Academic literature on the topic 'Rökgaskondensering'

Fjärrvärme är den vanligaste uppvärmningsformen i Sverige och mer än hälften av alla lokaler och bostäder får sin uppvärmning från gemensamma fjärrvärmeanläggningar. Rökgaskondensering producerar 11 % av all fjärrvärme vilket gör den till den tredje största fjärrvärmeproducenten i Sverige. Det är därför är det viktig att den är så effektiv som möjligt. För att öka effektiviteten i förbränningsanläggningar i fjärrvärmesystem kan rökgaskondensering installeras i sammanband med de flesta bränslen som avger fuktig ånga. Rökgaskondenseringen har en viktig roll i samhället då den tar vara på energi som annars skulle gå förlorad samtidigt som den kan rena avgaserna från förorenade utsläpp. Borlänge‑Energi äger ett rökgaskondenseringssystem på Stora Enso Kvarnsvedens Pappersbruk. De vill nu utreda om deras rökgaskondenseringssystem körs så effektivt som den skulle kunna göra. Den här rapporten undersöker därför hur driften påverkas av förändrade fram- och returledningstemperaturer samt vad produktionskostnadsförändringarna på den producerade värme blir. Beräkningar har genomförts med hjälp av fjärrvärmevattnets densitet, specifikvärmekapacitet, flödes- och temperaturskillnad i Excel. Alla beräkningar har utgått från medianvärdet för månaden och sedan jämförts med vad som händer vid förändrad fram‑ och returledningstemperatur. Som underlag för beräkningarna har data insamlad under perioden januari 2015 och december 2018 använts. Resultatet visar att öka framledningstemperaturen till 95 °C från medianframledningstemperaturerna för respektive månad, det vill säga från temperaturintervall på 79 – 88 °C till 95 °C, ökar energikostnaderna med cirka 2,5 miljoner SEK per år. Kostnaden kan minskas med 400 000 SEK/år genom att sänka returledningstemperaturen till 40 °C. Minskas istället framledningstemperaturen till 75 °C när utomhustemperaturen är varmare än ‑1 °C, minskar de nuvarande energikostnaderna. En minskad framledningstemperatur ger även minskade förluster i ledningarna, minskat slitage, minskad bränsleförbrukning och minskade utsläpp. Temperatursänkning till 75 °C från temperaturintervallet 79 – 88 °C kan minska kostnaderna med 620 000 SEK per år. Skulle returledningstemperaturen sänkas men framledningstemperaturen bibehållas som den är idag kan en kostnadsminskning på över 400 000 SEK nås. Genom att sänka både fram- och returledningstemperaturerna kan en kostnadssparning på över 1 miljon SEK per år ske. Den framledningstemperatur som rekommenderas att Borlänge‑Energi strävar efter är: 75 °C när utomhustemperaturen är varmare än -1 °C 80 °C mellan -2 och -4 °C 85 °C vid -5 °C 90 °C mellan -6 och ‑7 °C 95 °C mellan -8 och -11 °C
The most common way of heating buildings in Sweden is by district heating, more than half of all the locales and homes is heated this way. Flue gas condensation is the third largest contributor of energy in district heating at 11 %. The importance of its efficiency is thereby big. Flue gas condensation can be installed at combustion boilers to increase the efficiency, it can be used in combination with most fuels that exhaust steam. The flue gas condensation has an important role by harnessing the energy in flue gases and cleansing it from environmental hazards. The flue gas condensation unit on Stora Enso Kvarnsveden Mill is owned by Borlänge‑Energi. They want to know if the condenser is operating as effective as it could be. This report investigates how the condenser and external heater at Stora Enso Kvarnsveden Mill is affected by different supply and return temperatures as well as what the production costs of the energy is. The calculations have been accomplished by using the density, specific heat capacity, flow- and temperature differences in Excel. All the calculations have originated from the median value for each month and used in comparison. The basis of the calculations is data that has been collected in the period of January 2015 to December 2018. The results indicate that increasing the supply temperature to 95 °C increases the energy costs by about 2 500 000 SEK per year. These costs can be reduced by 400 000 SEK per year by decreasing the return temperature to 40 °C. If the supply temperature is instead decreased to 75 °C when the temperature outside is higher than -1 °C, the costs decreases. A low supply temperature leads to less wear on the pipes, less heat losses, less fuel consumption and less emissions. This temperature reduction can decrease the costs by 620 000 SEK per year. If the return temperature is reduced but the supply temperature retained as it is today the costs could decrease by over 400 000 SEK per year. And by reducing both the supply and return temperature a cost saving of over 1 000 000 SEK per year could be achieved. The recommendation is therefore a lowering of the supply temperature to 75 °C when the temperature outside is warmer than -1 °C. The recommended supply temperature is: 75 °C when the temperature outside is warmer than -1 °C 80 °C between -2 and -4 °C 85 °C at -5 °C, 90 °C between -6 and ‑7 °C 95 °C between -8 and -11 °C

Syftet med undersökningen var att klargöra om en rökgaskondensor är en bra investering för Nybro Energi AB. Saxlund Bioenergy AB kontaktades för sammanställning av offert. Med hjälp av parametrar från Nybro Energi AB och offerten från Saxlund Bioenergy AB, gjordes beräkningar för att avgöra om en investering är lönsam. Resultatet av undersökningen visade att en investering av sådant slag som behandlats i detta arbete var intjänad efter mindre än sju år i drift och effekten som är möjlig att utvinna uppgår till 2,8 MW, förutsatt att panneffekten utgjordes av minst 15 MW.  Slutsatserna var att investeringen inte var betald efter sju år med underlag av att kostnader som utgjordes av eventuell ombyggnation inte var behandlade i undersökningen, detta innebar dock inte att en investering ärr olönsam då dessa kostnader uppskattades som små i förhållande till den totala besparingen efter att den ekonomiska livslängden på 15 år har löpt ut.
The purpose of this investigation was to clarify whether a flue gas condenser was a good investment for Nybro Energi AB. Saxlund Bioenergy AB was contacted for the compilation of quotation. Using parameters from Nybro Energi AB and the quote from Saxlund Bioenergy AB, calculations were made to determine whether an investment was suitable. The results of the study showed that the investment of the kind dealt with in this work was earned after less than seven years of operation, and the output that was possible to recover amounted to 2,8 MW, provided that the boiler output consisted of at least 15 MW. The conclusions were that the investment was not paid after seven years because of the costs consisted of possible reconstructions were not considered in the survey, this does not mean that an investment was unprofitable since these costs were estimated as small relative to the total savings after the economic life of 15 years, has expired.

Vid förbränning av bränslen med hög vatten- eller vätehalt följer mycket av förbränningsenergin med denfuktiga luften som lämnar skorstenen vid anläggningen. Ett vanligt exempel är förbränning av trädbränsleeller hushållsavfall i kraftvärmeverk. För att öka anläggningens verkningsgrad och samtidigt rena luftenfrån svaveldioxid och metaller kan en rökgaskondensering av skrubbertyp användas. Svalt vatten sprutasin i en fyllkroppsbädd och möter där de heta rökgaserna. När rökgaserna kyls frigörs energi genom attvattnet i rökgaserna övergår från ångfas till vätskefas, energi som t.ex. kan användas för att värmafjärrvärmenätets returledning. Det här arbetet har utförts på uppdrag av Hifab DU-teknik som det senaste året har utfört studier ochberäkningar på rökgaskondenseringen vid Kraftvärmeverket Torsvik vilket har lett till förbättradeffektivitet. Genom simuleringar och beräkningar i bl.a. Matlab har författarna till den är rapportenförsökt verifiera de siffror för optimalt kondensatflöde som DU-teknik beräknat samt tittat på hur anläggningen påverkas av förändrade flöden och temperaturer i fjärrvärmereturen. En stor del av arbetet har legat i att förstå teorin kring värmeväxlare samt energi i fuktig luft på djupet.Det teoretiska ramverket vi satt upp kan ses som en grundlig introduktion till ämnena och en fördjupningav det vanliga kursinnehållet under Högskoleingenjörsutbildningen i maskinteknik vid Linköpingsuniversitet. Målet med det förberedande metodarbetet har varit att hitta uttryck för de olika temperaturerna ianläggningen som gör det möjligt att simulera förändringar i anläggningen. Modeller har tagits fram för attmed hjälp av de ingående temperaturerna i en värmeväxlare kunna simulera och beräkna de utgåendetemperaturerna givet olika massflöden. Modellen har visat sig fungera väl för värmeväxlaren som ärkopplad mot fjärrvärmenätet. Vid beräkningarna av temperaturer ut ur fyllkroppsbädden har två metodertestats. Författaren har studerat vad som händer om kondensattemperaturen ut ur fyllkroppsbädden sättstill daggtemperaturen för rökgaserna. Försök har också gjorts att betrakta fyllkroppsbädden som en sortsvärmeväxlare. Resultatet av författarnas beräkningar av kondensatflöde avviker till viss del från DU-tekniks beräknadekondensatflöden för ändrad pannlast i anläggningen. För att helt hamna på samma resultat behövde denvarma kondensattemperaturen anta en något högre temperatur än enbart daggtemperaturen. Antagandetär rimligt att göra men i vilken storleksordning är svårt att dra några slutsatser kring. Vad gäller metoden med att betrakta fyllkroppsbädden som en värmeväxlare finns där både framgångaroch brister. Framgångarna ligger i att trenden för de olika temperaturerna tycks stämma överens med denteori som författarna har lagt fram för värmeväxlare och vad som händer när de olika flödena går upp ochner i en värmeväxlare. Bristerna ligger dock i att metoden ej tar hänsyn till den värme som frigörs vidkondenseringen utan bygger helt på att medierna i bädden ej genomgår fasomvandlingar. Två viktiga förslag på fortsatt arbete lyfts fram i slutet av rapporten. Författarna ser dels att man iframtiden studerar möjligheten att betrakta fyllkroppsbädden som två separata värmeväxlare där de torrarökgaserna möter en delström av kondensatet och fukten i rökgaserna möter en annan delström avkondensatet. Vidare framförs en önskan om att man i framtiden testkör rökgaskondenseringen vid olikakondensatflöden under en längre tid för att uppnå stationära förhållanden i temperaturerna vilka senarekan användas för att ta fram matematiska uttryck för vad som händer med de utgående temperaturerna utur fyllkroppsbädden när kondensatflödet förändras eller när den ingående temperaturen tillfyllkroppsbädden ökar eller minskar.
When burning fuels with high water or hydrogen content, much of the combustion energy follows themoist air that leaves the chimney at the plant. A common example is the combustion of wood fuel orhousehold waste in CHP-plants. In order to increase the plant's efficiency and at the same time clean theair from sulfur dioxide and metals, a flue gas condensation of scrubber-type can be used. Cool water isinjected into a filling bed and meets the hot flue gas. When the flue gases are cooled, energy is released bythe water in the flue gases when vapor turns into liquid form, energy that can be used e.g. to heat thedistrict heating network's return line. This work has been carried out on behalf of Hifab DU-teknik, which in the past year has carried outstudies and calculations of the flue gas condensation at the Torsvik CHP plant, which has led to improvedefficiency. Through simulations and calculations in Matlab, this report tries to verify the optimalcondensate flow calculated by DU technology and study how the plant is affected by changed flows andtemperatures in the district heating network’s return line. The authors of this work have put a lot of effort into understanding the theory of heat exchangers andenergy in moist air in depth. The theoretical framework we set up can be seen as a thorough introductionto the subjects and an in-depth study compared to the usual course content during the Bachelor's degreeprogram in mechanical engineering at Linköping University. The goal of the preparatory method work has been to find expressions of the different temperatures inthe plant that make it possible to simulate changes in the plant. Models have been developed to be able tosimulate and calculate the outgoing temperatures given different mass flows using the ingoingtemperatures in a heat exchanger. The model has proven to work well for the heat exchanger, which isconnected to the district heating network. In the calculations of temperatures out of the filling bed, twomethods have been tested. The authors’ has studied what happens if the condensate temperature out ofthe filling bed is set to the dew temperature of the flue gases. Attempts have also been made to considerthe filling bed as a kind of heat exchanger. The result of the authors' calculations of condensate flow differs to a certain extent from the DU-teknik’scalculated condensate flows during a changed boiler load in the plant. To end up at the same result, thehot condensate temperature needed to take a slightly higher temperature than the dew temperature. Theassumption is reasonable to make, but it is difficult to draw any conclusions about the magnitude. Regarding the method of considering the filling bed as a heat exchanger, there are both successes andshortcomings. The success lies in that the trend for the different temperatures seems to be in line with thetheory that the authors have presented for heat exchangers and what happens when the massflowsincrease or decrease in a heat exchanger. However, the shortcomings lie in the fact that the method doesnot take into account that heat is released during the condensation, but is based entirely on the fact thatthe fluid in the filling bed do not undergo phase transformations. Two important proposals for continued work are highlighted at the end of the report. It would beinteresting to study the possibility of considering the filling bed as two separate heat exchangers, where thedry flue gases encounter a partial current of the condensate and the moisture in the flue gases meetsanother partial current of the condensate. Furthermore, a desire is made to test the flue gas condensationin the future at different condensate flows for a longer period of time in order to achieve stationaryconditions in the temperatures. The data can later be used to produce mathematical expressions of whathappens to the outgoing temperatures of the filling bed when the condensate flow changes or when theingoing temperature of the filling bed increases or decreases.

För fjärrvärmebolag är det oerhört viktigt att den värme de producerar utnyttjas så effektivt som möjligt av deras kunder. Det finns dock en mängd problem med kundernas undercentraler som skapar hinder för detta mål. Undercentralerna tenderar att skicka en viss mängd okylt vatten tillbaka till fjärrvärmeverket. Förutom undercentraler är rundgångar och avtappningsventiler problemområden i fjärrvärmenät.   Bollnäs Energi AB vill se över hur fjärrvärmenätet och produktionsanläggningen i Bollnäs skulle påverkas ekonomiskt och miljömässigt om returtemperaturen sjönk. Det som i första hand behandlas i rapporten är rökgaskondensering.   Rökgaskondensering är när den energimängd som har gått åt för att bilda ånga av fukten i bränslet vid förbränningen återigen blir till vätska. Den här energimängden tas tillvara på genom att värmeväxlas mot fjärrvärmenätets returledning. Det går förenklat att säga att ju lägre returtemperatur desto högre värmeeffekt kommer att möjliggöras från rökgaskondensorn.   När 1 MWh energi utvinns ur rökgaskondensorn så är det 1 MWh mindre som behöver förbrännas i företagets pannor. Om det är flera pannor igång samtidigt som drivs med olika bränslen så är det bränslet med högst pris som kommer att sparas in på. Det kan dock innebära problem när den panna som lastas ned är en kraftvärmepanna, d.v.s. att den både producerar värme och el, eftersom att även elproduktionen minskas.   Data har samlats in från företagets loggar och en simulerad sänkning av returtemperaturen har gjorts. Detta har påvisat att en sänkning av returtemperaturen med en grad skulle leda till en besparing på ungefär 442 000 kr per år.   När denna ”gratisenergi” kommer ifrån rökgaskondensering istället för ifrån avfalls- eller oljeförbränning så blir det även en stor miljömässig vinst. Därför har energimängden från rökgaskondenseringen även jämförts med om samma mängd energi hade producerats genom förbränning av avfall eller olja. Beräkningarna visar här att samma sänkning som ovan skulle minska utsläppen av fossil koldioxid med 378 respektive 762 ton per år.
For district heating companies it is extremely important that the heat they produce is utilized as efficiently as possible by their customers. However, there are a lot of problems with customers heat exchangers, which create obstacles to this goal. The heat exchangers tend to send a certain amount of uncooled water back to the district heating plant. Round passages and drain valves are other examples of problem areas in a district heating network.   Bollnäs Energi AB wants to review how the district heating network and production facility in Bollnäs would be affected economically and environmentally if the return temperature dropped. What primarily is dealt with in this report is how it would affect the flue gas condenser.   Flue gas condensation is when the amount of energy that has been used to produce steam by the moisture in the fuel during combustion again becomes liquid. This amount of energy is being utilized by heat exchanging it with the district heating network return line. It is simplistic to say that the lower the return temperature, the higher the effect output will be made possible from the flue gas condenser.   If 1 MWh of energy is extracted from the flue gas condenser, that is 1 MWh less that needs to be burned in the company's boilers. If there are several boilers running simultaneously operated with different fuels, it is the fuel that has the highest cost that will be saved into. However, it can cause problems when the boiler is loaded into a cogeneration unit, ie, that it produces both heat and electricity, because even electricity production will then be reduced.   Data has been collected from the company's logs and a simulated reduction in the return temperature has been made. This has demonstrated that lowering the return temperature by one degree would lead to a saving of approximately 442 000 SEK per year.   When this "free energy" comes from flue gas condenser instead from waste or oil combustion so it also becomes a major environmental gain. Therefore, the amount of energy from the flue gas condensation was compared with if the same amount of energy would have been produced by burning waste or oil. The calculations show that the same reduction as above would reduce carbon dioxide emissions by 378 and 762 tonnes per year respectively.

SammanfattningI ett kraftvärmeverk binds en stor del energi i de varma rökgaserna. Genom att installera rökgaskondensering kan energi från röken tillvaratas. På kraftvärmeverket Skogsbacka i Lycksele har man tittat på möjligheterna att installera rökgaskondensering. Detta arbete syftar till att ta reda på om och vid vilka förutsättningar det skulle vara lönsamt för Skogsbacka att också investera i utrustning för elproduktion vid låggradig värme, för att på så sätt använda energin från rökgaskondenseringen. Idag finns flera tillverkare som erbjuder fristående aggregat som kan utvinna el vid låga temperaturer. De maskiner som undersöks här är Powerbox och FlexiGen, som båda fungerar enligt principen för en ”organic rankine cycle”, och den nyutvecklade tekniken C3, som fungerar på ett annat sätt, med ett arbetsmedium som delas upp i olika komponenter och sedan återskapas med en kemisk reaktion. Verkningsgraden är beroende på hur stora temperaturdifferenser som finns tillgängliga. Möjliga placeringar för aggregaten undersöks och för de fall där inkoppling vore möjligt beräknas elutbytet från aggregatet och från värmeverkets turbin. Slutsatsen blir att den ekonomiska vinsten blir väldigt liten, även för den lösning som gett gynnsammast resultat.
In a bio-fuelled combined heat and power plant, a lot of energy is lost in the outgoing fumes. By condensing the moist in the fumes, a lot of this energy can be recovered. At the plant Skogsbacka in Lycksele, investments in technology to do this is being considered. The purpose of this study is to evaluate the potential for using the recovered energy at Skogsbacka for generation of electricity. Different technologies are available for the generation of electricity from low grade heat. This study looks into "Powerbox" and "FlexiGen", two machines working according to the Organic Rankine Cycle, and C3, a newly developed technology that uses a chemical reaction to split the working media into different components. Ways to integrate the machines with the existing system are discussed, and the resulting electricity produced is calculated, and the influence on the rest of the system is considered. It is concluded that the possible economical winnings are very small.

I utbildningen till Drifttekniker vid Linköpings universitet, Campus Norrköping ingår det att under våren på andra året utföra ett examensprojekt. Just det här projektet utfördes på KV1 på Oscarsgatan, som är en del av Tekniska Verken i Linköping.

Projektet gick först ut på att uppdatera befintliga provtagningsinstruktioner från 1999 som är bifogade i slutet av rapporten. Jag skulle se som det fanns något att ändra, ta bort eller lägga till. Sedan utvecklades projektet och rapporten till att även beskriva reningscyklerna för matarvattnet och rökgaskondenseringen, och med det i stora drag ta upp de viktigaste fakta och information om de olika reningsmetoderna och reningsstegen.

Rapporten ska fungera som en ”snabbkurs” där man lär sig det viktigaste och nödvändigaste ifall att ordinarie drifttekniker av någon anledning inte kan utföra sin uppgift. Eller om så bara för att ge en orientering om hur anläggningen fungerar rent praktiskt.

This project has been executed as an assignment by Sundsvall Energi AB with the purpose of increasing the efficiency of the flue gas condenser by cooling the incoming district heating return before the flue gas condensing exchanger. The flue gas condenser is part of the heat production. The first production unit is the waste boiler where the steam can be distributed between production of electricity and heat production, depending on how large the costumers needs of electricity and heat are. When the customers’ needs are less than Korstaverkets maximum production, an addition of heat from the flue gas condenser means that a larger portion of the steam can go to the turbine and increase the production of electricity. When the customer’s needs are larger than Korstaverkets maximum capacity, a contribution from the flue gas condenser means that Korstaverket can purchase less heat from SCA (Ostrand and Ortviken). The benefit of cooling the district heating return is that more heat and electricity can be produced. In the early stages of the project, literature and the Internet were used to get a basic understanding of the assignment. The supervisor and the staff at Korsta have given drawings and data of the power plant process, and also given advice regarding the process. Product data sheets from suppliers have been used for doing calculations and for getting information about the construction. Scientific articles and literature were used to get facts and formulas. The study has shown that the additional cooling of the district heating return has contributed to an increased efficiency of the flue gas condenser, from 0.9 % with an average flow of the deionized water to 17.2 % with a maximum flow of the deionized water.  The exam work has shown how complicated an energy system can be. The process can be more complicated then what the drawings show, because a profitable solution in one part of the process can lead to deterioration in another part of the process. The calculations show that the major factor that’s influencing the cooling is the deionized waters flow into the new heat exchanger. The repayment period can get short. High flows generate a profit after only a couple of months, while low flows of 1 liter/second take up to 3.5 years with KE Therms brazed heat exchangers and 2.5 years with Tranters gasketed heat exchangers.

Värtaverkets kraftvärmeverk 8 (KVV8) driftsattes 2016 och är ett av världens största biobränslebaserade kraftvärmeverk. Verket tar till vara på energi ur restprodukter från skogsindustrin och pannan på KVV8 har en ångeffekt på 345 MW. Till ångeffekten kan ytterligare 100 MW värme adderas tack vare rökgaskondenseringen. Rökgaskondenseringsanläggningen är därmed en viktig del av värmeproduktionen på KVV8. I anslutande kondensatreningsanläggning renas rökgaskondensatet och på så vis tillförs vattenångcykeln nytt processvatten. Kondensatreningsanläggningen på KVV8 är baserad på membranteknik vilken har många fördelar, exempelvis hög verkningsgrad. En nackdel är att tekniken är känslig för igensättningar. I vattensystem finns alltid mikroorganismer, vilka kan skapa stora driftmässiga problem vid bildandet av biofilm. Vid driftsättning av KVV8 uppstod problem med igensättningar av membran i kondensatreningen orsakade av mikroorganismer. För att få bukt medproblemen rengjordes rökgaskondenseringssystemet vid driftstopp och natriumhypoklorit doserades kontinuerligt till både rökgaskondensor och uppfuktare. Åtgärderna gav inte önskad effekt då driftproblemen bestod under hela driftsäsongenvåren 2016. Orsaken till problemen ansågs vara rökgaskondenseringsanläggningen och främst uppfuktaren. Trots att problemet är relativt utbrett bland Sveriges kraftvärmeverk har få studier gjorts på ämnet. Arbetet har utförts på uppdrag av AB Fortum Värme Värtaverket under hösten 2016. Syftet med arbetet har varit att undersöka uppfuktarens inverkan på mikrobiologiskaktivitet i rökgaskondenseringssystem och även att beskriva kemiska, driftmässiga samt konstruktionsmässiga metoder för att minimera problemen. KVV8 är konstruerad för att använda förbränningsluft från bränslelagret, vilken skulle kunna ha en inverkan på mikrobiologisk aktivitet. Under hösten 2016 användes förbränningsluft från pannhuset för att studera hur val av förbränningsluft påverkade problemen. Uppfuktarens inverkan på mikrobiologisk aktivitet har studerats genom att analysera ett antal utvalda driftparametrar och mikrobiologiska vattenprover. Driftparametrarna som har analyserats är följande: • Uppfuktningsgrad• Val av förbränningsluft (pannhusluft/bränslelagerluft)• Ångeffekt (laständring)• Val av bränsle• Dosering av natriumhypoklorit• Flöde av kondensat till kondensatrening• Temperaturer på rökgas, förbränningsluft och rökgaskondensat• Fukthalt och syrgashalt i rökgaser Analysen visade att den mikrobiologiska aktiviteten var låg under perioden då arbetet utfördes. Därmed var möjligheterna att hitta samband mellan driftparametrar och mikrobiologiska provsvar begränsade. Av denna anledning jämfördes även driftförhållanden mellan en period då problemen var omfattande och en period utan problem. De tre största driftskillnaderna mellan perioderna var: förbränningsluft, dosering av natriumhypoklorit och ångeffekt/laständring. Det är troligt att skillnaden i mikrobiologisk aktivitet beror på någon av dessa driftskillnader. Driftproblemen var omfattande när förbränningsluft från bränslelagret användes, doseringen av natriumhypoklorit var lägre och laständringarna mer frekventa. För att kunna avgöra hur stor inverkan valet av förbränningsluft har, bör studien fortgå med förbränningsluft från bränslelagret samtidigt som övriga driftparametrar hålls relativt konstanta. Mikrobiologisk tillväxt har inte kunnat knytas till uppfuktningsgraden. Valet av förbränningsluft och doseringen av natriumhypoklorit har dock en direkt inverkan på miljön i uppfuktaren. Därmed kan inte den mikrobiologiska aktiviteten i systemet anses oberoende av uppfuktaren trots att uppfuktningsgraden inte har kunnat knytas till problemet. I rapporten beskrivs och diskuteras nio olika bekämpningsmetoder av mikroorganismer med avseende på verkningsgrad, ekonomi och miljömässig påverkan. Bekämpningsmetoderna som utvärderats är klor, UV, klordioxid, ozon, brom, perättiksyra, Kuriverter IK 110 och nanomaterial. Att hitta en ideal metod är svårt då den helst ska vara selektiv, miljövänlig och samtidigt ge en god effektivitet. Ett stort problem med många metoder är att desinfektionsbiprodukter bildas vid oxidationen. I vilken utsträckning dessa bildas beror på val av metod och vattnets sammansättning. Vilken metod som är mest effektiv beror också på vattnetssammansättning, men även på typ av mikroorganism. Därav analyserades rökgaskondensatets sammansättning. Studien visade att rökgaskondensatet var tillräckligt rent då alla jämförbara värdena, förutom ammonium och nitrit, understeg rekommenderade gränsvärden för dricksvatten. Rökgaskondensatet håller därmed en tillräckligt hög kvalitet för att alla metoder som diskuterats kan övervägas för KVV8. Ingen av de analyserade metoderna är dock riskfria ur ett miljömässigt perspektiv och ingen av metoderna kan sägas ge en högre effektivitet på KVV8 utan vidare studier.
Värtaverkets combined heat and power plant 8 (CHP 8) was put into operation in 2016 and is one of the largest bio fuelled CHPs in the world. The plant makes use of energy in waste products from the forest industry and the steam capacity of the boiler at CHP 8 is 345 MW. The flue gas condensation system adds another 100 MW heat to CHP 8:s capacity. Flue gas condensation is therefore an essential part of the heat production at CHP 8. In the acceding water treatment plant the flue gas condensate is purified and thus provides the water-steam cycle with new water. The water treatment plant is based on membrane technology, which has many advantages, for example high efficiency. One disadvantage with membrane technology is that it is sensitive to fouling. Microorganisms are always present in water systems and they create biofilm, therefore they are prone to cause operational problems. When CHP 8 was put into operation problems arose with fouling of membranes caused by microorganisms. To overcome the problems the system was cleaned and sodium hypochlorite was added to the system continuously. The flue gas condensation system, and especially the humidifier, was considered to be the cause of the microbiological activity. Even though the problem is relatively widespread across CHPs in Sweden, very few studies have been made on the subject.   This thesis has been written on behalf of AB Fortum Värme Värtaverket during the autumn term of 2016. The aim of the work was to examine the impact of humidification on microbiological activity in flue gas condensation systems. The thesis also gives a description of chemical, operational and structural methods to minimize problems caused by microorganisms. CHP 8 is designed to use combustion air from the fuel stock, which may affect microbiological activity. For this reason, combustion air from the boiler was used instead of combustion air from the fuel stock during the autumn of 2016. Impact of humidification on microbiological activity has been studied by analysing selected operational parameters and microbiological water samples. The operational parameters that have been studied include the following:   • Degree of humidification • Combustion air (boiler/fuel stock) • Steam effect • Fuel • Dosage of sodium hypochlorite • Flow rates • Temperatures of flue gas, combustion air and flue gas condensate • Moisture content and oxygen content in the flue gas   The study showed that, when the thesis was conducted, the microbiological activity was low and thus the potential of finding a connection between operational parameters and microbiological test results were low. For this reason operational conditions were compared between the period with problems and the period without.   It is likely that the difference in microbiological activity derives from the difference in operational conditions. The three primary differences in operational conditions between the two periods was type of combustion air, dosage of sodium hypochlorite and operational continuity. The operational problems were comprehensive when combustion air from the fuel stock was used, dosage of sodium hypochlorite low and the operational continuity low. To determine how big impact type of combustion air has on microbiological activity the study has to continue with the same operational set but with combustion air from the fuel stock instead of the boiler.   The study has not been able to associate microbiological activity with degree of humidification. Nevertheless type of combustion air and dosage of sodium hypochlorite has an immediate impact on the environment in the humidifier and thus microbiological activity cannot be considered independent of humidification.   This thesis describes and discusses nine different disinfection methods with respect to efficiency, economy and environmental impact. The disinfection methods that have been studied are chlorine, UV, chlorine dioxide, ozone, bromine, per acetic acid, Kuriverter IK 110 and nano materials. It is difficult to find an ideal disinfection method since it needs to have good selectivity, be environmentally friendly and at the same time provide good efficiency. One problem associated with disinfection is that disinfection by-products are formed by oxidation. To what extend disinfection byproducts will be formed depends on the disinfection method and the composition of the water. The efficiency of the methods is also dependent on the composition of the water and also the type of microorganism. Therefore the flue gas condensate composition was examined. The study showed that the flue gas condensate was sufficiently clean since all analogue values, except ammonium and nitrite, was lower than recommended values for drinking water. Thus the flue gas condensate has a sufficiently high quality for all the above mentioned disinfection methods to be efficient. None of the disinfection methods discussed are safe from an environmental point of view. Therefore alternative methods should be evaluated for use in the long term.

The coming years are expected to bring multiple challenges for all actors within the energy sector. For the Swedish utility company Tekniska verken AB, one of the upcoming tasks is to adapt their energy technologies to enable renewable, plannable and efficient heat and power production. At the same time as the share of renewable energy increases, the demand grows for technologies that can cover for the intermittency and align with policies and goals for sustainable energy. Part of Tekniska verken’s work is therefore focused on investigation of potential solutions for their heat and power production, that also agrees with the municipality’s vision to become “the World’s most resource efficient region”. One of the current projects within the area regards installation and tests of a of a biofueled top cycle (BTC) with high electric efficiency. The project is carried out together with the owner of the technology: Phoenix Biopower AB. This thesis is part of the pre-study to the pilot project, which is aimed to examine the feasibility of installing a pilot unit of the Phoenix Biopower BTC technology in Tekniska verken’s combined heat and power plant KV62, Linköping, Sweden. The thesis is meant to examine the site feasibility through evaluation of how the operation of KV62 will be influenced by the pilot unit’s operation. The work consists of a mapping of necessary interfaces between KV62 and the BTC pilot unit, followed by an assessment of the impact of the pilot unit on operation of KV62. The feasibility is evaluated with respect to operational limits of KV62 and the study includes both quantitative and qualitative evaluation of the impact from the interfaces between the two units. The study has special focus on the impact from the pilot´s flue gases on the flue gas handling system in KV62 which appeared to be a critical interface with respect to the operational limits. The resulting operational changes in this work indicate that the pilot unit can be installed and run in connection to KV62, but that normal operation of KV62 cannot be sustained during steady state operation of the BTC pilot. This is mainly due to the pilot unit’s load in terms of steam withdrawal, and additional heat to the heat recovery system, that cannot be fully managed with the current capacity for feedwater in KV62. However, there can still be potential solutions to run test campaigns of the BTC pilot simultaneously as KV62 delivers both heat and power. It should be taken into consideration that the pilot units’ behavior during transients are not investigated in this work and therefore need further investigation before a decision about the feasibility of the pilot unit installation can be made. Furthermore, some interfaces have multiple options for their placements, and therefore a detailed heat-and mass balance over KV62 would be suggested to investigate the effects of the symbiosis between the decided interface locations further.
Framtiden förväntas medföra många utmaningar för aktörer inom energisektorn, och för Tekniska verken i Linköping är en av de framtida utmaningarna att anpassa energisystemet till kraft- och värmetekniker som är förnybara, effektiva och planerbara. Samtidigt som andelen förnybara energikällor ökar, växer även behovet för energi som kan täcka för oregelbundenheten hos vind- och solkraft och samtidigt passa i Linköpings vision om att bli världens mest resurseffektiva region. En del av Tekniska verkens arbete är att utforska möjliga lösningar för deras framtida energisystem, och en gren i arbetet med forskning och utveckling är ett projekt med mål att bygga och testa en pilotanläggning av en biobränslebaserad toppcykel (BTC). Projektet genomförs tillsammans med teknologins ägare: Phoenix Biopower. Detta examensarbete är del av förstudien tillhörande pilotprojektet, som är ämnad att undersöka genomförbarheten i att installera en pilotanläggning av Phoenix Biopowers teknologi med ett av Tekniska verken i Linköpings kraftvärmeverk, KV62 som moderanläggning. Examensarbetet syftar till att undersöka projektets genomförbarhet genom utvärdering av hur driften av KV62 kommer påverkas av pilotenheten. Arbetet består av en kartläggning av nödvändiga gränssnitt mellan KV62 och BTC-piloten, vilket följs av en bedömning av pilotenhetens inverkan på driften av KV62. Genomförbarheten utvärderas med avseende på driftsgränser för KV62 och studien inkluderar både kvantitativ och kvalitativ utvärdering av pilotens påverkan på KV62 till följd av gränssnitten mellan de två enheterna. Studien har särskilt fokus på rökgasens gränssnitt, som visade sig kunna vara kritiskt med avseende på påverkan från pilotens rökgas på processerna i KV62. Resultatet från arbetet visar att det är möjligt att ansluta och driva pilotanläggningen vid KV62, men att normal drift av KV62 inte kan bibehållas vid drift av BTC-piloten, framförallt på grund av pilotanläggningens belastning genom uttag av ånga; som inte kan hanteras fullt ut av befintlig kapacitet för matarvatten, och tillskottet av effekt till rökgasstråket vid överhettarna. Innan en slutgiltig bedömning av BTC-pilotens genomförbarhet med avseende på påverkan på KV62 kan göras vore det lämpligt att genomföra en studie av påverkan på KV62 under pilotens transienter, samt en analys av värme- och massbalanser i KV62 för fastställda placeringar av gränssnitten.