Linköpings kraftvärmeverk (KV1) som drivs av Tekniska verken har under en längre tid haft en upplevd obalans, dels mellan mängden tillfört bränsle och mängden producerad ånga, dels mellan mängden producerad ånga och mängden producerad el samt nyttig värme i fjärrvärmenätet. Detta arbete syftar till att hjälpa Tekniska verken att utreda den upplevda obalansen mellan mängden tillfört bränsle och mängden producerad ånga. Utredningen gjordes genom att studera standarder samt tidigare arbeten inom området och ta fram en metod för att beräkna den direkta och indirekta pannverkningsgraden. Innan beräkningen av den direkta och indirekta pannverkningsgraden inleddes verifierades trovärdigheten hos de stationära flödesmätarna i anläggningen. Detta gjordes genom att mäta ett antal vattenflöden på KV1 med en handhållen ultraljudsflödesmätare och sedan jämföra dessa flöden mot de värden som registrerades i styrsystemet Delta V. Då verifikationen av de stationära flödesmätarna hade genomförts inleddes beräkningen av den indirekta verkningsgraden genom att samla in ask- och bränsleprover för panna 1 och 3. I samband med dessa provinsamlingar mättes även luftflödeshastigheten och temperaturen vid pannornas yta. De insamlade proverna skickades iväg för labbanalys. Den data som insamlades applicerades i beräkningarna av oförbränt bränsle i askan, oförbränd rest i gasfas, rökgasförluster samt konvektions- och strålningsförluster, vilka var variabler som var nödvändiga för att erhålla den indirekta verkningsgraden. Den indirekta verkningsgraden beräknades till 92,24 % för panna 1 och 95,85 % för panna 3. Dessa verkningsgrader låg i linje dels med vad som kunde förväntas av pannorna på KV1 (85-90 % för panna 1, samt över 90 % för panna 3), dels med tidigare arbeten som beräknat den indirekta verkningsgraden i kraftvärmeverk. Utöver pannverkningsgraden erhölls även en ångverkningsgrad genom den indirekta verkningsgraden. Denna beräknades till 90,66 % för panna 1 samt 88,79 för panna 3. För att få perspektiv från en mindre komplex metod beräknades även ångverkningsgraden genom den direkta verkningsgraden (90,22 % för panna 1 samt 97,78 % för panna 3). Dessa resultat antydde att KV1 hade högre pann- och ångverkningsgrad än vad Tekniska verkens egna beräkningar påvisade. Tre orsaker lyftes fram som potentiella skäl till de otillfredsställande pann- och ångverkningsgraderna som Tekniska verken erhöll med sina beräkningar. De orsakerna var följande: • Producerad ånga som ej går till turbin inkluderas ej i det ångflöde som ligger till grund för beräkningen av ångeffekten. • Energiinnehållet i biobränslet för panna 3 förändras mellan den tidpunkt då bränslet anländer till lagringsplatsen och den tidpunkt då bränslet matas in i pannan, på grund av förmultning (berör endast panna 3). • Problem med invägningen av bränslet. Antingen problem med fordonsvågen vid KV1 (berör både panna 1 och 3) eller att bränslevikten från invägningen på Gärstadområdet används vid beräkningen av den tillförda bränsleenergin till pannan (berör mest panna 3). / The CHP-plant in Linköping (KV1) run by Tekniska verken has experienced an imbalance partly between the amount of fuel added to the boiler and the amount of produced steam, partly between the amount of produced steam and the amount of useful steam in the district heating grid. This thesis aimed to help Tekniska verken investigate the imbalance between the amount of added fuel and the amount of produced steam. The investigation was done by developing a method for calculating the direct and indirect efficiency through studying standards and old theses within the field. Initially there were no clear theory behind what caused the imbalance from Tekniska verken’s side. Before the calculation of the direct and indirect efficiency was initiated, the credibility of the stationary flowmeters was verified. This was done by measuring several waterflows at KV1 with a handheld ultrasonic flowmeter and comparing the measured flows with the flows registered in the stationary flow meters. When the verification of the stationary flow meters was done, the calculations of the indirect efficiency was initiated by collecting ash- and fuel samples for boiler 1 and 3. In connection with the collection of those samples, the air flow rate and temperature at the boiler surface was also measured. The ash- and fuel samples was sent for lab analysis. The collected data was applied in the calculation of unburnt fuel in the ashes, unburnt residual in gas phase, flue gas losses and convection- and radiation losses, which were variables that were necessary for calculating the indirect efficiency. The indirect efficiency was calculated at 92,24 % for boiler 1 and 95,85 % for boiler 3. Those efficiencies were both in line with the boilers expected efficiencies (85-90 % for boiler 1 and over 90 % for boiler 3.) and the efficiencies received in previous theses that had calculated the indirect efficiency in CHP-plants. Except the boiler efficiency, the steam efficiency was also received through the indirect efficiency. The steam efficiency received through indirect efficiency was 90,66 for boiler 1 and 88,79 % for boiler 3. To get perspective from a less complex method, the steam efficiency was also calculated with the direct method (90,22 % for boiler 1 and 97,78 % for boiler 3). Those results indicated that KV1 had higher boiler- and steam efficiencies than what Tekniska verken’s own calculation showed. Three reasons were raised as potential causes to the unsatisfying boiler- and steam efficiencies that Tekniska verken received with their own calculations. Those reasons were the following: • Produced steam that is not going to the turbine is excluded from the steam flow that the calculated steam effect is based on. • The energy content of the biofuel in boiler 3 is changing between point when the fuel is delivered to the storage and the point when it’s fed in to the boiler, due to decay. • Problem with the weigh-in of the fuel. The problem could be related both to the vechicle scale (affecting both boiler 1 and 3) or that the fuel weight from the weigh in at the Gärstad area is used in the calculation of the added fuel energy to the boiler (affecting mostly boiler 3).
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:liu-152446 |
| Date | January 2018 |
| Creators | Johnsson, Simon |
| Publisher | Linköpings universitet, Energisystem |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.002 seconds