method, to identify the most suitable measure in a plant. The report follows the modeldescribed in Värmeforsk Report 985 (Thermal Engineering Research Institute) [1]. The purpose of themethod is to identify technical limitations which prevent higher electricity production in a plant andsuggest measures to avoid or attend to the limitation. The method means that the measures are valuedaccording to special criteria against each other so that the most interesting measure could be identified.In the report there is a check point list with possible electricity increasing measures. The list could behelpful for a plant owner in searching possible measures for the plant. It is important that personswith different knowledge about the plant work with the examination of the plant. A so called “brainstorming” should be made to get best results with the method.To show examples of measures and to show how the method can be used two waste fired plants werestudied. The plants studied were Händelöverket in Norrköping, a plant owned by E.ON, and Sävenäsverketin Gothenburg, a plant owned by Renova AB.In the plant at Händelö there was only one measure identified thus made the method with weighedcriteria unnecessary. The reason for this is that the turbine is fully used and the plant has excess ofsteam. As the turbine could not produce more steam all measures were unfeasible. The measure studiedwas to build a new turbine to use the pressure drop of process steam which now only is throttled tosteam pressure suitable for the steam customer. This measure could give ca 14 GWh per year and had astraight pay-off time on less than 6 years.In the plant at Sävenäs the turbine could use more steam to produce electricity. In this study fourmeasures were identified and investigated. All measures gave a higher electrical efficiency, i.e. moreelectricity with less heat. The method, weighted sum method, showed that the measure which changedthe 3,5 bar steam in the low pressure air preheater to heat water was the measure of most interest toinvestigate further. For this plant the method was a help to choose which measure to investigate furtheras the calculations up to this point is very rough. A pre-study ought to be done to investigate if it isa profitable project.

Even if measures that increase the electricity production increase the electrical efficiency, electricalsaving measures is also very profitable. In this report some examples of electrical saving measures arelisted and the profitability is shown. Within Värmeforsk there is an ongoing investigation to get amethod to identify electrical saving measures for pumps and fans in heat- and power plants. The projectshall be reported in September 2007.A view to the future is also made in the report. This is to show what kind of technical solution for wastefired plants that could be interesting and possible in the future. The goal for material research is to beable to have 500 °C steam temperature for super heaters in waste fired boilers in the year of 2015.Then an increase of up to 30% of electrical efficiency could be made.

Innehållsförteckning1. Bakgrund............................................................................................................. 72. Syfte och målsättning .........................................................................................83. Åtgärder för högre elproduktion........................................................................ 83.1 Turbin/generator .......................................................................................................................83.2 Matarvatten- och ångsystem .....................................................................................................93.3 Anläggningskonstruktion ..........................................................................................................93.4 Övriga system.............................................................................................................................93.5 Förbränningskemi ...................................................................................................................103.6 Bränslefrågor............................................................................................................................104. Analysmetodik – Weighted Sum Method......................................................... 104.1 Poängsättning, viktning och kriterier [1]................................................................................104.2 Arbetsgång för Weighted Sum Method [1]..............................................................................114.3 Exempel på kriterier och viktning för avfallsanläggningar [1]...............................................114.3.1 Teknik ......................................................................................................................... 124.3.2 Miljö ............................................................................................................................ 134.3.3 Ekonomi...................................................................................................................... 134.3.4 Organisatoriska ..........................................................................................................134.4 Poängsättning av åtgärder [1] ................................................................................................. 134.4.1 Teknik ......................................................................................................................... 134.4.2 Miljö ............................................................................................................................ 144.4.3 Ekonomi...................................................................................................................... 144.4.4 Organisation ............................................................................................................... 155. Projektutförande ...............................................................................................156. Anläggningsbeskrivningar ................................................................................176.1 E.On Värme Norrköping, Händelöverken.............................................................................. 176.2 Renova AB, Sävenäsverket ...................................................................................................... 187. Elproduktionshöjande åtgärder........................................................................197.1 Beräkningsförutsättningar ...................................................................................................... 197.2 E.On Värme Norrköping, Händelöverken.............................................................................. 197.2.1 Beräkningsförutsättningar......................................................................................... 197.2.2 Ny mottrycksturbin....................................................................................................207.2.3 Omskovling av turbin................................................................................................. 217.2.4 Sammanställning av åtgärder för högre elproduktion............................................. 217.3 Renova AB, Sävenäsverket ...................................................................................................... 217.3.1 Beräkningsförutsättningar.........................................................................................227.3.2 Fjärrvärmeväxlare flyttad från returledning till framledning .................................227.3.3 Byte av 3,5 bar ånga till hetvatten i rökgasåtervärmaren ........................................257.3.4 Byte av 7 bar ånga till 3,5 bar ånga i luftförvärmaren för panna 1 ..........................267.3.5 Byte av 3,5 bar ånga till hetvatten i lågtrycksförvärmaren ......................................277.3.6 Sammanställning av åtgärder för högre elproduktion.............................................288. Elsparande åtgärder ......................................................................................... 298.1 Inledning ..................................................................................................................................298.2 E.On Värme Norrköping, Händelöverken..............................................................................298.3 Renova AB, Sävenäsverket ......................................................................................................309. Framtida anläggningar ......................................................................................319.1 Högre ångdata.......................................................................................................................... 319.2 Alternativa koncept..................................................................................................................329.2.1 Överhettare i sandlås .................................................................................................329.2.2 Överhettare som slitagedel ........................................................................................329.2.3 Extern överhettning ...................................................................................................3310. Slutsatser och diskussion ................................................................................. 3311. Referenser......................................................................................................... 35Bilaga I. Checklista .......................................................................................................... 37Bilaga II. Processchema för ny mottryckturbin i Händelö P14....................................... 43

1. BakgrundGenom att producera el från våra kraftvärmeanläggningar i Sverige minskar vi utsläpp av växthusgaseri Europa, eftersom den el som produceras här ersätter kolkondenskraft från Europa. Miljöintressenhar styrt marknaden mot högre elpriser, införandet av elcertifikat, av utsläppsrätter och av förbränningsskattpå hushållsavfall. Alla dessa styrmedel har ökat intresset för högre elutbyte vid anläggningarför både biobränsleförbränning och avfallsförbränning.Förbränningsskatten på avfall infördes 1 juli 2006 [2][3]. Vid produktion av el så är det ingen skatt påbränslet även enligt tidigare lagar, men det är vid värmeproduktion som skatten påförs. Vid samproduktionav både el och värme erhålls en viss skattelättnad även för den del av bränslet som åtgår förvärmeproduktion. Denna skattelättnad är baserad på hur mycket el som produceras i förhållande tillhur mycket bränsleeffekt som tillförs. Detta förhållande kallas elverkningsgrad. Skattelättnader erhållsfrån att elverkningsgraden är 5%. Fr.o.m. 5% elverkningsgrad så ges befrielse från 100% av energiskattenoch 19% av koldioxidskatten (CO 2-skatten). Vid högre elverkningsgrad minskas koldioxidskattenmed sex gånger det antal procentenheter som verkningsgraden överstiger 5% till dess den uppgår till15%. Som mest ges befrielse från 79% av CO 2-skatten. Se hur skatten förändras per ton hushållsavfall iförhållande till elverkningsgraden i figur 1. [4][kr/tonhushållsavfall]5004504003503002502001501005000% 5% 10% 15% 20% 25%ElverkningsgradFigur 1:Förbränningsskatt på hushållsavfall som funktion av elverkningsgradFörbränningsskatten är därför ett av incitamenten till att öka elverkningsgraden vid anläggningar somredan producerar el.7

En metodisk genomgång av möjliga åtgärder för att öka elproduktionen har tidigare gjorts bland annatinom Värmeforskprojektet ”Mer El!” [1]. Metodik och resultat från detta arbete har i denna rapportefter viss omarbetning tillämpats för avfallsförbränningsanläggningar.2. Syfte och målsättningSyftet med projektet var att applicera och anpassa framtagen analysmetodik i Värmeforskrapportnr.985 på två avfallsanläggningar och se om det är en bra metod att identifiera lönsamma elproduktionshöjandeåtgärder även för avfallsanläggningar. Målsättningen var att ge en handledning till ochvisa på en arbetsgång för andra avfallsanläggningar som vill öka sin elproduktion.3. Åtgärder för högre elproduktionInom Värmeforsk har många rapporter gjorts där frågor för elproduktionshöjande åtgärder har utretts.Några av de rapporter som kan vara aktuella för frågor som berörs i denna rapport är listade ireferens [1].Vi kan dela in anläggningen och dess verksamhet i olika områden för var elproduktionshöjande åtgärderkan vara aktuella. Dessa områden är:• Turbin/generator• Matarvatten- och ångsystem• Anläggningskonstruktion• Övriga system• Förbränningskemi• BränslefrågorEn checklista har tagits fram för att kunna användas vid anläggningsgenomgångar för elproduktionshöjandeåtgärder. Grunden för denna checklista gjordes i Värmeforskprojektet [1] men har justeratsför att passa avfallsanläggningar, se Bilaga I. I nedanstående kapitel, 3.1-3.6, resoneras runt de olikapunkterna för att ge en ledtråd till vad man skall tänka på. Alla anläggningar är olika varför det integår att ta en generell lista utan varje anläggning får resonera igenom vad som gäller för den.3.1 Turbin/generatorEn turbin skall såklart ha så hög verkningsgrad som möjligt men ibland fungerar inte det. Historisktsett har det inte varit så viktigt med elverkningsgrad varmed många turbiner kanske inte är anpassadetill den drift som är i anläggningen. Turbinen har kanske låg verkningsgrad p.g.a. att den inte får optimalttryck eller temperatur på ångan eller inte får tillräckligt med ånga. Turbinen kan också vara sliteneller igensatt. Den behöver renoveras/skovlas om eller tätas för att öka verkningsgraden.För att ha hög verkningsgrad på turbinen är det viktigt att kondensortrycket är lågt. Detta tryck styrsav framledningstemperaturen som således skall vara så låg som möjligt. Ett sätt att minska framled-8

ningstemperaturen från kondensorn är att lägga anläggningarna i serie om det finns fler pannor somgenererar fjärrvärme. Den elproducerande enheten läggs först i serien och sedan får de andra enheternata upp temperaturen till den nivå som kunderna önskar.3.2 Matarvatten- och ångsystemOftast är det i matarvatten- och ångsystemen som det finns flest åtgärder att göra för att öka elproduktionen.Ångsystemet skall hålla så höga ångdata (tryck och temperatur) som det är möjligt för att anpassa tillturbin. Om är pannan klassad för ett högre tryck är det en möjlighet för ökad elproduktion att uppgraderaturbinen (skovla om) eller köpa en ny turbin. Dessvärre är båda dessa åtgärder kostsamma ochdet blir oftast inte lönsamt.Ett sätt att öka effekten på pannan med bibehållen bränsleeffekt är att förvärma matarvattnet, antingeni en lågtryckförvärmare (före matarvattentanken) eller i en högtryckförvärmare (efter tanken), medavtappningsånga från turbin. Ångflödet genom turbinen ökar och den del av ångan som går som avtappningkyls inte ner till fjärrvärmetemperaturen. På detta sätt ökas elverkningsgraden (mer el medmindre värme för samma bränsleeffekt). Finns det andra värmekällor, t.ex. hetvatten, att förvärmamed så är det givetvis ännu bättre. Om turbinen är flödesbegränsad och inte kan ta större flöde menmarginalen för att elda mer finns, kan avtappningen istället tas direkt från domen.3.3 AnläggningskonstruktionEftersom avfall innehåller många ämnen som kan ge beläggningar och korrosion så är det viktigt attanläggningen är konstruerad för att klara av det så att onödig driftstopp kan undvikas. Om överhettartubernakorroderar onormalt så finns alternativet att byta tubmaterial eller skärma av tuberna så attde inte får ett så utsatt läge.Sotning av anläggningen är viktigt för att uppehålla värmeöverföringen. För lite/dålig sotning sätterigen anläggningen och för mycket sotning kan ge materialskador samtidigt som onödigt mycket sotånga(om ångsotning används) går åt. En optimering av sotningsintervall kan vara lämpligt. Läs mer iVärmeforsk rapporterna nr. 841 och 878.3.4 Övriga systemEn ackumulator kan både vara positiv och negativ för elverkningsgraden. Oftast laddas ackumulatornmed en hög temperatur vilket är negativt för elverkningsgraden. Se till att ladda den med så låg temperatursom möjligt. Genom att ha en ackumulator kan pannan gå på en högre last längre tider då variationeni värmebehov kan tas upp av ackumulatorn och el kan då produceras under en längre tid.För en hög elverkningsgrad är oftast en rökgaskondensor negativ, dels för att rökgaskondensorn tarbort värmeunderlag för elproduktion och dels för att en rökgaskondensor oftast läggs före turbinkondonsorni fjärrvärmekedjan. Detta innebär att när rökgaskondensorn går så får turbinkondensorn9

jobba mot ett högre tryck än om den inte går. Se jämförelsen med att lägga anläggningar seriellt i kapitel3.1.3.5 FörbränningskemiÄven om anläggningen är konstruerad för att hantera ett bränsle med många besvärliga ämnen såsomalkali, klor, svavel, zink, bly etc. så måste anläggningen köras på bästa sätt för att inte få problem. Enjämn luft och bränslefördelning är viktigt så att inte stråkbildning bildas. Vid dålig förbränning bildasämnen som lätt sätter sig på de värmeöverförande ytorna eller ger för höga emissioner. Beläggningarpå värmeöverförande ytor ger sämre värmeöverföring och kanske korrosion. Vid stråkbildning ellerförändrad flödesbild i pannan p.g.a. beläggningar så kan erosion uppstå. För en fluidbädd är det dessutomrisk för sintringar av bädd om luft-/bränslefördelningen inte är rätt.Vissa besvärliga bränslen kan behöva blandas med andra bränslen som kan utjämna besvärligheternaeller så kan additiv tillsättas för att ta bort dessa.3.6 BränslefrågorAvfall är ett mycket inhomogent bränsle. Beroende på förbränningsteknik, rost eller fluidbädd, krävsolika mycket upparbetning av bränslet före inmatning i pannan. För att få god förbränning med så liteemissioner som möjligt är en jämn bränsleinmatning av högsta vikt.En faktor som påverkar elverkningsgraden är om bränslet inte kan matas in jämnt så att maxlasteninte kan utnyttjas fullt ut. Marginaler måste läggas in för att inte överlasta pannan om för mycketbränsle eller för torrt material kommer in. Ojämn bränsletillförsel kan även ge sintringar (fluidbädd)och/eller beläggningar på värmeöverförande ytor som kan resultera i oplanerade stopp.4. Analysmetodik – Weighted Sum MethodEn allmänt vedertagen metod, ”Weighted Sum Method”, har i Värmeforskprojektet [1] använts förlämplighetsanalys. Denna metod är ett verktyg som används inom tillverkningsindustrin för att identifieraeffektiva åtgärder för att förbättra vissa prestanda i produktionsanläggningar. Metoden värderarvarje möjlig åtgärd, enligt ett antal kriterier, för att uppfylla ett givet tekniskt eller ekonomiskt mål. Idenna rapport skall metoden användas till att ta fram och prioritera åtgärder som gör att mer el kanproduceras i befintliga avfallseldade anläggningar genom att förbättra den tekniska prestandan.Metoden är beskriven i Värmeforskrapporten ”Mer el! Metodisk genomgång av befintliga anläggningar”.Kapitel 4.1-4.4 nedan är ett utdrag ur rapporten [1], delvis modifierat för att passa avfallsanläggningar.4.1 Poängsättning, viktning och kriterier [1]Metodiken innebär att varje åtgärds prestanda poängsätts d.v.s. hur väl den uppfyller det enskildakriteriet. Kriterierna är viktade mot varandra för att ge olika tyngd beroende på hur relevanta de ansesvara i analysen. Kriteriernas vikt och poängen för åtgärdens prestanda multipliceras och ger ett effek-10

tivitetstal. För varje åtgärd summeras effektivitetstalen vilket ger ett totalvärde på åtgärdens lämplighet.Totalvärdena för olika åtgärder kan sedan jämföras för att utvärdera vilken åtgärd som är lämpligastatt genomföra för att uppnå målet. Arbetsgången för metodiken beskrivs i detalj i kapitel 4.2.Poängsättning, viktning och framtagande av kriterier innefattar subjektiva bedömningar vilket understrykervikten av kvalitetssäkring för att lämplighetsanalysens utfall inte ska bli missvisande. Därförbör alltid denna analys utföras av personer med relevant expertkompetens, i detta fall energitekniskoch miljörelaterad. Kvalitetssäkring bör ske av en i projektet utomstående som innehar den kompetenssom krävs i det specifika fallet. I detta fall har kvalitetssäkringen utförts av projektets arbetsgrupp/referensgrupp.4.2 Arbetsgång för Weighted Sum Method [1]Detta kapitel syftar till att beskriva den numeriska metodiken bakom analysmetoden Weighted SumMethod. Arbetsgången för att ta fram den viktade summeringen sker enligt följande:1. Ta fram relevanta kriterier som bidrar till att uppfylla målet för åtgärderna;2. Väg varje kriterie på en skala från 1 till 3 (viktning);3. Poängsätt varje åtgärd på en skala från 0 till 5;4. Multiplicera kriteriets vikt med poängen för åtgärden till ett effektivitetstal;5. Summera effektivitetstalen för varje åtgärd till ett totalvärde;6. Tolka resultaten genom att jämföra de olika åtgärdernas totalvärden.Metoden illustreras i Tabell 1.Tabell 1:Metodik för utvärdering av olika åtgärders prestanda enligt “The Weighted SumMethod”. [1]ÅtgärdKriterie(lägst =1 3 = högst) Åtgärd A Åtgärd B Åtgärd C Åtgärd DKriterie 1 x3 a 1 b 1 c 1 d 1Kriterie 2 x2 a 2 b 2 c 2 d 2Kriterie 3 x1 a 3 b 3 c 3 d 3Kriterie 4 x2 a 4 b 4 c 4 d 4Totalvärde 3a 1+2a 2 +1a 3 +2a 413b 1+2b 2 +1b 3 +2b 4 3c 1+2c 2 +1c 3 +2c 4 3d 1+2d 2 +1d 3 +2d 41 Observera: (a1…..x) = poäng för Åtgärd A; (b1…..x) = poäng för Åtgärd B; (c1…..x) = poäng för Åtgärd C etc.Viktigt är att poängtera att om någon kriterie får betyget noll så ska den åtgärden förkastas.4.3 Exempel på kriterier och viktning för avfallsanläggningar [1]I detta avsnitt ges exempel på kriterier som kan ingå i en analys av förbättringsåtgärder för att öka denmängd el som produceras från en aktuell anläggning. Kriterierna är indelade i kategorierna teknik,miljö, ekonomi och organisation. Dessa kriterier ligger till grund för lämplighetsanalysen som utförs ide kommande avsnitten. Nedan ges exempel på kriterier som en anläggningsägare kan använda sig av11

vid en lämplighetsanalys för en specifik anläggning. Då lämplighetsanalysen utförs för en enskild anläggningbör anläggningsspecifika kriterier tas fram för ett mer effektivt resultat. Kriterier kan läggastill eller dras bort beroende på vad som är viktigt för just den anläggningen som utreds. T.ex. om storlekenpå investeringsbeloppet är viktigt så läggs denna kriterie till.För varje framtagen kriterie redovisas även dess viktning. En generell bedömning med utgångspunktfrån avfallsanläggningars allmänna förutsättningar har legat till grund för viktningen. Vid en anläggningsspecifiklämplighetsanalys bör anläggningsspecifika kriterier viktas efter de lokala förutsättningarna.Det som bedöms med hög vikt för en anläggning är inte säkert att det gäller för en annan.4.3.1 TeknikÖkad elproduktionEn ökad elproduktion från anläggningen kan ske på flera olika sätt t.ex.:• Ökning av totalverkningsgraden genom t.ex. att rökgaserna kan kylas mer i matarvattenekonomisern.• Elverkningsgraden höjs på bekostnad av värmeverkningsgraden d.v.s. totalverkningsgradenhålls konstant. För detta fall avses framförallt prestandaförbättringar i matarvatten/turbinkretsen.• Anläggningens maximala effekt kan höjas med bibehållen elverkningsgrad.• Anläggningens tillgänglighet ökar• Anläggningens driftsperiod ökar genom exempelvis ökat värmeunderlag• Turbinens verkningsgrad kan höjas genom att sänka framledningstemperaturen på fjärrvärmenätet.Åtgärderna för att öka elproduktionen kan vara komplexa och kostnadskrävande men ger under vissaförutsättningar god utdelning. Vikt: 3Ökad livslängdVissa åtgärder har baksidan av att livslängden för komponenter eller system minskar. För att kommatillrätta med detta kan åtgärder vara att öka kvaliteten på materialen och/eller ändra systemutformningenså att livslängden för systemet kan förbättras och på så sätt ge en högre tillgänglighet. Vikt: 2StorlekÅtgärden kan kräva att anläggningsägaren måste upplåta mer eller mindre stort utrymme. Det kangälla möjlig lagringsyta för bränsle. Detta kriterie hänger till viss del ihop med ekonomi då det oftasthandlar om ekonomi att få yta. Dock bör kriteriet ändå utvärderas som en relevant aspekt eftersomanläggningsytor bör utnyttjas optimalt. Vikt: 1Här kanske en anläggning som är väldigt trång lägger större vikt på denna kriterie än vad vi gjort idenna utredning.12

4.3.2 MiljöMiljöpåverkanVid vissa typer av prestandaökningar sker ofta en påverkan på miljöprestanda t.ex. i form av en förhöjningav CO. Detta kan dock i vissa fall åtgärdas med olika metoder. Det är viktigt att ökningen aveluttaget inte sker på bekostnad av miljön. Vikt: 24.3.3 EkonomiInvesteringInvesteringskostnaden för olika åtgärder kan variera i hög grad. Det kan röra sig om en stor investeringi ny och komplicerad teknik eller en lite mindre som innebär att hanteringen av bränslen förändras.Eftersom allt detta handlar om ekonomin är åtgärden mycket relevant. Vikt: 3Drift- och underhållskostnaderDetta kriterie tar hänsyn till kostnader för driften, det löpande arbetet kring en åtgärd samt eventuellaunderhållskostnader. Det kan t.ex. handla om ökad ångsotning eller ökat behov av driftpersonal. Eftersomallt detta handlar om ekonomin är åtgärden mycket relevant. Vikt: 34.3.4 OrganisatoriskaKomplexitetMed komplexitet avses hur pass användarvänlig åtgärden är för driftspersonalen. Det kan vara så attpersonalen på plats inte har någon vana eller utbildning för att kunna utföra åtgärderna om de är nyaoch/eller komplexa. Inskolning och träning kan behövas innan åtgärden genomförs. Att personalenredan i ett inledningsskede kan hantera och driva de nya åtgärderna innebär en enklare implementering,mindre kostnader för åtgärden och en säkrare drift. I komplexiteten ska även hänsyn tas till omåtgärden medför merarbete för personalen. Vikt: 1ArbetsmiljöKriteriet för arbetsmiljö innefattar den förändring i arbetsmiljö som åtgärden innebär. Användning avnya bränslen, annan hantering av bränslen eller nya tekniker kan medföra förändrade rutiner eller nyaarbetsmoment. En god arbetsmiljö är ett lagkrav och ska i alla avseenden värderas högt för att inteäventyra driftspersonalens hälsa. Vikt: 34.4 Poängsättning av åtgärder [1]Detta kapitel redovisar de resonemang som ligger till grund för poängsättningen vid bedömning avförbättringsåtgärderna enligt de framtagna förslagen på kriterier i avsnitt 4.3.4.4.1 TeknikÖkad elproduktion: Ökning i elproduktion på årsbasis (MWh). Produktionsökningen från den åtgärdsom ger störst potential för ökning av elproduktionen får betyg (5). Övriga åtgärder normerasmot denna åtgärd enligt följande betygskala:13

(0) 0 % av maximal ökning (d.v.s. betyg (5))(1) Upp till 10 % av (5)(2) Upp till 30 % av (5)(3) Upp till 60 % av (5)(4) Upp till 80 % av (5)(5) >80 % av maximal potentiell produktionsökning från enskild åtgärdÖkad livslängd: Åtgärden ger:(1) Avsevärt kortare livslängd än dagens system(2) Något kortare än dagens system(3) Samma som dagens system(4) Något längre än dagens system(5) Avsevärt längre än dagens systemVärderingen av livslängdens påverkan gäller för hela systemet och inte för en ny enskild komponent.Storlek:(1) Åtgärden kräver nytt stort utrymme i eller utanför anläggningen(2) Kräver omfattande omplacering av befintligt utrymme eller mindre nytt utrymme(3) Kräver en del omplacering av befintligt utrymme(4) Kräver något utrymme(5) Kräver försumbart utrymme.4.4.2 MiljöMiljöpåverkan:(0) Miljötillstånd eller andra miljöregler klaras ej trots kompletterande åtgärd(1) Med kompletterande åtgärd klaras miljötillstånd eller andra miljöregler(2) Miljöprestanda försämras men tillstånd och lagar kan innehållas(3) Ingen miljöpåverkan(4) Något förbättrad miljöpåverkan(5) Avsevärd miljöförbättringBetygsättningen ska kopplas till relativ miljöprestanda. Gäller miljöprestanda ”innanför staketet” ochinte globala utsläpp såsom CO 2.4.4.3 EkonomiInvesteringskostnad: Investeringen kopplas till rak återbetalningstid. Denna definieras som investeringen/(intäktsökning-driftkostnadsökning)för respektive åtgärd, finansiella kostnader medtas intei kostnaderna. De ökade kostnaderna kan i vissa fall vara relativt svårbedömda och återbetalningstidenkommer att vara en grov indikation på lönsamheten. Betygen sätts enligt följande:14

(0) Ingen eller orimlig återbetalningstid;(1) Normal återbetalningstid plus 4 år eller mer(2) Normal återbetalningstid plus 1 men under 4 år(3) Normal återbetalningstid för anläggningen(4) Normal återbetalningstid minus 1 år(5) Mer än 1 år mindre än normal återbetalningstid.Vad normal återbetalningstid motsvarar för respektive åtgärd avgör anläggsägaren. Åtgärder som ejhar någon investeringskostnad får betyget 5.Drift- och underhållskostnader:(0) Högre än elintäkten(1) Samma som elintäkten(3) Hälften av elintäkten(5) FörsumbarFör att underlätta betygsättningen för drift- och underhållskostnaden har betygen 2 och 4 tagits bort,då detta är en svåruppskattad post.4.4.4 OrganisationKomplexitet:(1) Åtgärden innebär mycket stora förändringar i arbetet och/eller kräver omfattande utbildning avpersonalen(2) Stora förändringar och/eller utbildning(3) Några förändringar och/eller utbildning(4) Få förändringar och/eller lite utbildning(5) Inga förändringar och/eller ingen utbildning alt. förenklad komplexitetArbetsmiljö:(1) Åtgärden innebär mycket stor ökning av riskerna i arbetet med t.ex. kemikalier och avfallshantering(2) Stor ökning av riskerna(3) Oförändrade förhållanden(4) Minskning av riskerna(5) Stor minskning av riskerna5. ProjektutförandeEftersom detta projekt är en direkt följd av Värmeforskprojektet ”Mer el! En metodisk genomgång avanläggningar” [1], så har arbetet lagts upp på samma sätt.Metodiken har studerats och applicerats på två anläggningar; E.ONs anläggning i Norrköping ochRenovas anläggning i Göteborg.15

Arbetsgången är hämtad ur [1] och följande text är ett utdrag därifrån med vissa kompletteringar föratt passa detta projekt:Den använda metodiken är en del i ett stort, omfattande och mer eller mindre kontinuerligt arbete påanläggningar. Metodiken är gjord så att de åtgärder som är värda att studera vidare i förstudier skakunna prioriteras. Det är viktigt att projektgruppen bemannas med tekniskt kunniga personer inomflera olika kompetenser som t.ex. bränsle och bränslehantering, förbränning och emissioner, ångcykeloch turbin samt fjärrvärmesystemet.Arbetet genomförs enligt följande steg nedan:1. Genomgång av ett antal scenario, ”brain storming”.2. Kontroll i checklista, se Bilaga I.3. Genomräkning av alla åtgärder för mer el som har identifierats så att de kan betygsättas enligtovan (kapitel 4.4).4. Betygsättning och sammanräkning av alla åtgärder.5. Rimlighetsbedömning av utfallet, eventuell justering av modellen och ny sammanställning.6. Fördjupade förstudier för de mest intressanta projekten.7. Ny utvärdering och beslutsunderlag.Under punkt 1 ovan ska diskussionen vara av typen ”brain storming”. Inga idéer får förkastas ellerkritiseras. Genomgången leds lämpligen av en person som har förmågan att sammanfatta vilda idéertill rubriker. När idéerna ebbar ut görs en genomgång av checklistan enligt punkt 2. Efter den förstagenomgången kommer det stora arbetet med att räkna fram underlag för betygsättning enligt punkt 3.Lämpligen görs detta av de personer som var aktiva under ”brain stormingen”. I detta skede är detviktigt att alla åtgärden får samma detaljeringsgrad i beräkningen. Det finns ingen anledning att gå fördjupt i detta steg. När alla åtgärder är beräknade görs betygsättningen enligt 4. Denna ska ske gemensamti samma projektgrupp som ovan för att få en liktydig bedömning. När betygen är satta så fallerprioriteringslistan ut. Som kvalitetssäkring görs en rimlighetsbedömning enligt 5. Denna kvalitetssäkringkan med fördel utföras av en person utanför projektgruppen som har relevant kompetens ochanläggningskännedom. Efter detta arbete har ett antal projekt prioriterats fram och det är dags för attgå vidare med förstudier enligt 6. Jobbet med att optimera anläggningen pågår ständigt och engenomgång enligt metodiken kan rimligen ske en gång per år enligt 7.Inom detta projekt har utvärderingar gjorts enligt ovan t.o.m. punkt 5 för de två kraftvärmeanläggningarsom beskrivs i kapitel 6.Punkt 1, s.k. ”brain storming”, är en viktigt punkt för att resultatet skall bli bra. Deltagarna i dennagenomgång skall ha olika erfarenhet och kompetens om anläggningen för att få så många infallsvinklarsom möjligt.16

6. Anläggningsbeskrivningar6.1 E.On Värme Norrköping, HändelöverkenKraftvärmeverket Händelö i Norrköping eldar avfall i en av deras 6 pannor. Avfallspannan, panna 14,är separerad från de andra anläggningarna och är en CFB panna på 75 MW med 65 bar/470 °C ångdatasom togs i drift 2002. Ångdata är förhållandevis höga för att vara en avfallseldad anläggning och detberor på att det fanns en gammal turbin på verket som användes till denna anläggning. Av ångan somproduceras i pannan går en del som processånga (ca 19 MW) till ångkund. Den största delen av ångflödetgår till turbinen som ger 11 MW el och 40 MW fjärrvärme maximalt. Resterande ånga går tillhjälpånga, ca 5 MW. Turbinen är för liten för att ta hand om hela ångflödet, varför det inte finns intresseför att minska ev. avtappningsflöden eller dra ner på hjälpånga. Den processånga som användsstryps till 16 bar(e) och levereras därefter till kund. Se förenklad processbild över ång- och matarvattensystemetför panna 14.65 bar/470 °CP1475 MW11 bar G12El 11 MW16 barHjälpånga5 MWÅngkundProcessånga 19 MWFjärrvärme40 MWFigur 2:Förenklad bild av ång-/mavasystemet för P14 på HändelöDet finns planer på att bygga en systerpanna till panna 14 då det kommit förfrågningar från fler kunderpå ångleverans. Med ytterligare en panna och fler processkunder kan en ny mottrycksturbin (16bar) byggas, vilket innebär att den gamla befintliga turbinen inte kommer att användas. Gränsdragningmellan de olika pannorna se nedan i figur 3.17

P1575 MWP1475 MWP15 RGKG13G13G12GDK3ÅngkundDK2P15 ProjektetPanna+RGKP15 projektetTurbin+ anslutn. Bef.Befintlig + utökning AgroetanolFigur 3:Framtidsscenario för ny avfallspanna på Händelö6.2 Renova AB, SävenäsverketAvfallskraftvärmeverket i Sävenäs har tre avfallseldade rosterpannor [5]:• Ugn 1, togs i drift 2001 och har en panneffekt av 45 MW. Avfallskapaciteten är 15 ton avfall/hvid 10,9 MJ/kg. Ångproduktionen är 54,7 ton/h överhettad ånga vid 40 bar/400 °C.• Ugn 4 och ugn 5 togs i drift 1994/1995 och har en panneffekt på vardera 56 MW. Avfallskapacietetär på vardera 22 ton/h vid 10,4 MJ/kg. Ångproduktionen i varje ugn är 73 ton/h överhettadånga vid 40 bar/400 °C.Ånga från alla tre ugnar går till en gemensam ångturbin med generator och mottryckskondensor. Maximaleffekt från turbinpaketet är 37 MWel och 135-150 MW värme när alla tre pannorna går på fullast.Avtappningsånga tas ut i två steg, 10 bar(ö) (som stryps ner till 7 bar(ö)) och 3,5 bar(ö). Denna avtappningsångaanvänds bl.a. till absorptionsvärmepumparna, rökgasåtervärmarna och luftförvärmareni panna 1. En principbild av anläggningen visas i figur 4. Principen är likartad för samtliga ugnaräven om utformningen är något olika för ugn 1 jämfört med med ugn 4 och ugn 5.18

Figur 4:Processbeskrivning avfallskraftvärmeverket på Sävenäs, Renova AB7. Elproduktionshöjande åtgärder7.1 BeräkningsförutsättningarI beräkningarna har ett elpris på 300 SEK/MWh och ett elcertifikatpris på 200 SEK/MWh använts.Ett fjärrvärmepris på 110 SEK/MWh har använts.7.2 E.On Värme Norrköping, HändelöverkenEftersom det inte går att få ut mer ur turbinen så hjälper det inte att spara in på ånga eller att öka ångtemperatureller något sådant för att producera mera el. Det krävs större ingrepp såsom en ny turbineller ombyggnad av turbin. Följande förslag skulle kunna tänkas för att öka elproduktionen från P14:• Ny mottryckturbin med ett slutsteg på 16 bar.• Omskovling av befintlig turbin.7.2.1 BeräkningsförutsättningarPanna 14 har ca 7800 drifttimmar per år, vilket blir ca 6900 ekvivalenta fullasttimmar. Anläggningenfår elcertifikat för 25 % av industriavfallet. Bränslemixen består ungefär av 40 % industriavfall. Bränsletsom används till processångan räknas av innan beräkning av elverkningsgrad för avfallsskattengörs. Elverkningsgraden är ca 17% för befintligt system.19

7.2.2 Ny mottrycksturbinDen del av ångan som går som processånga och som hjälpånga stryps från 66 bar ner till 17 respektive11 bar(a) i befintligt system. Genom att installera en mottryckturbin skulle el kunna produceras iställetför att energin stryps bort.7.2.2.1 BeräkningarVid fullast är det 24 MW som går som processånga och hjälpånga. Vi räknar med att denna ånga gårgenom en mottryckturbin. Följande data erhålls:Ångflöde till turbinÅngdata till turbinGenererad effekt fr generatornElproduktion per årVärde31 ton/h470 °C/ 66 bar(a)2,1 MW14,3 GWh4,4 MSEK/årSe Bilaga II för mer detaljer runt processberäkningen.7.2.2.2 Ökad elproduktionÅtgärden ökar elproduktionen med 2,1 MW, vilket blir ca 14 GWh per år. Den ökade elproduktionenpåverkar dock inte avfallsskatten då bränslet till processånga inte räknas med vid beräkning av elverkningsgradenvid bestämning av avfallsskatten. Elproduktionen ökar dock väsentligt och ger betyg 5.7.2.2.3 Ökad livslängdEn ny turbin förkortar inte livslängden men den förlänger inte heller hela cykeln så det blir oförändradlivslängd dvs. betyg 3.7.2.2.4 StorlekDet krävs ett nytt stort utrymme för turbinpaketet vilket ger betyg 1.7.2.2.5 Minskad miljöpåverkanÅtgärden påverkar inte miljön, betyg 3.7.2.2.6 InvesteringskostnadEn ny mottrycksturbin på ca 2,1 MW med dess system kostar ca 20 MSEK. Kostnader för byggnad ochlite kringkostnader tillkommer så totalt blir investeringskostnaden ca 25 MSEK. Med en elproduktionav drygt 14 GWh per år erhålls en återbetalningstid (rak payoff) på under 6 år, betyg 5.7.2.2.7 Drift och underhållskostnadDrift- och underhållskostnaden ökar jämfört med dagens drift eftersom det är en ny komponent somkommer till men den är försumbar del av elintäkten, betyg 5.7.2.2.8 KomplexitetEn helt ny komponent med dess system ger en mer komplex anläggning med några förändringar avarbetet för personalen, betyg 3.20

7.2.2.9 ArbetsmiljöDet är samma risker med denna turbin som med den andra turbinen så arbetsmiljön påverkas inte,betyg 3.7.2.3 Omskovling av turbinDenna åtgärd har nyligen utretts på Händelö. För att det skall löna sig att uppgradera turbinen så måstegeneratorn klara av att ta emot mera ström. Generatorn är nyligen uppgraderad och klarar 11 MWistället för 10 MW som tidigare. För att kunna öka ytterligare så måste generatorn bytas vilket inte ärrimligt. Det innebär att byta hela turbinpaketet. Av denna orsak utreds inte denna åtgärd något merautan den får en nolla i poäng, se tabell 2.7.2.4 Sammanställning av åtgärder för högre elproduktionTabell 2:Sammanställning av åtgärder föreslagna för HändelöKriterierÖkad elproduktion[MWh/år]Relativökning[%]ÖkadelproduktionStorlekÖkadlivslängdMiljöpåverkanInvesteringskostnadDoUkostnadKomplexitetArbetsmiljöTotaltVikt 3 3 1 2 3 3 1 3Ny mottrycksturbinOmskovlingav befintligturbin14 300 19% 5 3 1 3 5 5 3 3 730 0Eftersom endast en åtgärd utreddes så är värderingsmodellen överflödig. Det kan dock sägas att byggaen ny mottryckturbin för processångan är en mycket lönsam åtgärd som ger drygt 14 GWh/år mer elmed en rak pay-off tid på under 6 år.7.3 Renova AB, SävenäsverketFör att öka elproduktionen i befintligt system finns några olika förslag till åtgärder. Pannorna går idagpå full effekt och det går inte att öka ångproduktionen. Avtappningsånga på 7 bar(ö) och 3,5 bar(ö)nivå används inom anläggningen för förvärmning av olika strömmar och som tryckhållning för olikasystem. Ökad elproduktion erhålls vid ökat ångflöde genom turbinen och att den ånga som tappas avtappas av på så låg nivå som möjligt. Detta innebär att så långt som möjligt bör hetvatten användas förvärmeväxling istället för 3,5 bars ånga. I de fall ånga krävs så bör 3,5 bars ånga användas i möjligastemån istället för 7 bars ånga.Följande förslag har tagits fram på möjliga elproduktionshöjande åtgärder:1. Minska framledningstemperaturen. Fjärrvärmeväxlaren växlas mot framledning istället för retur.2. Byt 3,5 bars ånga mot hetvatten i rökgasåtervärmaren.3. Byt från 7 bar till 3,5 bars ånga i luftförvärmaren till panna 1.4. Byt 3,5 bars ånga mot hetvatten i lågtrycksförvärmaren (LTFV)21

Andra förslag har kommit på tal men har inte utretts vidare i detta projekt. Vissa har redan tidigarevisat sig inte vara lönsamma eller tekniskt möjliga.• All oljeförvärmning görs med 3,5 bar ånga. Delar av ångan skulle kunna bytas mothetvatten. Det är dock väldigt lite som används (ej kontinuerlig drift) och viss uppvärmningsker med elkablar. Finns ej någon mätning på hur mycket som går åt.• Bygg om turbin med nya skovlar. Om det blir ny panna. Exjobb redan gjort som visadepå att det inte var lönsamt [6].• Optimera styrning• Styrning av primärluftförvärmaren mot bränslets värmevärde7.3.1 BeräkningsförutsättningarI beräkningarna har elcertifikat använts för 25 % av bränslet.Ekvivalenta fullasttimmar för anläggningen är 7400 h. Panna 1 går lite mer än panna 4 och 5 och förden är ekvivalenta fullasttimmar 7800 h.Elverkningsgrad för anläggningen är ca 16%.Fjärrvärmetemperaturerna varierar under året och för de olika temperaturnivåerna ges olika el- ochvärmeproduktion. En modell [11] över Sävenäsverket har använts och i beräkningarna har ett grundfallför tre olika temperaturkombinationer använts, se tabell 3.Tabell 3El- och värmeproduktion vid olika fjärrvärmetemperaturer för befintlig anläggning vidfullast på alla tre pannorGrundfall A Grundfall B Grundfall CReturtemp till turbin [°C] 38 45 52Framledningstemp från turbinkondensorn [°C] 80 90 100Kondensortryck [bara] 0,52 0,8 1,1Elproduktion [MW] 33,7 32,2 30,8Värmeproduktion [MW] 146,9 144,8 142,9Drifttid andel per år [%] 10 80 107.3.2 Fjärrvärmeväxlare flyttad från returledning till framledningGenom att växla hetvatten mot framledning istället för returledning i fjärrvärmenätet så skulle turbinenkunna gå mot ett lägre kondensortryck och på så sätt generera mer el. I figur 5 är inritat förslagmed svarta pilar i svart ring.En komplikation i sammanhanget är att hela fjärrvärmesystemet är avsäkrat mot max 120 °C, vilketinnebär att ingen del kan gå över 120 °C. På detta vis måste troligtvis returledningsvatten schuntas in iframledningen för att inte överstiga 120 °C på den delström som går till växlaren, se inritat förslag påförenklad skiss nedan i figur 5 (inom svart ring).22

Figur 5:Schematisk skiss över flödena i Renovas system med inritade nya kopplingar mot fjärrvärmenätet(inom svart ring)7.3.2.1 BeräkningarRökgaser kyls ner av ett hetvattensystem som i sin tur växlas mot fjärrvärmevatten. Alla tre pannornagår mot samma hetvattensystem. När pannorna går på fullast så finns drygt 9 MW för värmning avannat media. En tredjedel av denna effekt används till att värma spädvatten, d.v.s. ca 6 MW finns tillgängligtför växling med fjärrvärmenätet.Idag tas en delström från returledningen på fjärrvärmenätet och växlar mot hetvattnet som värmerfjärrvärmevattnet från 60°C till ca 93°C. På hela fjärrvärmeflödet blir denna temperaturökning ca 2°C.Denna temperaturökning skulle vara bättre att få efter turbinen då en lägre temperatur från turbin(kondensorn kan gå mot ett lägre mottryck) ger mer el.Förslaget innebär att hetvattnet istället växlas mot framledningsvattnet. Det finns dock en begränsninghär då vattnet ingenstans får överstiga 120 °C. Därför kommer det troligtvis inte att gå att bara växlaenbart mot framledningen utan det kommer att behöva schuntas in från returledningen, om inte störredelen av hela fjärrvärmeflödet kan gå genom växlaren.23

Resultatet av förändringen ger en ungefärlig elproduktionsökning på 280 kW som snitt över året, setabell 4.Tabell 4Resultat vid förändring av att växla mot framledning istället för returledningFall A Fall B Fall CReturtemp till turbin [°C] 38 45 52Framledningstemp från turbinkondensor [°C] 78,3 88,1 97,9Framledningstemp ut till kund [°C] 80 90 100Kondensortryck [bara] 0,49 0,7 1,0Elproduktion [MW] 33,9 32,5 31,1Elproduktionshöjning [kW] 250 280 310Värmeproduktion [MW] 146,6 144,5 142,5Drifttid andel per år [%] 10 80 107.3.2.2 Ökad elproduktionÅtgärden ökar elproduktionen med 2072 MWh/år. Betyg 3.7.3.2.3 Ökad livslängdEn ökning av den högsta vattentemperaturen från 90 °C till 120 °C borde inte påverka materialet iväxlaren då hetvattnet är 140 °C när det går in. Åtgärden bedöms inte påverka livslängden, betyg 3.7.3.2.4 StorlekDet krävs vissa rördragningar för att värmeväxla framledning istället för returledning, vilket kräverviss omplacering av befintligt utrymme. Troligtvis behövs även mer yta som kräver ett mindre nyttutrymme, betyg 2.7.3.2.5 Minskad miljöpåverkanÅtgärden påverkar inte miljön, betyg 3.7.3.2.6 InvesteringskostnadEn mindre investeringskostnad i form av projektering och rördragning krävs. Ny/ytterligare värmeväxlarytaoch reglerventiler behövs också. Total investering uppskattas till ca 4 MSEK. Rak pay-off gerknappt 6 års avskrivning och ger betyg 5.7.3.2.7 Drift och underhållskostnadÅtgärden bedöms inte påverka drift och underhållskostnaden nämnvärt, betyg 3.7.3.2.8 KomplexitetSystemet blir lite mer komplext än tidigare då returvatten kommer att schuntas in i framledningen,betyg 3.7.3.2.9 ArbetsmiljöÅtgärden påverkar inte arbetsmiljön, betyg 3.24

7.3.3 Byte av 3,5 bar ånga till hetvatten i rökgasåtervärmarenRökgasåtervärmaren i rökgasreningen värms med 3,5 bar ånga idag men skulle kunna värmas medhetvatten istället. Den ånga som frigörs kan då gå hela vägen genom turbinen och producera extra el.7.3.3.1 BeräkningarNär pannorna går på fullast kräver rökgasåtervärmaren ca 5,2 ton ånga i timmen för att värma rökgasenfrån ca 40 till 70 °C. Den kräver ca 3,5 MW effekt och i hetvattnet finns ca 6 MW, se kapitel 7.3.2.1.Tabell 5Resultat vid förändring av att byta 3,5 bars ånga till hetvatten i rökgasåtervärmarenFall A Fall B Fall CReturtemp till turbin [°C] 38 45 52Framledningstemp ut till kund [°C] 80 90 100Kondensortryck [bara] 0,52 0,8 1,1Elproduktion [MW] 34,1 32,6 31,0Elproduktionshöjning [kW] 260 330 390Värmeproduktion [MW] 146,8 144,5 142,6Drifttid andel per år [%] 10 80 10Elproduktionshöjningen blir ca 330 kW.7.3.3.2 Ökad elproduktionÅtgärden ökar elproduktionen 2435 MWh/år, betyg 3.7.3.3.3 Ökad livslängdLivslängden påverkas inte nämnvärt av denna åtgärd, betyg 3.7.3.3.4 StorlekDet krävs nya rördragningar från hetvattensystemet. Dessa rör är mer volyminösa än ång- och kondensatledningarnafrån 3,5 bars systemet. Växlarna får bytas ut men kan placeras på samma plats sombefintliga växlare finns. Viss omplacering av befintligt utrymme och mindre nytt utrymme krävs, betyg2.7.3.3.5 Minskad miljöpåverkanÅtgärden påverkar inte miljön, betyg 3.7.3.3.6 InvesteringskostnadÅtgärden kräver nya ledningar från hetvattensidan, nya växlare med ny reglering. Dessutom behövspumpar till hetvattensidan. Med projektering så hamnar vi på ca 6 MSEK, vilket ger en återbetalningstidpå ca 7 år. Betyg 5.7.3.3.7 Drift och underhållskostnadÅtgärden beräknas inte påverka drift- och underhållskostnaden, betyg 5.25

7.3.3.8 KomplexitetVärmning med hetvatten jämfört med lågtrycksånga ger en något större komplexitet för hetvattensystemetmed lite mer styrning på hetvattensystemet. Detta innebär få förändringar och lite utbildning,betyg 4.7.3.3.9 Arbetsmiljö7.3.3.10 Arbetsmiljön påverkas inte, betyg 3.7.3.4 Byte av 7 bar ånga till 3,5 bar ånga i luftförvärmaren för panna 1Luftförvärmaren till panna 1 använder idag 7 bars ånga för luftförvärmning men skulle kunna använda3,5 bars ånga istället. Då kan ångan gå fler steg genom turbinen och ge mer el. Det kan finnas driftfalldär det inte finns tillräcklig mängd 3,5 bars ånga tillgänglig. Detta måste undersökas i ett senare skede.7.3.4.1 BeräkningarLuftförvärmningen är inte styrd utan det tillförs lika mycket ånga hela tiden. Idag används ca 2 ton 7bars ånga i timmen för att värma luften från ca 20 till 100 °C. Den effekt som krävs är ca 1300 kW.Tabell 6Resultat vid förändring av att byta 7 bars ånga till 3,5 bars ånga i luftförvärmaren tillpanna 1.Fall A Fall B Fall CReturtemp till turbin [°C] 38 45 52Framledningstemp ut till kund [°C] 80 90 100Kondensortryck [bara] 0,52 0,8 1,1Elproduktion [MW] 33,8 32,3 30,9Elproduktionshöjning [kW] 110 110 100Värmeproduktion [MW] 146,8 144,7 142,8Drifttid andel per år [%] 10 80 10Vi använder 3,5 bars ånga istället vilket innebär att turbinen kan producera ca 110 kW till.7.3.4.2 Ökad elproduktionÅtgärden ger ökad elproduktion med 850 MWh/år. Betyg 2.7.3.4.3 Ökad livslängdÅtgärden påverkar inte livslängden, betyg 3.7.3.4.4 StorlekDet krävs vissa rördragningar för att byta 7 bar ånga till 3,5 bar ånga i panna 1 luftförvärmare, vilketkräver viss omplacering av befintligt utrymme, betyg 3.7.3.4.5 Minskad miljöpåverkanÅtgärden påverkar inte miljön, betyg 3.26

7.3.4.6 InvesteringskostnadÅtgärden kräver en liten investering för att dra om ledningar och projektera ombyggnaden. Kostnadenbedöms till ca 0,6 MSEK vilket ger en återbetalningstid på ca 3 år, betyg 5.7.3.4.7 Drift och underhållskostnadKostnaden anses försumbar, betyg 5.7.3.4.8 KomplexitetDet blir ingen förändring i komplexitet då det är ånga i båda fall, betyg 5.7.3.4.9 ArbetsmiljöÅtgärden påverkar inte arbetsmiljön, betyg 3.7.3.5 Byte av 3,5 bar ånga till hetvatten i lågtrycksförvärmarenLågtryckförvärmaren använder idag 3,5 bars ånga för att se till att matarvattentanken får 130°C-igtvatten. Denna ånga kan bytas mot hetvatten i många av driftfallen. Möjligheten till att använda 3,5bars ånga till förvärmaren skall finnas kvar för att kunna klara alla driftfall. Matarvattentanken tryckhållsmed 7 bars ånga.7.3.5.1 BeräkningarIdag används knappt 8,5 ton 3,5 bars ånga i timmen. Den effekt som behövs är ca 5,6 MW.Tabell 7Resultat vid förändring av att byta 3,5 bars ånga till hetvatten i lågtrycksförvärmarenFall A Fall B Fall CReturtemp till turbin [°C] 38 45 52Framledningstemp ut till kund [°C] 80 90 100Kondensortryck [bara] 0,52 0,8 1,1Elproduktion [MW] 34,5 32,8 31,1Elproduktionshöjning [kW] 840 560 320Värmeproduktion [MW] 146,0 144,3 142,5Drifttid andel per år [%] 10 80 10Vi använder hetvatten istället vilket innebär att turbinen kan producera ca 560 kW till.7.3.5.2 Ökad elproduktionÅtgärden ger ökad elproduktion med 4174 MWh/år. Betyg 5.7.3.5.3 Ökad livslängdÅtgärden påverkar inte livslängden, betyg 3.7.3.5.4 StorlekDet krävs nya rördragningar från hetvattensystemet och förvärmaren måste kanske ha mera yta, vilketkräver viss omplacering av befintligt utrymme samt nytt mindre utrymme, betyg 2.27

7.3.5.5 Minskad miljöpåverkanÅtgärden påverkar inte miljön, betyg 3.7.3.5.6 InvesteringskostnadÅtgärden kräver en investering för att dra om ledningar och projektera ombyggnaden samt eventuellny yta för att klara samma förvärmning som med ånga. Kostnaden bedöms till ca 2 MSEK vilket ger enåterbetalningstid på ca 2 år, betyg 5.7.3.5.7 Drift och underhållskostnadKostnaden anses försumbar, betyg 5.7.3.5.8 KomplexitetVärmning med hetvatten jämfört med lågtrycksånga ger en något större komplexitet för hetvattensystemetmed lite mer styrning på hetvattensystemet. Detta innebär få förändringar och lite utbildning,betyg 4.7.3.5.9 ArbetsmiljöÅtgärden påverkar inte arbetsmiljön, betyg 3.7.3.6 Sammanställning av åtgärder för högre elproduktionTabell 8:Sammanställning av åtgärder föreslagna för RenovaKriterierÖkad elproduktion[MWh/år]Relativökning[%]ÖkadelproduktionStorlekÖkadlivslängdMiljöpåverkanInvesteringskostnadDoUkostnadKomplexitetArbetsmiljöTotaltVikt 3 3 1 2 3 3 1 3Hetvatten iLTFVHetvatten irökgasåtervärmaren3,5 bar ånga iP1 lufoSänkt framledningstemperatur4 173 1,5% 5 3 2 3 5 5 4 3 752 435 0,9% 3 3 2 3 5 5 4 3 69850 0,3% 2 3 3 3 5 5 5 3 682 72 0,8% 3 3 2 3 5 3 3 3 62Alla åtgärder kan inte göras i anläggningen eftersom hetvatten används till tre av åtgärderna och energini hetvattnet räcker endast till en av dem. Utvärderingsmodellen visar att det är åtgärden med hetvatteni lågtrycksförvärmaren istället för 3,5 bars ånga (75 poäng) som är mest intressant. Denna åtgärdskall i första hand utredas vidare.Visar det sig att denna mest intressanta åtgärd inte går att genomföra p.g.a. någon teknisk begränsningeller annat så går man vidare i tabellen och gör nya utredningar. De påföljande två åtgärderna har 69respektive 68 poäng vilket kan anses i princip likvärdigt. Båda bör utredas om man väljer att gå vidarei tabellen.28

Åtgärden med byte till 3,5 bars ånga i P1 lufo (68 poäng) kan utredas även om byte till hetvatten iLTFV görs eftersom åtgärden inte påverkar hetvattensystemet.8. Elsparande åtgärder8.1 InledningLika viktigt som elproduktionshöjande åtgärder är förstås elsparande åtgärder. Båda slagen av åtgärderger ökad el till försäljning. Projektet behandlar egentligen inte elsparåtgärder men kommer att taupp denna parameter för att visa på vikten av att tänka på denna del när maskiner och utrustning köpsin. Inom Värmeforsk görs en utredning för att ta fram en metodik för minskad elförbrukning hospumpar och fläktar i värme- och kraftvärmeanläggningar (projekt T06-613 som skall avrapporteras 30september 2007). Projektet skall resultera i en enkel och direkt användbar modell för att minskahjälpkraftförbrukningen i värme- och kraftvärmeanläggningar. Modellen kan appliceras på avfallsanläggningarsåväl som biobränsleanläggningar.8.2 E.On Värme Norrköping, HändelöverkenHändelöverket har redan infört många elsparande åtgärder. Eftersom ångan inte har varit bristvara såhar den använts till att spara el i t.ex. matarvattenpumparna.Bl.a.följande elsparåtgärder är utförda:• Matarvattenpumparna är ångdrivna• Alla fläktar är vartalsstyrda förutom några små fläktar/pumpar.• Behovsstyrd sotblåsning används för att få pannan att gå så bra som möjligt.• Ångdriven luftförvärmare (används dock inte för närvarande)Dessutom har andra åtgärder gjorts eller utretts för att göras senare. I följande tabell visas några exempelsom alla är mycket lönsamma att utföra, med rak pay-off tid på 1-6 år.Tabell 9Några utförda eller föreslagna elsparande åtgärder för HändelöverkenElsparande åtgärderInvesteringskostnad [kSEK]Elsparande[MWh/år]Pay-off tid[år]Ny mindre frekvensstyrd fjärrvärmepump 3200 3000 2,5Tidstyrning på centraldammsugaren i gamla anläggningen 100 300 1Närvarostyrning av belysning i turbinhallen 50 55 2,1Frekvensstyrning av kondensatpumpar 75 35 4,9Ångvärmd fluidiseringsluft till NID istället för elvärmd 1300 530 5,7En ny mindre frekvensstyrd fjärrvärmepump är installerad och den klarar de flesta sommardriftfallen.På vintern kan den tillsammans med en av de stora pumparna ta många av driftfallen. På så sätt behö-29

ver inte båda de stora fjärrvärmepumparna, som drar 2 MW styck, köras. Denna enda åtgärd spararnästan 3 GWh/år i anläggningen.Även tidstyrningen på centraldammsugaren är utförd och den är avskriven på bara ett år. Timers harsatts ute i anläggningen så att dammsugaren bara går när den behövs.Även de åtgärder som inte spar så mycket kan vara värda att göras. Det tar bara två år för närvarostyrningav belysningen i turbinhallen att vara avbetald. Denna åtgärd är beslutad. Det kommer att finnasen grundbelysning hela tiden men när arbeten skall göras så blir det full belysning.Frekvensstyrning på pumpar och fläktar är elsparande åtgärder. För kondensatpumpen ger det inte såmycket men den är lönsam på 5 år. Åtgärden ligger som förslag än så länge.Ett annat förslag på åtgärd är att byta eluppvärmningen av fluidiseringsluften i NID-anläggningen(torr rökgasrening) till ånguppvärmning. Eftersom anläggningen har överskott på ånga så är det enmöjlig åtgärd. Kommer man i framtiden att bygga ytterligare en panna och då ta all processånga till enmottryckturbin så kommer denna åtgärd inte vara lika aktuell. Uppvärmningen med el kräver 530MWh/år.8.3 Renova AB, SävenäsverketRenova har också gjort vissa elsparande åtgärder. Bl.a. har de nyligen bytt till frekvensomriktare pårecirkulationsfläktarna på panna 4 och 5. Denna åtgärd spar drygt 1100 MWh/år och kostade 3,2MSEK (inklusive byte av fläktar) att installera. Det blir en rak pay-off på 6,5 år, d.v.s. en lönsam investering.För Renova finns några förslag föreslagna till ytterligare elsparande åtgärder:1. Byt till frekvensomriktare på fler fläktar och pumpar (de stora). De stora rökgasfläktarna ärdock på 10 kV och då är det för dyrt att byta till frekvensomriktare.2. Byt kompressorn i tipphallen (portarna) till hydralik.3. Gå ner i tryck på matarvattenpumparna (från 90 till ca 65 bar). Denna åtgärd skulle spara ca2200 MWh/år.Det finns fler elparande åtgärder som är möjliga. Nedan listas några förslag till åtgärder som kan sessom idéer till vad som kan undersökas i en anläggning för att spara el:• All internvärme skall gå på fjärrvärme. Köket har en egen elpanna. Försök få över köketpå fjärrvärme.• Mät elförbrukning i anläggningen över alla större elförbrukare för att identifiera eventuellakällor som kan minskas.• Täta rökgassystemet. Inläckage av luft i spärrfilter bl.a.• Se över ventilationen i anläggningen.• Byt till frekvensomriktare istället för strypventiler på kondensatpumparna efter KTK610.30

• Se över tryckluftsystemet (arbetsluft). Gör ett ytterligare rundsystem så att det går attunderhålla under drift.9. Framtida anläggningar9.1 Högre ångdataElverkningsgraden som kan uppnås i en rankinecykel (kraftvärmeverk) är starkt beroende av vilkentryckdifferens som kan åstadkommas mellan ångsidan och kondensorsidan. Trycket på kondensorsidanstyrs i kraftvärmeanläggningar av vilken temperaturnivå som är önskvärd i fjärrvärmenätet.För att en ångturbin skall ha hög verkningsgrad så bör ångan vara överhettad. Nivån på tryck och temperaturi en ångpanna benämns ofta ångdata.Ångdata i pannor som eldar avfallsbränslen är av tradition försiktigt tilltagna. Det är en följd av attbränslena innehåller korrosiva komponenter, är askrika och tenderar att bilda beläggningar på värmeöverförandeytor. Känslighet för korrosion ökar med metalltemperaturen. Därmed begränsas överhettartemperaturenoch ångtryck.Pannor som bränner avfall byggs idag med ett tomschakt mellan eldstad och överhettare för att ta nerrökgastemperaturen till under 650 °C för att minska risken för korrosion. Överhettaren består oftastav flera steg och då läggs det sista överhettarsteget medströms så att den varmaste ångan inte möterden varmaste rökgasen.En genomgång av de viktigaste leverantörernas referenslistor visar att man vid nybyggnad idag byggerkonventionella avfallseldade pannor med ångdata kring 420-440°C och 60 bar. Det ger elverkningsgraderkring 27 % brutto.Det pågår ett strukturerat forsknings- och utvecklingsarbete för att öka möjligheterna till att ha högaöverhettningstemperaturer vid förbränning av avfallsbränslen inom bland annat Konsortiet Materialteknikinom termiska Energiprocesser, KME. T.ex. har tillsats av ett svavelhaltigt additiv som ett medelatt minska klorinducerad korrosion utvärderats i Händelöverkets Panna 14 samt i en panna föreldning av hushållsavfall i Hamburg. Resultaten visar att korrosionshastigheten kan bromsas medhjälp av dessa tillsatser [10]. KME har tillsammans med Värmeforsk och Kompetenscentrum för Högtemperaturkorrosion,HTC ställt upp som mål att den kunskap de bidrar med genom forsknings- ochutvecklingsarbete i framtiden ska innebära att signifikant högre överhettartemperaturer kan uppnås ikommersiella anläggningar. Målet för år 2015 är att följande temperaturnivåer ska kunna nås föröverhettare [9]:• 500°C i pannor för eldning av hushållsavfall• 550°C i pannor för eldning av returträflis31

Jämfört med dagens möjliga överhettartemperaturer skulle det innebära markant högre elverkningsgrader,med den beräkningsmetod vi använt, 30-32 % brutto.9.2 Alternativa konceptUnder denna rubrik presenteras en handfull alternativa lösningar på överhettning som togs fram iVärmeforskprojektet ”Moderna panndata inom samförbränning” för några år sedan [7]. Samtliga lösningartillämpas redan idag i avfallsförbränningsanläggningar.9.2.1 Överhettare i sandlåsI cirkulerande fluidbäddpannor kan man med bibehållen låg korrosionsrisk åstadkomma högre överhettningstemperaturgenom att placera den slutliga överhettaren i sandlåset. Överhettaren får då sinvärme från det heta bäddmaterial som returneras till eldstaden från pannans cyklon. Sandlåset är enkammare som bildas där returledningen från cyklonen till eldstaden i en cirkulerande fluidiserad bäddgör en krök. Bäddmaterialet som omger överhettaren är fluidiserat med hjälp av lufttillsats i kammarensbotten. Enligt [7] kan följande fördelar uppnås:• Bäddmaterialet som omger överhettaren innehåller mindre korrosiva ämnen än rökgaserna.Genom att fluidiseringsluften ger ett övertryck hindras rökgaserna som kan innehålla korrosivabeståndsdelar från att nå överhettaren.• Värmeöverföringen från bäddmaterial till överhettaren är mycket god vilket gör att överhettarenkan få en kompakt och kostnadsbesparande utformning.• Överhettaren kan placeras där den är lättåtkomlig från utsidan vilket underlättar underhåll.Praktisk erfarenhet visar att en anläggnings ångtemperatur vid sandlåsöverhettning kan höjas medminst 50°C jämfört med den temperatur som skulle ha varit aktuell vid överhettning endast i rökgaskanalen.Erfarenheter från Norrköpings panna 14 visade dock att systemet kan bli mättat med klor genom attklor satt sig på partiklarna/bäddmaterialet. För att undvika korrosion mantlades tuberna så att yttemperaturenökades till en temperatur som var över kondensationstemperaturen för kloriderna.9.2.2 Överhettare som slitagedelDet finns anläggningar där man valt att acceptera att överhettaren utsätts för svåra korrosionsangrepptill följd av den hög överhettningstemperatur i kombination med ett korrosivt bränsle. Man betraktaröverhettaren som en slitagedel som man är beredd att byta ut varje år vid ett planerat driftstopp. Konstruktionenmåste vara så utförd så att den del som är slitagedel är lätt att byta. Följden av denna filosofiär att materialet i överhettarens tuber kan vara av en enklare och billigare sort eftersom den barabehöver hålla en driftsäsong.Det finns exempel på anläggningar som redan från början förberetts för denna filosofi genom att placeringenav överhettaren medger snabba och mindre komplicerade byten. Observera att överhettning-32

en ofta sker i seriekopplade överhettare och att det endast är den slutliga överhettaren med högst temperatursom kan behöva bytas.9.2.3 Extern överhettningExtern överhettning innebär att ångan leds ut från avfallspannan och värms till sin slutliga temperaturi en separat enhet som kan eldas med något bränsle vars rökgaser inte ger problem vid höga temperaturer.Det vanligaste är att den externa överhettningen sker med hjälp av förbränning av naturgas. Om enavfallseldad panna kombineras med en naturgaseldad gasturbinanläggning får man en så kallad kombineradgasturbincykel med hög elverkningsgrad. Rökgaserna som kommer ut ur gasturbinen användsför överhettning av ånga och annan värmning som till exempel förvärmning av matarvatten i avfallspannansångcykel. Direkt förbränning av naturgas i en kompakt gaspanna för slutöverhettning kanockså vara ett bra alternativ.Även gas med lägre metanhalt, t.ex. deponigas eller biogas från en rötningsanläggning, kan användasför överhettning av ånga från en avfallseldad panna. Om gasens metanhalt är för låg för vanlig förbränningkan dess energivärde utvinnas genom regenerativ termisk oxidation i en så kallad Vocsidizersom finns i ångpanneutförande [8].Man kan också tänka sig att slutöverhettningen sker i en panna för eldning av rent träbränsle genomatt ångsystemen i två intilliggande pannor byggs ihop.10. Slutsatser och diskussionDe två exempel på anläggningar som har studerats i denna rapport visade sig vara helt olika. Den ena,Händelö, har överskott på ånga eftersom turbinen är för liten och har då ingen nytta av att spara ånga.Den andra, Sävenäs, har däremot utrymme i turbinen för mer ånga och är betjänt av att spara ånga ianläggningen.En lämplig åtgärd som identifierats för Händelö i denna utredning är att istället för att strypa bortenergi vid processleverensen (67 till 17 bar(a)) så kan en turbin installeras för att ta vara på energin.Denna åtgärd ger 14 GWh mer el per år. Eftersom endast en åtgärd identifierades och utreddes i Händelövar det ingen hjälp med att använda utvärderingsmodellen, weighted sum method, men åtgärdenkan anses som mycket lönsam då den ger en rak pay-off tid på under 6 år. Denna åtgärd är troligtvisändå inte aktuell eftersom E.ON planerar ytterligare en panna i Händelö och då kommer en nymottrycksturbin att byggas som kommer att ta även ångflödet från den gamla pannan (P14).För Sävenäs däremot fanns många exempel på elproduktionshöjande åtgärder. Fyra åtgärder utreddes;33

1. Minska framledningstemperaturen. Fjärrvärmeväxlaren växlas mot framledning istället för retur.2. Byt 3,5 bars ånga mot hetvatten i rökgasåtervärmaren.3. Byt från 7 bar till 3,5 bars ånga i luftförvärmen till panna 1.4. Byt 3,5 bars ånga mot hetvatten i lågtrycksförvärmaren (LTFV)Av dessa så var det byte av 3,5 bars ånga till hetvatten i lågtryckförvärmaren som gavs flest poäng ibetygsmodellen och är alltså den som i första hand skall utredas vidare. Poängsskillnaderna blev inteså stora mellan alternativ två och tre, vilket kan tolkas som att de är ungefär lika intressanta, och bådabör utredas samtidigt. En förstudie av respektive åtgärd bör göras för att kunna fastställa lönsamheten.I denna utredning är det endast gjort en mycket grov kalkyl. Alla åtgärder kommer inte att kunnagöras eftersom några av dem konkurrerar om samma medium. D.v.s. väljs åtgärden att byta 3,5 barsångan till hetvatten i lågtryckförvärmare så finns det inget hetvatten kvar till att värma rökgasåtervärmarenutan där får man behålla 3,5 bars ångan. Inte heller går det att växla fjärrvärmevattnet medhetvatten så då faller alternativet att flytta växlaren från returledning till framledning. Däremot kanåtgärden att byta 7 bars ånga till 3,5 bars ånga i luftförvärmaren till panna 1 utföras.De poäng som åtgärderna fick i betygsmodellen kan bara jämföras inom varje anläggning. Det går inteatt jämföra Händelös 72 poäng för ny turbin och Sävenäs 75 poäng för byte till hetvatten i lågtryckförvärmarenoch säga att Sävenäs-åtgärden skulle vara bättre. Den absoluta poängen är av ointresse utandet är poängnivån mellan åtgärderna i samma anläggning som är av intresse.Den använda metoden, weighted sum method, och arbetsmetodiken gick mycket bra att använda ifallstudierna. En reflektion är att det är mycket viktigt med den genomgång som görs i början av arbetet.För att få bästa resultat måste så många som möjligt med olika kompetenser om anläggningen varamed på denna genomgång. Den ”brain storm” som görs leder fram till många fler möjliga åtgärder omkompetenser från drift, underhåll, el- och instrument, bränsle, miljö m.fl. kan delta. Styrkan i metodenär att man får en indikation på vilket alternativ som är mest intressant att titta på ur många aspekteroch inte bara i förhållande till kostnad eller elproduktion. Metoden blir en hjälp till att prioritera.Svagheten i metoden är att utredningen görs på en sådan översiktlig nivå att när en djupare analysgörs så kanske det inte alls blir så lönsamt som man tror.Elproduktionshöjande åtgärder är av högsta prioritet eftersom de ökar elverkningsgraden och på såsätt minskar förbränningsskatten på hushållsavfall. Dessutom är intäkter från el högre än intäkt frånvärme för närvarande. Båda undersökta anläggningar har en elverkningsgrad på över 15%, även innanåtgärdsförslagen, så påverkan på förbränningsskatten blir inte så stor (se figur 1). För anläggningarsom ligger under 15% elverkningsgrad kan det göra stor skillnad i skattelättnad om det går att ökaelverkningsgraden om än bara någon procent.Men inte bara produktionshöjande åtgärder är av intresse för en anläggning. Det kan vara lika mycketvärt att spara in på elkonsumtionen. Det påverkar visserligen inte elverkningsgraden men ju mindre elanläggningen använder desto mer kan säljas ut på nätet. Både Händelö och Sävenäs har gjort elsparandeåtgärder och kommer att göra fler framöver. Några exempel på elsparande åtgärder är:34

• Frekvensstyrda fläktar och pumpar• Ny mindre fjärrvärmepump som kan ta vissa lastfall och avlasta de större pumparna• Tidstyrning på centraldammsugaren• Närvarostyrning av belysning i turbinhallen• Ångvärmd fluidiseringsluft till NID istället för elvärmd• Byt kompressorn i tipphallen (portarna) till hydralik• Gå ner i tryck på matarvattenpumparna (från 90 till ca 65 bar)För att få hög elproduktionen så är ångdata högst väsentligt. Dagens ångdata vid avfallsförbränning ärmaximalt 400 °C, 40 bar för att klara sig från korrosion. Högre ångdata kan erhållas genom att läggasista överhettaren i sandlåset (cirkulerande fluidiserande bäddar) där miljön är mindre korrosiv. Dagensrimliga ångdata är då 450 °C, 60 bara. Händelös 470 °C, 65 bar och Lommas 510 °C, 40 bar är dehögsta. Det försiggår forskning för att på sikt kunna använda ändå högre ångdata. Målet år 2015 är attkunna köra 500 °C i avfallseldade pannor. Detta skulle innebära att elverkningsgraden kunde kommaupp mot 30 %.11. Referenser[1] Axby F., Måfält M., Ifwer K., Svensson N., Öhrström A., Johansson I.; Mer El! Metodisk genomgångav befintliga anläggningar”, Värmeforsk Service AB rapport nr.985, Stockholm november2006[2] SFS 2006:592; ”Lag om ändring av lagen (1994:1776) om skatt på energi”, Svensk författningssamling,16 juni 2006[3] SFS 2006:1508; ”Lag om ändring av lagen (1994:1776) om skatt på energi”, Svensk författningssamling,28 december 2006[4] Gyllenhammar M., Norin A.; ”Konvertering av hetvattenpannor till kraftvärmeproduktion”,Avfall Sverige AB rapport nr.F2007:01 februari 2007.[5] Miljörapport 2006 för avfallskraftvärmeverket och sorteringsanläggningen, inklusive återvinningscentralenvid Sävenäs, Renova AB, diarie nr 0189/07[6] Giolitti Beniamino; ”Investigation of opportunities for increased power generation at Sävenäswaste-to-energy plant”, Department of Energy and Environment, Chalmers University of Technology,Göteborg, Sweden, 2007[7] Thorson O.; ”Moderna panndata inom samförbränning”, Värmeforsk Service AB rapportnr.868, Stockholm april 2004[8] Mattus Richard; ”Coal Mine Greenhouse Gas Emissions Converted Into Energy”, Megtec SystemsAB, pressrelease 200435

[9] Henderson Pamela, Vattenfall Utveckling AB; ”Betydelsen av materialforskning för en effektivelproduktion”, Föredrag på Energitinget 2006’[10] Arvidsson Ulf; ”KME – Konsortium Materialteknik för termiska Energiprocesser – Slutrapportfrån etapp 3”, 2005[11] Persson Markus, Energiprojekt AB. Datamodell.36

Bilaga I.ChecklistaOmrådePåverkan på elverkningsgradMöjlig åtgärdKonsekvensTurbin/generatorLåg verkningsgradturbin – egen elproduktionellerutlagd för annatångflödeTurbinen utlagd för egenelproduktion eller är inteoptimerad för ångflödetoch har därför en lägreverkningsgrad än denhade haft om den hadebyggts med dagens förutsättningarmap teknikoch ekonomi.• Byte av turbin• Uppgradering/ omskovlingav turbinHögre verkningsgrad germer el med sammabränsle och minlasten blirlite lägre med ökad driftstidsom följd.Klarar generatorn en högreeffekt?Låg verkningsgradturbin – beläggning/erosionavskovlarÖkade strömningsförlusterger lägre verkningsgrad• Ny/renoverad beskovling• Höjd ångkvalitetHögre elverkningsgrad,även möjlighet till högreeffekt om pannan harmarginalLåg verkningsgradturbin – ångläckageLåg verkningsgradturbin – högtmottryckÖkade läckageförlusterger lägre verkningsgradHög framledningstemperaturoch endast envärmekondensor innebärhögt mottryck för helaångflödet• Nya skoveltätningar Högre elverkningsgrad• Kompletterandevärmekondensor försesmed ånga frånturbinavtappning förslutvärmning av FVvatten• Värmekondensornläggs i serie medannan panna, d.v.s.värmekondensorn tarförsta delen av tempökningenoch pannantar resterandedel upp till önskadfjv-temp.Verkningsgraden höjsgenom att en del av ångflödetkan kondenserasvid lägre tryckHög minlast föranläggningenAnläggningen får en kortaredriftstid och därmedblir elproduktionen mindre• Installera kylare somtar bort delar av värmenför att öka drifttidenDriftstiden är inte heltberoende av fjärrvärmelasten.Produktionskostnadernastiger dåtotalverkningsgradensjunker men ska jämförasmed alternativkostnadensom i vissa fall är olja.37

OmrådePåverkan på elverkningsgradMöjlig åtgärdKonsekvensMatarvatten- och ångsystemTryckkärl Höjd trycklass • Ökat tryck till turbinenÖkad elverkningsgrad omturbinen är anpassadHöja medeltrycketi pannanHöjd elverkningsgraddå turbinen får merhögpotent ånga.• Byte av säkerhetsventiltill tillsatsbelastadBytt säkerhetsventilen gör attanläggningen köras närmarekonstruktionstrycket .• Minska variationerpå rökgassidan• Annan beskovlingför trängre turbin ellerstörre flöde genompanna och turbinOm variationerna kan minskasså blir överslängarna inte likastora och man kan tillåta attmedeltrycket i pannan är någothögre.Höja temperatureni pannanHöjd elverkningsgraddå turbinen får merhögpotent ånga.• Höja börvärdet förångan till turbinen.Om temperaturen höjs till turbinenökar verkningsgraden.Vid låglast kan det dock varaproblem att hålla konstanttemperatur varför detta ärintressant för anläggningenmed långa driftstiden på maxlast.Temperaturen kan haolika börvärden vid fullast ochdellast.Ökat ångflödeEtt ökat ångflöde gerhögre potential förelproduktion• Byte av säkerhetsventil(flödesbegränsade)• Komplettering mavapump• Ombyggnad turbinEn ökning av den termiskaeffekten på pannan i form avökat ångflöde kan också ledatill ökad elproduktion. Turbinenkan eventuellt behöva byggasom för att klara högre ångflöde,säkerhetsventiler ochmavapump måste ha kapacitetför det nya ångflödetLågtrycksförvärmningMer ånga vid högreenergi ger högre elverkningsgrad• Komplettering avlågtrycksförvärmareföre mava-tankenmed avtappningsångafrån turbinenOm man förvärmer blir vattnetvarmare i pannan och församma bränsleeffekt producerasmer ånga. Större flöde avånga genom turbinen menmindre mängd som kyls tillfjärrvärmetemperatur vilket göratt man får en högre elverkningsgrad.HögtrycksförvärmareMer ånga vid högreenergi ger högre elverkningsgrad• Komplettering avlågtrycksförvärmareefter mava-tankenmed avtappningsångafrån turbinenSamma konsekvens som vidlågtrycksförvärmning.38

OmrådePåverkan på elverkningsgradMöjlig åtgärdKonsekvensMatarvatten- och ångsystem (fortsättning)Förvärmning iFV-ekoMer ånga vid högreenergi ger högreelverkningsgrad• Komplettering avförvärmningenmed en Eko förutnyttjande avlågvärdig energiOm man förvärmer kommer en del avångan inte att kylas till fjärrvärmetemperaturvilket gör att man får ett störreflöde av ånga genom turbinen.Utnyttjande av rökgaserna för förvärmningkan också förbättra den totalaverkningsgraden på pannan.2-stegs slutkondensationLägre framledningstemperaturger lägremottryck och högreelverkningsgrad• Ombyggnad avturbin för extraavtappning• Extra kondensorExtra avtappning från turbinen ger attfjärrvärmen kan värmas i två kondensorermed olika mottryckFörvärmningfrån domAvtappningen frånturbinen kan stängasvilket kan ge merel• Stänga avtappningfrån turbin• Installera avtappningfrån domOm turbinen är flödesbegränsad ochinte kan ta större flöde men marginalenför att elda mer finns, kan avtappningenistället tas direkt från domen.Bör dock bara användas om värmen ären trång sektor och det inte är lönsamtatt modifiera turbin för att ta ett högreflöde.Se över matarvattenpumparnaMinskad hjälpkraftsförbrukningger högrenettoeleffekt• Ändrade driftförutsättningarkange lägre behov avflöde ochtryckuppsättning• Frekvensstyrningför bättre verkningsgradi störredriftområdeMinskad hjälpkraftsförbrukning gerhögre nettoeleffektMinimeraframledningstemperaturLägre kondensortryckger merel och högre elverkningsgrad• Reglering avfjärrvärmeflödeSänk temperaturen tills lägstaacceptabla fjv-temp nås (eller tillskunderna klagar)SeriekopplavärmekällorLägre framledningstemperaturfrånturbinkondensornger lägre mottryckoch högre elverkningsgrad• Koppla spetslastpannorseriellt efterden elproducerandepannanFramledningstemperaturen från turbinkondensornkan hållas ner även vidhöglast39

OmrådePåverkan på elverkningsgradMöjlig åtgärdKonsekvensAnläggningskonstruktionDålig värmeöverföring -konstruktion och materialvalför överhettarnaBåde konstruktion ochmaterialval påverkar värmeöverföringenoch därmedelverkningsgraden.• Byte till ÖH med annankonstruktion.Hängande eller ståendetuber med störremellanrum kanvara lämpligt vidmycket beläggningar• Byte till beständigarematerial i ÖHÄven tillgänglighetenkommer att öka om ettfelaktigt materialval ledertill många stopp pga. korrosionoch tubläckor.Placering av överhettareOm överhettarna är utsattaför korrosion kan dennaminska om den skärmasså att anläggningen kanköras vid utläggningsdata• Byte av ÖH placering• Skärmning av ÖHTillgängligheten ökar vidskyddande överhettarplaceringBeläggning av tuber ellermaterialbyteOm överhettarna är utsattaför korrosion kan tubernabeläggas eller bytas tillbättre material så att anläggningenkan köras vidutläggningsdata.• Belägg tuber medskyddande skikt• Byt material i överhettarnaKorrosion undviks ochtillgängligheten ökar ävenvid fortsatt höga ångdata.Sotningens effektivitet ochfrekvens (Värmeforsk 841och 878)För lite sotning ger dåligvärmeöverföring, förmycket ångsotning germinskad mängd ånga iturbinen samt kan gematerialslitage.• Byte av sotningsmetod.• Sotningen optimerasså att den enbartkörs när den behövsoch därmed minskarmaterialslitaget ochångförbrukningenÖkad värmeöverföring germer ånga som kan genererael. Mindre sotångager mer ånga till turbin.Minskad godstjocklek ochökad innerdiameter samtidigtmed ökad materialkvalitetpå överhettare 1 &2Minskat tryckfall på överhettarnager ökat tryck tillturbinen med ökad elverkningsgradsom följd.Lägre tryckfall genompannan ger lägre hjälpkraftsförbrukning.• Minska godstjocklekoch öka innerdiameter.Öka materialkvalitetMinskad marginal i tjocklekkompenseras av enökad materialkvalitet.Högre ångtryck ger merel. Lägre tryckfall i systemetger lägre hjälpkraftbehov.40

OmrådePåverkan på elverkningsgradMöjlig åtgärdKonsekvensÖvriga systemAckumulatorFör hög laddningstemperaturger dåligt elutbyte(lågt kondensortryck)• Sänk laddningstemperaturenSänkt laddningstemperaturökar elverkningsgradenInförande av ackumulatorProducerad el ökar dåpannan kan produceraånga under längre tidMer fjärrvärme kanproduceras i pannamed elproduktion, värmeproduktioneni spetslastpannorminskasLuftförvärmningHögvärdig energi behöverinte användas isamma utsträckning föratt värma förbränningsluften,utan kan iställetproducera ånga• Installation av luftförvärmare,antingenrökgas-, hetvatten-,ångdriven elleren kombination.Verkningsgraden påpannan ökar tillsammansmed elverkningsgradenRökgaskondensorMindre andel rökgaskondensationger etthögre värmeunderlagför elproduktion• Optimera rökgaskondensorngentemotelproduktionÖkad elproduktion menmindre värmeproduktionOmrådePåverkan på elverkningsgradMöjlig åtgärdKonsekvensFörbränningskemiHöga halter av oönskadeämnen såsom alkali,klor, svavel, zink etc.Alkaliklorider och metallkloriderger ökadbeläggningsbildning ochkorrosion på de värmeöverförandeytornavilket ger sämre värmeöverföringoch lägreverkningsgrad• Tillsats av additivereller blanda bränslen• Byte av material ivärmeöverförandedelar• Ha med detta somparametrar vidupphandling avbränsleJämnare beläggningstillväxtgör det lättare attplanera stopp. Ökadtillgänglighet då ÖH harbättre förmåga att motståangrepp.StråkbildningSintringar i bäddenEn ojämn temperaturochluftfördelning i pannanger försämrad förbränning.Sintringar i bäddenpåverkar framföralltpannans tillgänglighetoch därmed elproduktionen• Justering av primär-och sekundärluften• Jämnare bränsleflöde• Byte av bäddmaterial• Justering av bränsleinmatningen• Ökad omsättningav bäddsand• Optimeraluft/bränsleblandningenBättre tillgänglighet germer elproduktionBättre tillgänglighet germer elproduktion41

OmrådePåverkan på elverkningsgradMöjlig åtgärdKonsekvensBränslefrågorBränslets packningsgradOm bränslet packasolika hårt beroende påhöjd i dagsilo så kommermängden bränslesom matas in i pannavariera. Detta innebäratt maxlasten inte kanutnyttjas fullt ut då manmåste lägga in marginalerför att inte överlastapannan om bränslet ärhårt packat.• Bättre kontroll pånivå i dagsilo• Öppen hanteringav bränsle så attbränslet alltid ärlika packat• Annan styrningsom tar hänsyn tillatt värmevärdet ibränslet varierar.Pannan kan köras jämnareoch därmed påhögre last; marginalernakan minskas.Variation i bränsletsfukthalt och därmedvariation av värmevärdeFukthalten i bränslet varieraroch beroende påhur homogeniserat detär så kommer pannanslast att variera medbränslets homogeniseringsgrad.Marginalermåste läggas in för attinte överlasta pannanom bränslet är torrt.• Längre lagringstidav bränslet för attutjämna variationer• NoggrannareblandningsförfarandePannan kan köras jämnareoch därmed påhögre last; marginalernakan minskas.Jämnare bränsleinmatningmellan olikastup/bränsleinmatningarLägre O2 och därmedhögre last om rökgasflödetär begränsande• Bättre fördeladbränsleinmatningJämn inmatning germindre variationer ochger möjlighet att minskamarginalerna42

Bilaga II.Processchema för ny mottryckturbin iHändelö P14166 bar(a) ç turbin 78% ç generator 97%470 °C Mekförlust 400 kW8,61 kg/s31,00 ton/h23999,2 kW 2532,6 kW 2132,6 kW 2068,652 kWG17 bar(a)0,98 kg/s 307,3 °C 28,61058 kg/s1217 bar(a)204,3147 °C 39,59 kg/s811 8,61 kg/s 17 bar(a) 4204,3 °C 17 bar(a)0,669 kg/s 204,3 °Cç pump 70% 8,921 kg/s32,11 ton10 9 21559,466 bar(a) 92,76 kW 2,703 bar(a)131,3 °C 130 °C 7 59,59 kg/s 9,59 kg/s 11 bar(a) 11 bar(a)90,00 °C 90 °C8,92 kg/s 8,92 kg/s32,1147 ton/hp t h s v q flowbar(a) °C kJ/kg kJ/kgK kg/m? -- kg/s1 66,0 470,0 3343,2 6,736 0,048781 1 8,61 62 17,0 307,3 3049,1 6,883 0,151141 1 8,61 11 bar(a)3 17,0 204,3 2794,5 6,398 0,116668 1 9,59 20 °C4 17,0 204,3 2794,5 6,398 0,116668 1 8,92 0,00 kg/s5 11,0 90,0 377,8 1,192 0,001035 0 8,92 0,00 ton/h6 11,0 20,0 85,0 0,296 0,001001 0 0,007 11,0 90,0 377,8 1,192 0,001035 0 8,928 17,0 204,3 2794,5 6,398 0,116668 1 0,6743

Rapporter från Avfall sveriges förbränningssatsning 2008F 2008:01Högre elutbyte ur avfall

Avfall Sverige Utveckling F2008:01ISSN 1103-4092©Avfall Sverige ABAdressTelefonFaxE-postHemsidaProstgatan 2, 211 25 Malmö040-35 66 00040-35 66 26info@avfallsverige.sewww.avfallsverige.se