Konvertering av hetvattenpanna HP3 Göteborg Energi Sävenäs till hybridkraftvärmeverk - en teknisk och ekonomisk analys
Typ
Examensarbete för masterexamen
Master Thesis
Master Thesis
Program
Publicerad
2006
Författare
Pettersson, Karin
Modellbyggare
Tidskriftstitel
ISSN
Volymtitel
Utgivare
Sammanfattning
Göteborg Energi är intresserat av att utöka sin elproduktion. I detta projekt har möjligheterna till en byggnation av en hybridkraftvärmeanläggning, genom komplettering av en befintlig hetvattenpanna med en ångturbin och en gasturbin, studerats. Hetvattenpannan, HP3, finns på en av Göteborg Energis produktionsanläggningar, Sävenäsverket. HP3 är en biobränsleeldad hetvattenpanna som avger en fjärrvärmeeffekt på 120 MW vid fullast. Målet med en ombyggnad av HP3 till hybridkraftvärmeverk är att producera så mycket el som möjligt men samtidigt inte minska leveransen av fjärrvärme från systemet. Biobränslet skall utgöra en majoritet av bränslemixen, varför alltför stora gasturbiner inte är aktuella. Tre olika förslag, vilka skiljer sig åt vad det gäller utformning hos avgaspannan för hur en ångturbin och en naturgaseldad gasturbin kan integreras till HP3, har tagits fram. I alla förslagen har en parallellkoppling valts framför en seriekoppling bland annat beroende på högre driftflexibilitet, högre totalverkningsgrad och kortare stilleståndstid vid en ombyggnad. Gemensamt för alla förslagen är också att pannan byggs om för produktion av mättad ånga och att överhettningen sker i avgaspannan. Den främsta anledningen till att överhettaren placerades i avgaspannan är för att minska risken för högtemperaturkorrosion. Den bästa utformningen på avgaspannan, såväl ur elverkningsgrads- som ur ekonomisk synpunkt, visade sig vara en variant där avgaserna förutom att överhetta den mättade ångan från pannan även förvärmer matarvattnet innan det tillförs pannan. Avgaspannan innehåller också en ekonomiser för fjärrvärmeproduktion. Denna utformning på avgaspannan möjliggör ett mycket effektivt utnyttjande av avgaserna till elproduktion. Den tillförda biobränsleeffekten är samma som till HP3 idag, cirka 104 MW. Den till gasturbinen tillförda naturgaseffekten är 84 MW, vilket betyder att andelen biobränsle i bränslemixen är 55 %. Den totala elproduktionen från anläggningen är 65 MW, ungefär jämt fördelat mellan ång- och gasturbinen. Värmeproduktionen är något större än för HP3 idag, 130 MW. Anläggningens elverkningsgrad uppgår till 34 % och totalverkningsgraden till 104 %. Den sammanlagda investeringskostnaden för ombyggnaden uppskattades till ungefär 392 MSEK. För att bedöma hur intressant en ombyggnad till hybridkraftvärmeverk är, jämfört med att behålla pannan i befintligt skick, beräknades kostnaden för att producera en enhet värme dels för HP3 ombyggd till hybridkraftvärmeverk och dels för HP3 med dagens utformning som hetvattenpanna. Resultaten visade att värmeproduktionskostnaden för hybridanläggningen är betydligt lägre än för hetvattenpannan och att en ombyggnad av pannan därmed är intressant. Hybridanläggningen är varken beroende av intäkter från elcertifikatsystemet eller av gratis utdelning av utsläppsrätter för att uppvisa lägre värmeproduktionskostnad än hetvattenpannan. Då stora intäkter kommer från elproduktionen är värmeproduktionskostnaden för hybridanläggningen väldigt känslig för förändringar på elpriset. Elpriset måste dock avvika ganska mycket från de framtida scenarion som förutspås av många för att hybridanläggningens lönsamhetsfördel jämfört med hetvattenpannan ska försvinna.
Beskrivning
Ämne/nyckelord
Kemisk energiteknik , Chemical energy engineering