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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-208337 |
| Date | January 2017 |
| Creators | Karlsson, Sofia |
| Publisher | KTH, Skolan för kemivetenskap (CHE) |
| 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 0.0038 seconds