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.

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.

I värme- och kraftvärmeverk förbränns olika typer av bränslen för produktion av el och fjärrvärme. Vid förbränningen bildas rökgaser som innehåller föroreningar, till exempel tungmetaller, från bränslet. Anläggningarna har ofta krav på utsläpp både via rökgaserna och avloppsvatten. Rökgaserna renas därmed genom olika tekniker var av en vanlig teknik är rökgaskondensering. Vid rökgaskondenseringen bildas en vätska, kallad rökgaskondensat, som delvis innehåller tungmetaller från bränslet. Rökgaskondensatet måste renas innan det kan lämna anläggningen och det görs bland annat med tungmetalljonbytare. Jonbytarmassan i tungmetalljonbytarkolonnerna behöver bytas ungefär två gånger per driftsäsong då den inte längre kan binda mer tungmetaller. Detta är en kostnad för värme- och kraftvärmeverken som de vill minimera. I denna studie undersöktes om lokal provtagning och analys på ett kraftvärmeverk av ett antal utvalda tungmetaller i rökgaskondensat är en bra metod för att optimering av reningssteget med tungmetalljonbytare. Samt om detta kan säkerställa att miljökraven för tungmetaller i det renade rökgaskondensatet uppfylls. Med optimering avses att jonbytarmassornas fulla kapacitet utnyttjas, d.v.s. att byten av jonbytarmassor kan reduceras utan att riskera otillåtna halter av tungmetaller i de renade rökgaskondensatet till följd av att jonbytarmassorna använts för länge. Även tiden som behöver avsättas för lokal provtagning och analys dokumenterades. I dagsläget sker analyser hos ackrediterade laboratorium där det tar drygt två veckor att få resultatet och under väntetiden kan mycket på anläggningen förändras. En verifiering av resultaten från studien gjordes mot resultat från ett sådant. I denna studie undersöktes lokal provtagning och analys med mätinstrumentet FREEDD som bygger på tekniken kvartskristall mikrobalans (QCM-teknik). Andra alternativ för lokal analys har inte undersökts här.  Resultatet visade att det i dagsläget är svårt att med lokal provtagning optimera reningssteget med jonbytarmassor samt kontrollera utsläppen av tungmetaller via det renade rökgaskondensatet. Korrigeringar hos mätinstrumentet och provpunkterna behöver göras för att få pålitligt resultat. Tiden som behöver avsättas för provtagning och analys beror på vilken metall som ska analyseras då tiden för preparering av prov varierar. Men om det kan möjliggöra att anläggningarna kan använda jonbytarmassorna längre samt får kontroll på utsläppen via det renade rökgaskondensatet kan det vara lönsamt att avvara den tiden. / In heating and combined heat and power plants, different types of fuels are burned to produce electricity and district heating. During the combustion flue gases containing pollutants, such as heavy metals, are formed from the flue. The plants have requirements for low emissions, both from the flue gases and the wastewater. The flue gases are purified by various techniques and a common technique is flue gas condensation. During the flue gas condensation, a liquid called flue gas condensate, is formed, which partly contains heavy metals from the flue. The flue gas condensate must be cleaned before it can leave the plant. A step in the purification of the flue gas condensate is usually heavy metal ion-exchanger. The ion-exchange mass in the heavy metal ion-exchange columns needs to be changed approximately twice per operating season as it no longer has room to bind more heavy metals. This is an expensive cost for the heating and combined heat and power plants that they want to minimize. This study investigated whether local sampling and analysis at a cogeneration plant of a number selected heavy metals in flue gas condensate is a good method for optimizing the purifications step with heavy metal ion-exchangers. And if this can ensure that the environmental requirements for the heavy metals in the purified flue gas condensate are met. Optimization means that the full capacity of the ion-exchange masses is utilized, i.e. that the exchange of ion-exchange masses can be reduced without risking unauthorized levels of heavy metals in the purified flue gas condensate as a result of the ion exchange masses being used for too long.  The time needed for local sampling and analysis was also documented. At present, analyzes are done at accredited laboratories where it takes over two weeks to get the result and during that time much can be changes at the plant. A verification of the result of the study was also made against the result of an accredited laboratory. In this study, local analysis was made with the measuring instrument FREEDD which is based on quartz crystal microbalance (QCM-technology). Other options for local sampling and analysis have not been investigated. The result showed that, in the present, it is difficult to optimize the purification step with ion-exchange masses and check emissions of heavy metals with the purified flue gas condensate. To obtain reliable result, corrections to the measuring instrument and test points need to be made. The time that needs to be set aside for sampling and analysis depends on the metal, as the time for sample preparation varies.  But if it can enable the plants to use the ion-exchange masses longer and gain control of the emissions of heavy metals with the purified flue gas condensate, it can be profitable to save that time.