badlarsdiagram Fotomontage: Liljewall arkitekter ab Göteborgs viktigaste miljöprojekt Utvecklingen av Göteborgs fjärrvärmeförsörjning är stadens största miljöprojekt någonsin. Grunden för detta lades redan under början av 1980-talet. Nu fortsätter utvecklingen med den nya anläggningen Rya Kraftvärmeverk. Anläggningen kommer att tillgodose cirka 35 procent av göteborgarnas fjärrvärmebehov och 30 procent av elbehovet. Kraftvärmeverket är en naturgaseldad gaskombianläggning. Genom att kombinera en gasturbinprocess för elproduktion med en ångprocess för el- och värmeproduktion kan man få en mycket effektiv anläggning med hög totalverkningsgrad. Tack vare denna anläggning kommer stadens värme- och elförsörjning att vara tryggad för lång tid framöver. Anläggningen ger ökad leveranssäkerhet och vi kommer att kunna försörja viktiga funktioner i Göteborg också vid större elavbrott i riksnätet.
En flexibel lösning för framtiden Fotomontage: Liljewall arkitekter ab Stor vinst för miljön inte bara i Göteborg Koldioxidutsläpp per producerad kwh från Rya Kraftvärmeverk i jämförelse med kol- och oljeeldade kondenskraftverk: Olja Kol Rya Kvv NG Göteborg Energi producerar i dag mycket lite el med tanke på det stora värmeunderlag som kan utnyttjas för kraftvärme (alltså samtidig produktion av både el och värme). Genom effektiv kraftvärmeproduktion med naturgas kan vi minska våra inköp av el från utlandet på marginalen, vilket vi gör i Sverige under hela året. Rya Kraftvärmeverk kan därmed ersätta andra anläggningar i norra Europa, där elproduktionen sker i koleldade kondenskraftverk. Denna produktion är mindre önskvärd ur miljösynpunkt med tanke på utsläpp av koldioxid och försurande ämnen. Anläggningen ligger också helt i linje med Sveriges riksdags och EU:s ambitioner att verka för ett ökat inslag av kraftvärmeanläggningar. I och med byggandet av Rya Kraftvärmeverk minskar Göteborgs beroende av externa leveranser av el. Göteborg har valt att använda naturgas som primärbränsle, med möjligheter att i framtiden komplettera med biogas eller syntetgas, men detta kräver i så fall en viss modifiering. Anläggningen kan köras i flera olika driftfall, beroende på hur mycket el respektive värme som önskas. 30 20 10 Rörlig prod. kostnad öre/kwh Vattenkraft Kraftvärme (industri) Välplacerad i infrastrukturen Genom sin placering i Ryahamnen ligger Rya Kraftvärmeverk bra till, sett ur infrastruktursynpunkt. Det ligger nära anslutningar till befintliga fjärrvärme- och naturgasledningar. Närheten till ett starkt elnät på Hisingen är också en klar fördel. Mycket arbete läggs ner för att utforma de anslutande systemen på ett optimalt sätt. Närheten till älven ger också möjlighet att kyla bort överskottsvärmen från elproduktionsprocessen, vilken normalt tas till vara i fjärrvärmenätet. Elproduktionen kan då ske i s. k. ödrift vilket är en viktig del i en trygg elförsörjning. Framtida värmeproduktion i Göteborg, inklusive Rya KVV Avfallsförbränning 29% Spillvärme raffinaderier 26% Rya Kraftvärmeverk 29% Naturgas i övrig kraftvärme 5% Kärnkraft Kraftvärme (fjärrvärme) Biobränsle 6% Värmepumpar 4% Naturgas i hetvattenpannor ca. 1% Olja <1% Kolkondenskraft 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Elproduktionsförmåga TWh/år Nordens totala elförbrukning Hur vet vi att det är just kolkraft som är på marginalen? När vi ökar vår elproduktionsförmåga med en effektivare och billigare produktion från kraftvärmeanläggningar trycker denna undan dyrare el producerad med kolkondensanläggningar (åt höger i diagrammet). Fjärrvärme MW Rya Kraftvärmeverk vänder sin fasad mot Göta älv. De generösa glasytorna ger insyn till maskinhallen och särskilt kvällstid blir den upplysta anläggningen med släpljus utefter skorstenen ett ståtligt inslag i Hisingens stadssiluett. 1200,0 1000,0 800,0 600,0 400.0 200,0 0,0 Olja Naturgas Värmepumpar Biobränsle Naturgas kraftvärme Rya Kraftvärmeverk Spillvärme raffinaderier Avfallsförbränning Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec Så här kan behovet av fjärrvärme se ut under ett år i Göteborg. Rya Kraftvärmeverk kan drivas i flera olika driftfall beroende på behovet. Lokalt i Göteborg blir miljöpåverkan mycket låg. Driften i äldre fjärrvärmeanläggningar, med sämre miljöprestanda, minskar som en följd av att Rya Kraftvärmeverk tas i bruk. Trots att elproduktionen i Göteborg ökar minskar utsläppen av försurande ämnen, svavel och kväveoxider. Anläggningen smälter väl in i befintligt industriområde och närliggande naturområden. Låga emissioner ger bättre luft i Göteborg Rökgasreningen av kväveoxid (NO x ) sker med katalysator (s.k. SCR-teknik) till väl under 20 mg/mj eldad naturgas. Naturgas som bränsle ger i princip inga svavelutsläpp och, tillsammans med de låga emissionerna av kväveoxider, blir detta alltså ett viktigt bidrag till minskad försurning. Gasdriften innebär att ingen hantering av aska behöver ske. Naturgasen innehåller praktiskt taget inga miljöfarliga tungmetaller och förbränningen är mycket ren. Den höga skorstenen gör att rökgaserna inte bidrar till de inversionsproblem som vissa tider uppträder i Göteborg. Eftersom bränslet, gasen, levereras via rörledning krävs inga transporter för detta. Kväveoxidreningen med SCR-teknik innebär hantering av ammoniak (25%-ig vattenlösning) inom anläggningen och transport med lastbil. Hanteringen säkras med tanke på personsäkerhet och skydd mot skada på den yttre miljön. Närmiljön Ett miljökontrollprogram för Rya skog genomförs före och efter drifttagningen av anläggningen, avseende grundvattennivåer, luftkvalitet, flora och fauna. Det förfallna närområdet är sanerat från tidigare verksamheter (bl.a. från oljehaltig jord). Vid de tillfällen som fjärrvärmebehovet är lågt kan anläggningen kylas med vatten från Göta Älv. En liten höjning av vattentemperaturen sker, men bara i en mycket begränsad del av älven. Tillför inget buller Ett villkor i Miljödomstolens tillstånd är, att bullernivån 100 m från anläggningen inte skall överskrida 50 db(a). I denna redan bullerutsatta miljö kommer Rya Kraftvärmeverk inte att tillföra någon ökning. Som en jämförelse kan nämnas att en köksfläkt avger mellan 40 och 63 db(a), ett vanligt samtal 50 db(a). Koldioxidemission i ett större perspektiv Utsläppet av koldioxid blir större i Göteborg som en följd av den ökade elproduktionen. En ökning som mer än väl kompenseras av minskade drifttider för den kolbaserade elproduktionen i norra Europa. I ett nordeuropeiskt perspektiv minskar utsläppen med ca 500 000 ton koldioxid per år. Emissioner (ton, CO 2 i kton) 5000 4000 3000 2000 g/kwh 0 300 600 900 1000 Utvecklingen av minskade emissioner sedan 1973 Svavel NO X CO 2 0 1973 1978 1984 1988 1992 1997 2001 2008 Diagrammet visar klart och tydligt den positiva miljöeffekt utbyggnaden av fjärrvärmen har i Göteborg. Villkor i miljöprövningen Fjärrvärmeleverans Egen produktion av fjärrvärme 100 meter hög skorsten Max 20 mg NO x /MJ tillfört bränsle Max 5 ppm ammoniakslip Kylvatten mot älven max flöde 5 m 3 /s max 10 C temperaturförhöjning i kylvattnet 5000 4000 3000 2000 1000 0 Energi (GWh)
Gasturbinprocess Gasturbin Bränsle Elverkningsgrad 37% Totalverkningsgrad 37% 63% förlust Producerad el Vad produceras i Rya Kraftvärmeverk och varför? Rya Kraftvärmeverk är en av Skandinaviens största gaskombianläggningarmeeffekt som en anläggning producerar, alltså ett mått Alfavärdet är kvoten mellan den eleffekt och den vär- Anläggningen omfattar två processer; en för gasturbinerna och en för ångturbinerna. Genom att utnyttja rest- optimerad för elproduktion får man ett alfavärde på cirka på fördelningen av produktionen. I en anläggning som är värmen i rökgaserna från gasturbinen som drivande kraft 1,2 och en totalverkningsgrad på 88%. Rya Kraftvärmeverk har i stället optimerats för att ge en så hög total- i ångcykeln kan man höja den totala verkningsgraden. Detta ger stort elutbyte och anläggningen har en verkningsgrad som möjligt 92,5% och alfavärdet blir totalverkningsgrad på hela 92,5%. Tekniskt sett bygger då lite lägre; 0,9. den på produkter från Siemens med känd och beprövad Flexibiliteten i anläggningen är stor och här finns teknik. goda möjligheter till lastanpassning. Två viktiga faktorer gör flexibiliteten möjlig. Den första är lösningen med de Hur resonerade vi för att nå vårt mål? Göteborg Energi ville skapa en anläggning som kunde ge stor, stabil och varaktig produktion av fjärrvärme och el. Anläggningens flexibilitet med avseende på fjärrvärmebehovets variation prioriterades. Den valda optimeringen uttrycks i ett alfavärde och en totalverkningsgrad. tre gasturbinerna i stället för en stor, den andra är tillsatseldning i avgasångpannorna. Då kan man maximera elproduktionen vid varje given värmeproduktion. En verkningsgrad långt över det vanliga Denna anläggning, som är optimerad för fjärrvärmeproduktion, utnyttjar energiinnehållet i bränslet mycket effektivt. Här är några orsaker: Förbränningen sker i två steg, varav det första i gasturbinerna och det andra i avgasångpannorna. Samma förbränningsluft utnyttjas, vilket ger mindre avgasförluster. Mindre luftmängd medför alltså mindre förluster. Bättre totalverkningsgrad genom bättre värmeåtervinning, d.v.s. en minskning av värmeförlusterna till omgivningen. Detta görs bl.a. genom att tillgodogöra värme som normalt kyls bort, t ex värmeåtervinning ur smörjoljesystemet. Detta ger 0,5% ökad verkningsgrad, vilket innebär 3 MW eller motsvarande uppvärmning av ytterligare 250-300 villor. Väl anpassad ångturbin av modern konstruktion, med små strypförluster. Rökgaserna slutkyls i ett sista steg i avgasångpannorna med en fjärrvärmeekonomiser, vilket därmed sänker rökgastemperaturen maximalt till förmån för ökad fjärrvärmeproduktion. Ångprocess Var för sig är elverkningsgraden i en gasturbinprocess respektive ångturbinprocess inte så hög. Men genom att kombinera de två processerna kan man få en mycket högre verkningsgrad. Vad händer med de 600 MW som vi matar in i anläggningen? Elproduktion (261 MW) 43,5% Värmeproduktion (294 MW) 49% Förluster 7,5% Definitioner Panna Förlust 6% Elverkningsgrad 35% Totalverkningsgrad 94% Ångturbin Alfavärde 0,59 Bränsle Fjärrvärmekondensor Producerad el Producerad värme 92,5% el och värme 5% förlust i rökgaserna 0,7% förlust i generatorerna 0,5% förlust via ventilation 1,3% övriga förluster, t ex läckage, varmvatten Verkningsgrad Elverkningsgrad Alfavärde är förhållandet (uttryckt i %) mellan total nyttig effekt, el + värme och tillförd bränsleeffekt: Eleffekt Bränsleeffekt = η el Eleffekt Värmeeffekt = α Total effekt Bränsleeffekt = η
8 Några tekniska data Hur producerar vi? 1. Gasen levereras i rörledningar från Danmark. Den har vid leverans till Rya Kraftvärmeverk ett tryck som passar gasturbinerna utan särskild tryckhöjning, 26-28 bar. 2. Luften tas in via luftintag på taket till respektive gasturbin. För att ge hög verkningsgrad och förhindra isbildning i luftintaget finns värmeväxlare i intagen för att förvärma luften. Luftförvärmningen använder spillvärmen från smörjoljesystemet för att ge en god ekonomi och högre totalverkningsgrad. 3. Gasturbinens kompressordel höjer trycket på ingående luft i 15 delsteg. Temperaturen höjs till 400 C. 4. I brännkammaren förbränns gas-/luft-blandningen till rökgaser med en temperatur på 1 200 C med hjälp av 30 st låg NO x -brännare. I detta skede innehåller rökgaserna 30 mg NO x per MJ eldad naturgas. Ju högre temperatur man har desto högre blir verkningsgraden i gasturbinprocessen. Nackdelen blir bl.a höga materialtemperaturer och NO x -generering vilket gör att man måste kompromissa. 5. Rökgasen expanderar i turbindelen, två luftkylda och ett okylt steg, vilket ger drivkraft åt turbinaxeln som driver elgeneratorn (och kompressorn). Rotorvarvtalet är 6600 r/min. De rökgaser som släpps ut ur turbinen har en temperatur på 538 C och innehåller ca 15 vikt-procent syre. 6. Rökgaserna leds till avgaspannan, där man genom tillsatseldning hettar upp dem till ca 1 000 C. Då det finns 15% syre kvar i rökgaserna efter gasturbinen behöver ingen extra luft tillföras. Tack vare en relativt stor andel tillsatseldning kan Rya Kraftvärmeverk producera mer värme till låg kostnad än andra motsvarande anläggningar. 7. De rökgaser som till slut släpps ut till omgivningen via skorstenen håller en temperatur på ca 70 C. Efter katalysatorn innehåller rökgaserna avsevärt mindre än 20 mg NO x /MJ eldad naturgas. Anledningen till att man kan sänka avgastemperaturen så lågt, utan att få oönskade bieffekter, såsom korrosion, är att anläggningen drivs med ett rent bränsle. Den andra anledningen är att fjärrvärmenätet kan utnyttjas för att ta emot värmen från rökgaserna. Man kan alltså på ett ekonomiskt sätt hålla låg temperatur på avgaserna och tillgodogöra sig ett stort energiinnehåll. Detta är det främsta skälet till att anläggningen kan ha en verkningsgrad på hela 92,5%. Ångprocessen 8. Vattnet i ångprocessen pumpas upp till rätt tryck, ca 100 bar, i matarvattenpumpen. 9. I avgaspannan värms vattnet upp i flera steg i ekonomiser 1 och 2. Uppvärmningen sker med hjälp av rökgaserna från gasturbinerna vilka löper motströms vattnet. 10. I ångdomen, avskiljs ånga från vatten. Det vatten som ännu inte blivit ånga leds genom falltuber ner till botten av kokaren för att återcirkuleras i förångningstuberna genom ett självcirkulationssystem. 11. Ångan överhettas till 540 C i tre överhettare. 1 600MW 150 000 ton Naturgas Luft 2 3x44 MW el 3 12. Den överhettade ångan från de tre avgasångpannorna, leds till ångturbinen. 13. I ångturbinen träffar ångan turbinens skovlar med en hastighet av ca 700 km/h. Skovlarna omvandlar hastigheten till mekanisk energi i över 20 delsteg och driver därmed turbinens rotor. Ångturbinens rotor driver i sin tur generatorn. 14. Den från ångturbinen utströmmande ångan kondenseras i värmekondensorer för att leda värmen vidare till systemet för fjärrvärme. Kondenseringen sker i två kondensorer. Fördelen med att ha två kondensorer är att man kan låta halva ångmängden fortsätta att expandera genom ytterligare ett steg i ångturbinen. Eftersom Rya Krafvärmeverk är optimerat för fjärrvärme med en stor andel tillsatseldning, jämfört med liknande anläggningar, ger detta stor värmeproduktion till låg kostnad. 15. Ångan har nu övergått i vattenfas, s.k. kondensat. 4 5 12 6 ÖH3 10 7 Ångdom 11 9 ÖH2 ÖH1 Kokare SCR-katalysator EKO2 EKO1 FJV 16. Kondensatet renas, avgasas och går till slut tillbaka genom matarvattenpumpen för att påbörja en ny cykel genom pannan och vidare. 17. För ökad flexibilitet finns en dumpkondensor, som används för värmeproduktion om driftstörningar skulle uppstå så att ånga inte kan köras genom ångturbinen. Dumpkondensorn används också vid start av anläggningen. 18. Distributionspumpar för fjärrvärmenätet. 30 MW förlust 15 13 16 14 17 Inmatad naturgas: 600 MW Samlad eleffekt 261 MW Samlad värmeeffekt 294 MW Elproduktion: c:a 1250 GWh Värmeproduktion: 1450 GWh Verkningsgrad η=92,5% Elverkningsgrad η el =43,5% Alfavärde α=0,9 18 137 MW el 294 MW värme 75-110 C 40-60 C
Hur ser Rya Kvv ut? Renad rökgas Luft Naturgas Automatisering, fjärrstyrning, drift och underhåll Fotomontage: Liljewall arkitekter ab Rya Kraftvärmeverk är byggt för fjärrövervakning, ett Systemet för övervakning innehåller, utöver säkerhets- unikt förhållande med tanke på anläggningens storlek. systemet, ett passagekontroll- och inbrottslarmsystem som Det överordnade driftövervakningssystemet för hela inkluderar kameraövervakning. Göteborgs fjärrvärme finns på driftledningscentralen i Övervakning sker i det automatiserade säkerhetssyste- Sävenäs som är bemannad dygnet runt. I Rya Kraftvär- met. Utöver detta skall manuell kontroll av rondperso- Gasturbin med generator meverk finns ett lokalt styrsystem för gaskombianläggningen som också fjärrstyrs från Sävenäs. Ett service- och reservdelsavtal är tecknat med anläggningsleverantören, som innebär att Siemens svarar för underhåll av gas- och ångturbiner samt styr- och hjälpsystem. Siemens har även beredskap för att kunna ge hjälp på plats samt telefonsupport. I leveransen ingår utbildning av drift- och underhållspersonal. För driftpersonal leder utbildningen till en certifiering. Personal från Göteborg Energi deltar i slutfasen av anläggningsbyggets provperiod och driftsättning. nal utföras minimum en gång per dygn. Ett ackrediterat kontrollorgan måste säkerställa att säkerhetsutrustning och larmhantering fungerar tillfredställande. Elsystem Elen från generatorerna levereras via transformatorerna till ett högspänningsställverk, 130 kv, för vidare överföring till Göteborgs elnät. Ställverket är gasisolerat och tar mycket liten plats. I Göteborgs klimat är gasisolerade ställverk dessutom mera driftsäkra jämfört med konventionella. Lindningskopplare på transformatorerna gör elproduktionen mindre sårbar för yttre spänningsvaria- Det innebar en teknisk utmaning att hålla taket så rent som möjligt från teknisk utrustning och att få fläktarna att harmoniera med byggnaden. Åskledarna ägnades särskild omsorg, liksom integreringen av det redan existerande cisternfundamentet i byggnadskroppen. Siemens gasturbin SGT-800 strax före leverans från verkstäderna i Finspång. El Fjärrvärme Ångturbin med generator Avgaspanna Styr- och övervakningssystem Anläggningens styr- och kontrollsystem bygger på ett standardsystem med tre operatörsstationer. Systemet samarbetar med Sävenäs överordnade system som tar in information om förhållandena i Göteborg. Med denna information som stöd kan man bestämma driften av Rya Kraftvärmeverk. Data lagras också som grund för prognoser och simuleringar. Databasen är distribuerad och redundant. Dessutom ingår ett separat och oberoende processäkerhetssystem som automatiskt vidtar åtgärder vid händelser som påverkar säkerheten. tioner. Fjärrvärmesystemet Returvattnet från fjärrvärmenätet förs med hjälp av returpumpar till värmekondensorerna där värme från ångcykeln växlas över till fjärrvärmenätet. Vattnet förs ut till fjärrvärmenätet igen med hjälp av framledningspumpar som upprätthåller ett differenstryck mellan framledning och returledning i fjärrvärmenätet. Dessutom finns ett system för tryckhållning av fjärrvärmenätet. Trycket regleras genom att vatten matas in eller tappas ut ur fjärrvärmesystemet. Kondensorer
Gasturbin Siemens gasturbin SGT-800 Luftintag Kompressor Brännkammare Turbin Avgaskanal Gasturbinerna Gasturbinen Siemens SGT-800 är tekniskt avancerad, driftsäker och konstruerad med väl beprövad teknik enligt senaste rön. Den är mycket lämpad att köras i anläggningar för kombinerad el- och värmeproduktion där låg livscykelkostnad, miljöhänsyn och driftsäkerhet är avgörande faktorer. SGT-800 finns idag i drift i många applikationer över hela världen. Underhållskostnaderna för denna turbin är låga. Ett Skovlarna i första steget har enkristallin struktur. De är utförda i precisionsgjutgods med kylning. skäl är att maskinen är moduluppbyggd och konstruerad med förhållandevis få delar. Servicekonceptet är ett annat. Kablage, rör och anslutningar är samlade i en hjälpsystemmodul på maskinens ena sida vilket skapar mycket god åtkomlighet för inspektion och åtgärder. Detta är faktorer som tillsammans ger långa serviceintervaller och låga underhållskostnader. Då maskinen endast har en axel är den optimerad att köras mot avgaspanna kraftuttaget för generatorn sitter på den kalla sidan istället för den varma, där avgaskana- Låg-Nox-brännare Kompressorrotorn är uppbyggd av skivor som är sammanfogade till en robust enhet. Elektronstrålesvetsning ger homogena svetsar fria från tillsatsmaterial. len sitter. Eftersom inloppet till pannan därigenom kan Förbränningsvägg Blandningsrör Kona Huvudinjektor för flytande bränsle ha rak utformning bidrar det till en högre verkningsgrad. SGT-800 är utrustad med låg-no x -brännare för både Så fungerar gasturbinen Några tekniska data Förbränningshuv olja och naturgas. På sin väg in i turbinen filtreras luften för att bli så ren som möjligt. Luften kompri- Nominell effekt: 45 MW/turbin Flamma Gasbränsle eller flytande bränsle meras sedan i 15 kompressorsteg, och redan i det första steget överskrider den Verkningsgrad: 37% Kompressorluft ljudhastigheten. Efter brännkammaren expanderar avgaserna i 3 turbinsteg. Av Luftkompressor: 15-stegs axiell effekten som utvecklas i turbinen går två tredjedelar åt till att driva kompressorn och resterande tredjedel till att driva generatorn, som är ansluten till kompressor- Tryckförhållande: 19:1 vid luftflödet 130 kg/s Pilotbränsle Huvudinjektor för gasbränsle inloppet på maskinens kalla sida. Generatorn är fyrpolig och kopplad till turbinen via en parallell reduceringsväxel. Avgaspannan ligger efter avgaskanalen på den varma sidan. Avgastemperatur: 538 C Rotationshastighet: 6.608 r/m Gastryck: 27 bar(a) Förbränningen sker i 30 st DLE-brännare av tredje generationen. DLE Dry Low Emission är en nyutvecklad teknik som ger mycket låga emissioner, ca 30 mg NO x /MJ bränsle vid gasdrift.
Ångturbin Ångturbin Siemens ångturbin SST-900 Ångturbinen SST-900 i fjärrvärmeutförande är konstruerad för att kunna skräddarsys för olika kunders specifika behov. Varje turbin är moduluppbyggd av beprövade komponenter som alla bidrar till en mycket hög tillförlitlighet. Turbinhuset är symmetriskt, horisontellt delat och byggt för att ge en hög termoflexibilitet. Genom små dimensioner i heta delar klarar SST-900 DH korta uppstarttider och snab- Utlopp ba laständringar. Beskovlingen i SST-900 DH är av impulstyp med 21 turbinsteg efter varandra och är tillverkade enligt den senaste tekniken, vilket ger hög verkningsgrad. Turbinen är en av marknadens mest kompakta och har därför små inbyggnadsmått. Siemens SST-900 DH är en flexibel och effektiv ångturbin, som klarar det breda lastområde som Rya Kraftvärmeverks tre separata linjer med gasturbiner och avgaspannor Så fungerar ångturbinen Några tekniska data kräver Enkelheten i konstruktionen tillsammans med lågt underhållsbehov ger dessutom hög tillgänglighet och driftsäkerhet. Turbinen är kopplad till en egen tvåpolig generator och levererar en eleffekt på 137 MW. Uppvärmningen av fjärrvärmevattnet sker i två värmekondensorer, vilket ger en bättre verkningsgrad än om hela temperaturhöjningen åstadkommits av en enda värmekondensor. Inlopp Turbinhus Ångan, som kommer från avgasångpannorna, expanderar och leds med hög hastighet genom turbinens skovelsystem. Vid expansionen länkas ångan om i en serie löpskovlar, som är fästa på rotorn. Omlänkningen ger rotationskraft till turbinaxeln, som i sin tur driver generatorn. Mellan löpskovlarna finns fast monterade ledskovlar, som har till uppgift att länka tillbaka ångan igen. Nominell effekt: 137 MW Ångtryck: 100 bar (a) Ångtemperatur: 540ºC Ångavtappning till matarvattentank: ca 3 bar (a) Rotationshastighet: 3.000 r/m Generator
Förångare Ammoniakinsprutning (NH 3 ) Pannan Avgaspanna De tre pannorna är horisontellt stående av självcirkulerande typ. Rökgasflödet är alltså horisontellt med hängande vertikala tuber. Panntypen har en enkel design, vilket ger lägre underhållskostnader. Pannorna producerar högtrycksånga med 540 C temperatur vid 100 bars tryck. Varje panna är uppbyggd av fem stycken prefabricerade moduler, vilket ger enklare montering. Mot gasturbinens ljuddämpare ansluter pannan via en bälg. Varje panna är konstruerad för att tillsammans med gasturbinen elda 200 MW naturgas. På grund av den kraftiga tillsatseldningen med naturgas är kanalen och väggarna kring pannornas överhettare försedda med vattenkylda tubpanelväggar med yttre isolering. Den stora tillsatseldningen ger ett stort ångflöde och medger ett stort energiuttag. Efter tillsatseldningen vidgas pannkanalen uppåt till sin fulla tvärsnittsarea. Denna vidgning är ovanligt brant vilket ger en avsevärt kortare panna med mindre utrymmeskrav som följd. Risken vid för brant vidgning är ojämn temperaturfördelning i pannans tvärsnitt, vilket leder till sned värmebelastning i ångpannan. Detta har avhjälpts med en perforerad fördelningsplåt, som bättre fördelar rökgaserna över hela kanalens tvärsnittsarea. Rökgas Katalysator NO x NH 3 H 2 O NH 3 O2 N 2 N NH 2 3 O NO H x 2 O 2 H 2 O Renad NO x N 2 rökgas NO x O 2 H 2 O NH 3 NH NO 3 x N 2 H 2 O O 2 N 2 Avgasrening med SCR-teknik SCR-teknik (Selective Catalytic Reduction) är idag den mest effektiva kommersiella metoden för reduktion av kväveoxider (NO x ). Katalysatorn i Rya Kraftvärmeverk är dimensionerad för ca 70% NO x -reduktion. Kväveoxiderna reduceras genom att till rökgasen tillsätta förångad ammoniak (NH 3 ). Med hjälp av katalysatorn reagerar kväveoxiderna med ammoniaken och bildar ofarligt naturligt förekommande kväve (N 2 ) och vattenånga (H 2 O). Avgaspannans uppbyggnad Het rökgas från gasturbin Ljuddä mpare Fördelningsplåt för spridning av rökgaser Brännare för tillsatseldning Inloppskanal Vattenkyld panelvägg Överhettare SCR-enhet Ångdom Ekonomiser Fjärrvärmeekonomiser Avgaskanal Kyld rökgas till skorsten Därför blir avgaspannan effektiv Överhettarmodul till Rya Kvv. Diagrammet visar i vilken omfattning värme överförs från de heta rökgaserna till vattnet i ångcykeln i avgaspannans respektive delar. Temperatur ( C ) 1000 900 800 700 600 500 400 300 997 321 927 542 839 421 401 420 770 350 321 668 321 274 Fjärrvärmeekonomiser Ekonomisern, som är indelad i två steg, ligger längst bak i avgaspannan för att bäst utnyttja värmen i rökgaserna. Överhettningen ger också fördelar under expansionen i turbinen; ångan förblir torr (dvs utan vattendroppar) vilket minskar erosionen på turbinskovlarna. Avgaspannan till Rya Kvv under byggnation. 200 100 0 Förångare Överhettare Förångare Överförd värme (MW) Ekonomiser 85 90 70 61,6 55 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1 1 0 120 130 140 150 Rökgastemperatur Vattenångtemperatur
Angeredscentralen Hjällbo Driftsäkerhet Tuve Bergsjön Rya Kraftvärmeverk har ett lastområde som är 20-100% av maximal värmeproduktion. Fördelningen mellan el- och värmeproduktionen kan inom vissa gränser varieras. Exempelvis kan elproduktionen öka oberoende av fjärrvärmeproduktion eller helt övergå till enbart elproduktion genom utnyttjande av den extra fjärrvärmekylaren kopplad till älven. Anläggningen kan också startas oberoende av om det finns tillgång till elförsörjning utifrån eller inte. Hög flexibilitet när det gäller lastområde handlar inte enbart om en anpassning till varierande värmelast och utetemperatur, det är också en fråga om att säkerställa en trygg el- och värmeproduktion till Göteborg även under besvärliga förhållanden Olika driftfall Den normala driften inkluderar flera olika lastfall. Här inkluderas också störningsrelaterade driftfall: Ödrift möjliggör att man kan producera el för delar av elnätet i Göteborg utan att behöva vara kopplad till det stora svenska kraftnätet. En förutsättning för detta är egen utrustning som kan hålla spänning och reglera frekvensen till 50 Hz. Husturbindrift innebär att anläggningen kan försörja sig själv och gå på tomgång utan att leverera el eller fjärrvärme oberoende av yttre elförsörjning. Vid dött nät finns ett nödkraftdieselaggregat som gör att anläggningen kan startas oberoende av yttre elförsörjning. Säkrare elförsörjning Göteborgs elnät är indelat i ca 25 sektioner. Sektionering är en förutsättning för att kunna spänningssätta nätet från dött nät och för ödrift. När Rya Kraftvärmeverk är i drift och ett strömavbrott inträffar går anläggningen ner i husturbindrift och tomgång. Anläggningen övergår därefter i ödrift och börjar leverera el. För att åter starta elleveranser till det döda nätet, eller fördela el under långvarigt avbrott, tillämpas ett roterande schema för sektionerna. I de fall anläggningen inte är under drift, t.ex. under sommaren, och ett strömavbrott skulle inträffa kan man starta anläggningen med nödkraftdieselaggregatet för att därefter övergå i husturbindrift. Eftersom anläggningen har tre parallella linjer ökar förutsättningarna för säkert idrifttagande. Tryggare värmeförsörjning Rya Kraftvärmeverk, Rosenlund, Angeredscentralen och Sävenäs har alla utrustning för tryckhållning av Göteborgs fjärrvärmenät, vilket är en förutsättning för att distributionen i fjärrvärmenätet skall fungera. Fjärrvärmenätet är indelat i fyra zoner; öster, väster, centrum och nord. Vid driftstörningar i en eller flera av zonerna kan dessa stängas av för att säkerställa leverans till övriga. Västra zonen har tidigare inte haft tillfredställande egen tryckhållning och har därför inte kunnat drivas separat. Skulle man behöva stänga ner fjärrvärmenätet i övriga Göteborg kan man nu med Rya Kraftvärmeverk fortsätta att leverera i väster. Preem raffinaderi Shell raffinaderi Biskopsgården Rya HVC VP Rya KVV Högsbo KVV Askim Produktionsanläggningar av el och/eller värme i Göteborg. Anläggningarna är fördelade över stan vilket ökar förutsättningarna för säker leverans. Brun färg: befintligt fjärrvärmenät Orange färg: planerad utbyggnad Rosenlund KVV Kallebäck Renova avfallsförbränning Sävenäsverken Mölndal Riskullaverket Lindome