Effektivare användning av processvatten vid Vattenfall AB Värme Uppsalas anläggningar

UPTEC ES07 022 Examensarbete 20 p September 2007 Effektivare användning av processvatten vid Vattenfall AB Värme Uppsalas anläggningar Olof Jönson

Abstract Effektivare användning av processvatten vid Vattenfall AB Värme Uppsalas anläggningar Effective use of water at a CHP plant - A survey at Vattenfall AB Värme Uppsala Teknisk- naturvetenskaplig fakultet UTH-enheten Besöksadress: Ångströmlaboratoriet Lägerhyddsvägen 1 Hus 4, Plan 0 Postadress: Box 536 751 21 Uppsala Telefon: 018 471 30 03 Telefax: 018 471 30 00 Hemsida: http://www.teknat.uu.se/student Olof Jönson This report aims at finding means of reducing the amount of water used at combined heat and power plants (CHP). Water is used in many different processes at the plant and to use this more effectively is important both from an environmental and from an economical point of view. The work has been conducted at Vattenfall AB Värme Uppsala and while some of the results in this report can be implemented at any plant, much is specific to the particular plant investigated. The work started off by studying drawings of the plant and measuring the flow of the water as well as investigating the quality. This work resulted in a diagram over the plant in which all processes with a significant water consumption was included. From this diagram and with the help from the staff at the plant conclusions could be drawn and solutions be discussed. In 2006 the water consumption of the investigated part of the plant was 442 000 m3. The results in this report show, that the consumption can be reduced by 100 000-120 000 m3, a cut down by a fourth. This also means reducing the yearly water cost by approximately 1,6 miljon SEK. Handledare: Yvonne Winberg Ämnesgranskare: Tatjana Stern Examinator: Bengt Hillring ISSN: 1650-8300, UPTEC ES07 022

Sammanfattning Rapporten behandlar användningen av vatten vid värmeproducerande anläggningar och hur denna kan effektiviseras. Det vatten som inventerats används dels till att hettas upp för att sedan via ett fjärrvärmenät överföra sin värme till kunderna, men ingår även i en rad andra processer inom anläggningens område. Syftet med den här rapporten har varit att på en specifik anläggning, Vattenfall AB Värme Uppsala, utföra en inventering av vattenanvändningen och presentera förslag på hur åtgången av vatten ska kunna minskas. All hantering av vatten belastar i viss utsträckning miljön och Vattenfall AB Värme Uppsala har som miljömål att minska den interna förbrukningen. Inventeringsarbetet har varit den mest omfattande delen av detta arbete och samtidigt varit en nödvändig utgångspunkt för det fortsatta arbetet. Inventeringen har resulterat i ett processchema där förutom flöden, även kvaliteten på vattnet redovisats. Vattenkvaliteten är av avgörande betydelse på en värmeanläggning och utgör riktlinjerna för vilka åtgärder som kan genomföras för att minska vattenförbrukningen. Kraftvärmeverket och Bolandsverket var de två delar av anläggningen som inventerades. Vattnet som används på Bolandsverket kommer till största delen från kraftvärmeverket. Arbetet resulterade i att om de åtgärder som presenteras i denna rapport genomförs, kan den årliga förbrukningen av vatten minska med mellan 100 000-120 000 m 3, vilket kan jämföras med att den totala förbrukningen för dessa verk 2006 var 442 000 m 3. Mängden vatten som skulle kunna sparas är inte ett teoretiskt högsta värde utan baseras på vad som är ekonomiskt hållbart att genomföra. Kostnadsberäkningarna som ligger till grund för detta är relativt grova vilket avspeglar sig i osäkerheten i siffrorna.

Förord Arbetet som lett fram till den här rapporten har till största delen varit ett rent inventeringsarbete. För att göra detta räcker det inte enbart att följa rörledningar på ett processchema utan man måste även ha kunskap om vattenkvalitet och de processer där vattnet används. Jag har därför under arbetets gång fått utökade kunskaper både gällande värmeproduktion/distribution och vattenkemi. Eftersom arbetet berör en specifik anläggning hade detta inte varit möjligt om jag inte fått hjälp av personalen på plats. Jag skulle därför vilja tacka Urban Gustafsson och Roland Forsberg på kemiavdelningen för att ha svarat på alla de frågor som uppkommit rörande vattnets kvalitet och dess användning på anläggningen. För all information om processerna på anläggningen skulle jag i första hand vilja tacka Tore Hansson, Arne Emanuelsson och Kjell Karlsson. Slutligen vill jag också tacka Yvonne Winberg för hennes tid och engagemang under handledning av detta arbete. 2

Innehållsförteckning Vattenterminologi 5 1. Inledning 7 1.1 Bakgrund 7 1.1 Syfte 7 1.2 Metod 8 1.3 Avgränsningar 8 2. Beskrivning av Vattenfall AB Värme Uppsalas anläggningar 9 2.1 Kraftvärmeverket 9 2.1.1 Turbinen 10 2.1.2 Generator 10 2.1.3 Kombinerad el- och värmeproduktion 10 2.1.4 Vakuumpumpar 10 2.1.5 Katalysator 10 2.1.6 Elfilter 11 2.1.7 Rökgaskylare 11 2.1.8 MDI (Moist Dust Injection) 11 2.1.9 Botten- och flygaska 11 2.2 Bolandsverket 12 2.2.1 Pannorna 12 2.2.2 Pumpar 12 2.3 Fjärrvärmenätet 13 2.3.1 Läckage på fjärrvärmenätet 13 3. Krav på vattenkvalitet 15 3.1 Kvalitetskrav på processvattnet 15 3.1.1 Vatten till kraftvärmeverkets panna 15 3.1.2 Hetvattenpannor 16 3.1.3 Fjärrvärmevatten 16 3.1.4 Kylvatten 16 4. Vattenbehandlingen 17 4.1 Nya vattenbehandlingen 17 4.1.1 Avhärdningsfilter 18 4.1.2 Patronfilter 18 4.1.3 Omvänd osmos, RO 19 4.1.4 EDI 21 4.2 Vattenbehandling (led 3) 21 4.2.1 Jonbytesteknik 21 5. Vatten från de kommunala vattenverken 23 5.1 Vattenkvalitet 23 5.2 Kostnader för vatten 23 5.3 Konsekvenser av förändrad vattenkvalitet för vattenbehandlingen 24 6. Inventering av processvattenflödet 26 6.1 Arbetsgång 26 6.2 Resultat av inventering 27 7. Åtgärder för att minska vattenförbrukningen 30 7.1 Minskning av mängden rejekt från RO genom tillägg av osmossteg 32 3

7.1.2 Förslag till åtgärd 32 7.1.3 Eventuella problem 32 7.2 Kondensat från starttanken 34 7.2.1 Starttanken 34 7.2.2 Tömning av VC-nät och VC-pumpar 35 7.2.3 Förslag till åtgärd 35 7.3 MDI 37 7.3.1 Förslag till åtgärd 37 7.4 Vakuumpumpar 38 7.4.1 Förslag till åtgärd 38 7.5 Nedtappning av bolandspannor 40 7.5.1 Förslag till åtgärd 40 7.6 Avdragsånga 39 7.6.1 Förslag till åtgärd 41 7.7 Kylvatten 42 7.7.1 Förslag till åtgärd 42 7.8 Övrigt 42 7.9 Sammanställning av samtliga åtgärder 42 8. Diskussion 45 9. Slutsats 48 10. Referenser 49 11. Bilageförteckning 49 4

Vattenterminologi Inom ångtekniken används en speciell terminologi för att beskriva var i processen vattnet befinner sig, vilken kvalitet det har och vilken form. Nedan följer en kort beskrivning av de termer som används i denna rapport. Råvatten Motsvarar kommunalt dricksvatten. Avhärdat vatten Råvatten behandlat i avhärdningsfilter. I avhärdningsfiltret har de hårdhetsbildande ämnena kalcium och magnesium ersatts med natrium. Vatten efter filtret är fritt från hårdhet och salthalten förblir oförändrad. Totalavsaltat vatten Vatten med en kvalitet motsvarande den som erhålls vid blandbäddsfilter. Befriat från hårdhetsbildare och salter samt övriga föroreningar. Dejonat Totalavsaltat vatten. Spädvatten Dejonat som tillföres matarvattentanken som ersättning för förluster av ånga, kondensat och pannvatten. Matarvatten Blandning av spädvatten och kondensat som införes i pannan. Pannvatten Det vatten som finns i pannan i vätskeform. Får hela tiden en ökad koncentration av salter och andra föroreningar. Ånga Det vatten som lämnar pannan i gasform. Kondensat Då ångan kyls övergår denna till vätska, d.v.s. kondensat som via en kondensattank leds tillbaka till matarvattentanken. 5

Processvatten Samlingsnamn för alla ovanstående typer. Fjärrvärmevatten Till fjärrvärmevatten används dejonat. Risken för störningar i samband med inläckage av fjärrvärmevattnet till kondensatet vid kondensatorerna minskar med ett renare fjärrvärmevatten. Korrosionsnivån minskar också i ett saltfritt vatten 6

1. Inledning 1.1 Bakgrund Vattenfall AB Värme Uppsala använder i dag stora mängder vatten i sina driftanläggningar. År 2005 uppgick den totala förbrukningen till 370 000 m 3 och denna har, sedan den nya vattenbehandlingen installerades, ökat ytterligare. Vattnet används bland annat som värmebärande medium i pannorna, till att rena rökgaserna och till att fukta askan. Beroende på vad vattnet ska användas till ställs olika krav på salthalt och ph-värde. Höga temperaturer och tryck i pannan gör att vattnet måste vara helt befriat från salter och föroreningar för att inga skador på utrustningen ska uppkomma. I andra delar av processen, t. ex. rökgasreningen, kan vanligt råvatten användas. Största enskilda förbrukaren av vatten är fjärrvärmenätet. Varje dygn åtgår 200-400 m 3 vatten p.g.a. läckage och måste ersättas med nytt vatten. De delar inom anläggningen som använder mest vatten är vattenbehandlingen där ca 100 000 m 3 /år går till dagvattennätet vid framställning av dejonat och rökgasreningen där årligen 20 000-30 000 m 3 vatten förbrukas. Vattenfall AB Värme Uppsala är certifierade enligt ISO 14001 Miljöledningssystem - Kravspecifikation med vägledning för användning. ISO 14001-standarden syftar till att kontinuerligt minska verksamhetens totala miljöbelastning och som en del i arbetet ska miljöaspekter, d.v.s. aktivitet som innebär påverkan på miljön, identifieras. Råvaruhushållning är en sådan aspekt och i denna ingår förbrukning av råvatten. Vattenfall AB Värme Uppsala har därför som miljömål att minska den interna råvattenförbrukningen. Att minska vattenförbrukningen är också en ekonomisk fråga. Uppsala kommun kommer under 2007 att ta två nya vattenverk i bruk och för att finansiera detta höjdes taxan den första oktober 2006 med i snitt 30 %. Utöver detta tillkommer kostnaden för framställning av avhärdat resp. avsaltat vatten på anläggningen. 1.1 Syfte Projektet har som mål att utifrån en inventering av den interna vattenförbrukningen söka finna lösningar på effektiviseringsåtgärder. En minskning av vattenförbrukningen skulle innebära både ekonomiska och miljömässiga fördelar. Rapporten skall visa en analys av: Hur de olika vattensystemen är sammankopplade Hur mycket vatten varje enhet förbrukar Kvaliteten på det vatten som förbrukas 7

Vilka åtgärder som på ett ekonomiskt lönsamt sätt kan minska vattenförbrukningen. 1.2 Metod Arbetet inleds med en litteraturstudie. I denna ingår de för projektet relevanta processerna och en översiktlig beskrivning av kraftvärmeverket och Bolandsverket. Det finns tidigare ingen information om det samlade vattenflödet inom de olika anläggningarna. För det fortsatta arbetet skapades därför en helhetsbild över dessa flöden. Detta sker genom intervjuer med personal på plats och genom att studera processritningar. Efter att en inventering över vattenflödena gjorts bör det vara klarlagt vilka delar av anläggningen som släpper ut de största mängderna vatten till dagvattennätet och vilken kvalitet detta vatten har. Utifrån detta bör sedan olika förslag på vattenbesparande åtgärder utredas efter diskussion med berörd personal. 1.3 Avgränsningar Vattenfall AB Värme Uppsalas värmeproducerande anläggningar innefattar Kraftvärmeverket, Bolandsverket och Avfallsförbränningen (figur 1). Totalt finns 13 förbränningspannor som är i drift under olika perioder. Avgörande för nyttjandegraden av pannorna är bl.a. yttre omständigheter som utetemperaturen och bränslekostnad och inre omständigheter som t.ex. planerade/oplanerade driftstopp. 2005 producerades 1,7 TWh el och värme och total mängd vatten som förbrukades var 370 000 m 3. Beroende på anläggningens storlek finns det behov av att avgränsa arbetet. Störst mängd vatten passerar genom kraftvärmeverkets system. 2005 förbrukade kraftvärmeverket totalt 315 000 m 3 vatten och Bolandsverket 27 000 m 3, medan övrigt förbrukades av Avfallsförbränningen. Kraftvärmeverket och Bolandsverket är lokaliserade bredvid varandra och har ett relativt väl integrerat vattenledningssystem. En stor del av det råvatten som går in till kraftvärmeverket leds efter att det avsaltats vidare till Bolandsverket. Det har därför känts naturligt att avgränsa arbetet till att gälla kraftvärmeverket i första hand och, på grund av vattenledningssystemets uppbyggnad, Bolandsverket i andra hand. Kraftvärmeverket Produkter: Fjärrvärme, el Bränslen: Torv/trä (olja) 8 Bolandsverket Produkter: Fjärrvärme Bränslen: Torv/trä (el, olja) Avfallsförbränningen Produkter: Fjärrvärme, ånga Bränsle: Avfall

Figur 1. Anläggningarna i Uppsala exkl. värmepumpverket (Vattenfall AB, 2006). 2. Beskrivning av Vattenfall AB Värme Uppsalas anläggningar 2.1 Kraftvärmeverket Kraftvärmeverket byggdes 1973 och producerar både el och värme. Verket har en kapacitet på 120 MW el och 245 MW värme och totalverkningsgraden är 92 %. Huvudsakligt bränsle är torv och vid fullast används 80 ton i timmen. Olja och kol används som reservbränsle (Vattenfall AB, 2002). Då verket togs i drift i början av sjuttiotalet var den nominella nettoeffekten 200 MW el och 330 MW värme och som bränsle användes tjockolja Eo5. För att minska oljeberoendet konverterade kraftvärmeverket 1985 till fastbränsle. Målet var att övergå till eldning av torv men under en övergångsperiod användes kol som bränsle (Vattenfall AB, 2002). Från 1988 och framåt eldas kraftvärmeverket i huvudsak med torv. Torven kommer dels från Härjedalens Miljöbränsle AB och dels från Vitryssland. I den torv som kommer från området kring Sveg, Härjedalen, är träspån inblandat. Från och med hösten 2006 utgjorde träspånet 5 procent av bränslet. Den torv som levereras från Sveg har en fukthalt på 10 %. Innan den kan användas i brännarna krossas och mals den till ett fint pulver och fukthalten sjunker till 6 %. Effektivt värmeinnehåll i torven är ca 5 MWh/ton. Torven som importeras från Vitryssland har en fukthalt på 15-20 % (Vattenfall AB, 2006). 75 C Luftförvärmare Förbränningsluft Elfilter MDI Rökgaskylare Svavel- Textilt Reaktor spärrfilter Rökgaser Ammoniak Rökgasfläkt Bränsle 535 C Kalk 1300 C Urea 33 bar Generator 70 C 192 bar 70 kv Fjärrvärme Ångpanna Asksilo Matarvattenpump Askutmatning Hetvatten- Återkylare ackumulator (uteluft) Figur 2. Schematisk bild över kraftvärmeverket (Vattenfall AB, 2006). 9

Under ett normalår producerar kraftvärmeverket 350 MWh el och 850 MWh värme. Detta motsvarar ungefär en tredjedel av Uppsala tätorts behov. Drifttiden är ca 3500 h/år och ackumulerad drifttid sedan start är ca 100 000 timmar (Vattenfall AB, 2002). Pannan är av typ Benson, en genomströmningspanna som ursprungligen är avsedd för övertryckseldning. 9 brännare är monterade i frontväggen och 4 i bakväggen. Pannan är 40 meter hög och eldstadens volym är 2000 m 3 (Vattenfall AB, 2002). Nedan, under punkt 2.1, följer en kort beskrivning av de ingående delarna som visas schematiskt i figur 2 på föregående sida. 2.1.1 Turbinen Turbinen består av en högtrycksdel och en mellantrycksdel. Vid högtrycksdelen genereras enbart elektricitet. På mellantrycksdelens slutsteg ansluter avtappningar för värmeväxling med fjärrvärmenätet och förutom elektricitet utvinns här alltså även värme (Vattenfall AB, 2002). 2.1.2 Generator Generatorn är direktkopplad till turbinen och har vätgaskyld stator och rotor. Matarmaskinen är av växelströmstyp (Vattenfall AB, 2002). 2.1.3 Kombinerad el- och värmeproduktion Efter att ångan passerat ångturbinerna kyls den ned och kondenseras i kondensorerna. Det kondenserade vattnet pumpas därefter tillbaka till pannan för att åter förångas och driva turbinerna. Vid kondenseringen används Uppsalas fjärrvärmevatten som kylvatten och värmen från ångan övergår därmed till vattnet i fjärrvärmenätet. Genom att kombinera värme- och elproduktion tas här två tredjedelar av den frigjorda energin tillvara (Vattenfall AB, 2002). 2.1.4 Vakuumpumpar Ångan som värmeväxlas med fjärrvärmevattnet avleds vid mellantrycksturbinen och vidare till kondensatorerna. Det resulterande kondensatet leds därefter vidare ned i kondensatbehållaren. Med ångan kan även små mängder av inerta gaser och en läckluftström medfölja. Eftersom dessa gaser inte kondenserar innebär den ökade gasmängden att trycket ständigt ökar i kondensatorerna. För att undvika detta och även för att driva ånga och kondensat i önskad riktning vill man skapa ett undertryck i kondensatorerna. Detta görs med vakuumpumpar (Siemens AG). Vakuumpumparna använder vatten som arbetsmedium. Det är med hjälp av vattnet som pumparna skapar vakuum och vattnet för samtidigt med sig den värme som genereras i pumpen. Vattnet som används är avhärdat och flödet igenom pumpen är ca 3 m 3 /h vilket ger en årlig vattenförbrukning på ca 10 000 m 3. 2.1.5 Katalysator 10

För att reducera utsläppen av kväveoxider används ett så kallat hybridsystem. I eldstaden doseras urea (vid låga effektlaster) och ammoniak (vid medel till höga effektlaster). Urea sönderdelas i eldstaden till ammoniak som sedan reagerar med kväveoxider och bildar kvävgas och vatten. Detta sker spontant vid temperaturer mellan 750-1150 ºC. För att ytterligare öka reduktionsgraden på kväveoxider sitter en s.k. slip-katalysator efter pannutloppet. Den innehåller det aktiva materialet vanadin och genom tillsatt tungsten stöttas reaktionen ytterligare. Katalysatorn sänker reaktionstemperaturen mellan ammoniak och kväveoxider till mellan 250-400 ºC och ökar effektiviteten i reaktionen. Total installerad katalysatoryta är ca 110 m 3 vilket ger en total reduktion av kväveoxider på ca 85 % och ett utsläpp i skorstenen på mindre än 120 mg/nm 3 (Vattenfall AB, 2007). 2.1.6 Elfilter Rökgaserna som bildas renas därefter med hjälp av ett elfilter. De grövre partiklarna blir elektriskt laddade med hjälp av emissionselektroder. De laddade partiklarna fastnar sedan på utfällningsplåtar som har motsatt polaritet. Med jämna mellanrum skakas elektroderna så att stoftkakorna släpper och faller ned i utmatningstrattarna. Elfiltret har en avskiljningsgrad på ca 95 % (Vattenfall AB). 2.1.7 Rökgaskylare I rökgaskylaren utnyttjas värmen i rökgaserna till att värma fjärrvärmevattnet. Temperaturen på rökgasen sänks därmed från 175 O C till 130 O C. Vid maximalt rökgasflöde är effekten på rökgaskylaren 10,5 MW (Kvaerner Pulping). 2.1.8 MDI (Moist Dust Injection) Efter rökgaskylaren passerar rökgasen MDI-anläggningen där gasformiga svavelprodukter, SO 2, avskiljs ur rökgasen. Vatten och släckt kalk får passera igenom dysor där de slås sönder till mycket små partiklar med hjälp av tryckluft (s.k. atomisering). Detta skapar en dimma igenom vilken rökgasen får passera. SO 2 absorberas av kalken och bildar partiklar som sedan fastnar på det efterföljande slangfiltret. Temperaturen på rökgaserna sänks i processen till 75-80 C vilket är miniminivån för att den ska kunna stiga i skorstenen. Vattenmängden som passerar genom MDI-dysorna uppgår årligen till 20 000-30 000 m 3 (Fyriskraft). 2.1.9 Botten- och flygaska Vid förbränning av bränslet återstår aska som restprodukt. En del av detta, bottenaskan, faller ned i pannans botten och släcks i det vattenfyllda tråg som kallas våtutmatare. Hanteringen av bottenaskan underlättas därmed eftersom temperaturen sänks. Det vatten som används i våtutmataren är vatten som återvunnits från andra processer och under normal drift påverkar inte hanteringen av bottenaskan den totala vattenförbrukningen. Askan mellanlagras efter våtutmataren till dess att vätskehalten sänkts från ca 45 % till 25 %. Vatten som 11

avgår från askan rinner tillbaka in i systemet och kan åter användas (Vattenfall AB). Den del av askan som följer med rökgaserna kallas flygaska och filtreras till största delen bort i elektrofiltret. Till flygaskan tillsätts också vatten för att underlätta hanteringen. Detta vatten är dock ej återvunnet utan bidrar till att öka den totala vattenförbrukningen. Det rör sig årligen om ca 5000-6000 m 3 (Vattenfall AB, 2001-2005) 2.2 Bolandsverket Bolandsverket började byggas i april 1965. Det dåvarande Kvarngärdesverket hade blivit för litet i takt med att Uppsalas befolkning ökade och fjärrvärmenätet snabbt byggts ut. Bolandsverket är byggt etappvis allt eftersom värmebehovet ökade. Verket är ett topp och reservverk för kraftvärmeverket och avfallsförbränningen (Vattenfall AB, Internet). 2.2.1 Pannorna Vid Bolandsverket finns fyra stycken oljepannor, en kombinerad olje- och fastbränsleeldad panna (HVC), en oljeeldad ångpanna och två stycken elångpannor. Den totala installerade effekten är 600 MW (Vattenfall AB, Internet). Tabell 1. Översikt över hetvattenpannor på Bolandsverket. Hetvattenpannor Antal Effekt (MW/panna) Vattenvolym pannkretsen (m 3 ) Oljepannor 4 75 Ca 50 Kombinerad olje- /fastbränslepanna 1 160/100 Ca 100 Bolandsverkets hetvattenpannor är i drift främst under vår och höst när värmebehovet är mindre än vad som krävs för kraftvärmeverkets minlast. Den oljeeldade ångpannan och de två el-ångpannor startas vid driftstörningar vid avfallsförbränningen för att säkra leveransen av ånga till kunderna (Vattenfall AB, Internet). 2.2.2 Pumpar I Bolandsverket finns ett flertal värmeväxlare som utbyter värmen från avfallsförbränningens ånga till fjärrvärmenätets vatten. Till varje värmeväxlare finns en pump som cirkulerar vattnet. Respektive pump måste även kylas och detta görs med avhärdat vatten. Avhärdat vatten används till samtliga pumpar på Bolandsverket, t.ex. cirkulationspumparna till hetvattenpannorna och matarvattenpumpar. 12

På Bolandsverket finns ingen sluten intern kylkrets vilket innebär att det avhärdade vattnet, efter att det tillförts värme från pumparna, släpps direkt ut till dagvattennätet. Årligen rör det sig om volymer på mellan 10 000 och 15 000 m 3. 2.3 Fjärrvärmenätet Fjärrvärmenätsutbyggnaden i Uppsala startade 1961. Nätets längd är ca 450 km dubbelledning och nätvolymen exkl. ackumulatortanken är 20 000 m 3. Ackumulatortanken, som är en buffrande reservtank, innehåller 28 000 m 3 (Vattenfall AB, Internet). Fjärrvärmenätet är konstruerat för 125 C och 16 bars tryck. Under vinterhalvåret sker tryckhållningen av fjärrvärmenätet från kraftvärmeverket. Under revisionsperioden vid kraftvärmeverket sker tryckhållningen från Bolandsverket. Med ett expansionskärl och tryckhållningspumpar hålls ett konstant tryck på fjärrvärmenätets returledning. Sju stycken pumpar sköter cirkulationen av fjärrvärmevattnet. Temperaturen på utgående fjärrvärmevatten varierar mellan 75 och 120 C beroende på utetemperatur (Vattenfall AB, Internet). Ca 9000 kunder är anslutna till nätet och anslutningsgraden i centrala Uppsala är ca 95 % (Vattenfall AB, 2001). 2.3.1 Läckage på fjärrvärmenätet Storleken på fjärrvärmenätet medför även stora förluster p.g.a. läckage. Läckage uppstår bland annat genom att rören rostar sönder men även genom att delar av nätet töms då arbeten måste utföras. Volymen på fjärrvärmeläckaget är mellan 200 och 400 m 3 per dygn och för år 2006 var det totala läckaget 126 000 m 3 (figur 3). 53 000 m 3 av läckaget ersattes av kondensat från de kunder till vilka ånga levereras. Från dessa kunder, t.ex läkemedelsindustrin och Akademiska Sjukhuset, finns nämligen ingen separat återföringsledning. Istället återförs det kondensat som har tillräckligt hög kvalitet via fjärrvärmenätets returledning. Återstående del, 73 000 m 3, fylldes på med dejonat från kraftvärmeverket och Bolandsverket. 13

Läckage på fjärrvärmenätet 2006 ton/dygn 700 600 500 400 300 200 100 0 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 Vecka Figur 3. Veckovis fördelning av läckaget på fjärrvärmenätet 2006. Under sommarmånaderna är förlusterna som störst då delar av nätet töms för att revisionsarbeten ska kunna genomföras (Kemiavdelningen Vattenfall AB, 2007). 14

3. Krav på vattenkvalitet Processvatten används som värmetransportör och som kylmedel. Bra vattenkvalitet är nödvändigt för att undvika korrosion och vid panntryck över 50 bar måste vattnet vara saltfritt för att beläggningar i pannan, överhettare och turbin ska undvikas. 3.1 Kvalitetskrav på processvattnet Olika krav ställs på vattnets kvalitet beroende på var i anläggningen det skall användas. Nedan följer en redogörelse för vilka krav som gäller för vattnet som används i kraftvärmeverket, hetvattenpannorna, fjärrvärmenätet och som kylvatten. 3.1.1 Vatten till kraftvärmeverkets panna För det vatten som används i pannan i kraftvärmeverket ställs höga krav på grund av de höga tryck och temperaturer som råder i pannan. Trycket från ångan innan turbinen är 18.2 MPa (182 bar) och temperaturen 535 O C. Den höga temperaturen gör att korrosion kan uppstå mellan vatten och järnet i panntuber och rör. Järnet oxideras då av vattenångan och magnetit, Fe 3 O 4, bildas. Magnetiten fungerar som ett skyddande skikt och motverkar att korrosionen får fortgå. Magnetitskiktet är tätt och hårt och bildningen av detta är en nödvändighet. För att detta skyddsskikt ska kunna bildas krävs dock att miljön är den rätta. Lösligheten för magnetit är hög vid ett lågt ph. Vid ett ph-värde över 9 minskar lösligheten snabbt och vid ph 9,6 har den nått ett för kraftvärmepannor tillfredställande lågt värde. För en genomströmningspanna av den typ som används på kraftvärmeverket ligger gränsvärdet för ph på 9,3 till 9,6 och för att uppnå detta tillsätts ammoniak. Andra förutsättningar för att magnetitskiktet ska bildas är att vattnet är syrefritt och att salthalten inte är för hög. För kraftvärmeverket gäller att syrehalten inte får överstiga 10 μg/l (bilaga 4). För att erhålla ett syrefritt vatten måste det avgasas. På kraftvärmeverket görs detta med en termiska avgasare. Avgasaren är placerad ovanpå matarvattentanken och i denna får den syrefria ångan passera det syrehaltiga vattnet som strömmar i motsatt riktning. Jämvikt för syrekoncentrationen eftersträvas då och syret i vattnet övergår till den syrefria ångan. Energin i avdragsångan tas tillvara genom att ångan värmeväxlas mot det ingående spädvattnet (Persson). Natrium, kalium, klorid, sulfat och nitrat påverkar ej ph-värdet men däremot förändrar den totala saltkoncentrationen ledningsförmågan (Heidfors et al. 1992). Eftersom ökad ledningsförmåga ökar risken för korrosion bör den sura konduktiviteten inte överstiga 0,4μS/cm vid fullast (130 MW) och 1,0 μs/cm vid låglast (< 65 MW) (bilaga 4). 15

Vattnet bör även vara fritt från hårdhet (Ca & Mg). Svårlösliga och eller olösliga föreningar som bränner fast på varma ytor kan annars bildas när kalcium och magnesium reagerar med anjoner som silikat och karbonat. Problemet med kalcium och magnesium uppstår på grund av att flera av de kalcium- och magnesiumsalter som bildas har negativ löslighetskoefficient, vilket innebär att de blir mindre lösliga med ökande temperatur. Det vatten som används i pannan är totalavsaltat och därmed också helt fritt från både kalcium och magnesium. Kiseldioxid bildar vid kontakt med vatten kiselsyra. Kiselsyrans fördelningskoefficient, som är temperatur och tryckberoende, avgör hur stor andel av kiselsyran som finns i ångfas respektive vattenfas. Kiselsyrans löslighet i ånga ökar med stigande tryck och minskar när trycket sjunker. För att undvika att beläggningar bildas på turbinskovlarna får kiselsyrahalten inte överstiga 50 µg/l vid låglast och 30 µg/l vid fullast. 3.1.2 Hetvattenpannor Generellt är kraven lägre för en hetvattenpanna än för en genomströmningspanna med turbindrift. För de hetvattenpannor som finns på Bolandsverket har man valt att använda dejonat och har på så sätt god marginal till de riktvärden som gäller för hetvattenpannor. 3.1.3 Fjärrvärmevatten Vattnet i fjärrvärmenätet är totalavsaltat och fritt från syre, d.v.s. dejonat. Anledningen till detta är framför allt på grund av att fjärrvärmevatten kan läcka in i matarvattensystemet via kraftvärmeverkets kondensatorer. Eftersom det är av yttersta vikt att vattnet i pannkretsen är helt fritt från salter och andra föroreningar kan man inte riskera att kvaliteten förstörs genom sammanblandning med vatten av sämre kvalitet. Utöver detta minskar riskerna för korrosion och andra skador på ledningarna om man använder ett vatten som är totalavsaltat. (Hellman et al. 2006 ). Kraven för rörledningsnätet i Uppsala är inte fastställda men genom att använda dejonat säkerställer man att nätet har bästa möjliga förutsättningar. Typiska värden för Uppsalas fjärrvärmevattnet kan ses i bilaga 4. 3.1.4 Kylvatten Vatten som används till att kyla pumpar bör i första hand vara fritt från hårdhet, d.v.s. avhärdat. Magnesium och kalcium bildar annars snabbt beläggningar som sätter igen pumparna. 16

4. Vattenbehandlingen För att få ett spädvatten av hög kvalitet, d v s att det är fritt från salter och föroreningar, måste det råvatten som kommer in i anläggningen först renas. Detta sker i ett antal reningssteg och resultatet blir ett vatten med mycket låg koncentration av salter kallat dejonat. Detta vatten får ha en ledningsförmåga av högst 0,2μS/cm och kiselsyrahalten, järn- respektive natriumhalten får högst vara 10 μg/kg (Vattenfall AB). Totalhårdheten är ca 0,003 dh. För behandlingen av det spädvatten som används på kraftvärmeverket och Bolandsverket finns två olika typer av reningsanläggningar. Den ena av anläggningarna avsaltar vattnet med hjälp av en modern teknik som bygger på principen om omvänd osmos, även kallat RO efter engelskans reverse osmosis. Utöver denna finns även en äldre del, kallad led 3, som helt är uppbyggd av jonbytesfilter. Det vatten som idag avsaltas i anläggningen för omvänd osmos passerade tidigare även det en anläggning med jonbytesfilter. Bytet har inneburit att mängden kemikalier som används har minskat. Förbrukningen av 50 % NaOH har minskat till en tredjedel och mängden 32 % HCl har minskat till en tjugondel. I dagsläget produceras den absoluta merparten av dejonat i RO medan led 3 enbart används när maxkapaciteten för RO överskrids (figur 10). 4.1 Nya vattenbehandlingen Den nya vattenbehandlingen har till uppgift att tillgodose hela kraftvärmeverkets behov av dejonat. Maximal kapacitet är 40 m 3 /h. EDI 1 Råvattentank RO 1 E 1 E 2 Råvatten E 3 E 4 PATRON- FILTER E 5 E 6 AVHÄRDNINGS- FILTER 1 & 2 RO 2 EDI 2 E 1 E 2 Dejonat Dejonattank Avhärdat vatten E 3 E 4 PATRON- FILTER E 5 E 6 Figur 4. Schematisk bild av nya vattenbehandlingen. Vattnet passerar i tur och ordning avhärdningsfilter, patronfilter, RO (omvänd osmos) och EDI (Electrodeionisation). 17

Anläggningens huvuddelar är: Råvattentank med vattenförvärmare Två frekvensstyrda råvattenpumpar, 138 m 3 /h vardera Två avhärdningsfilter 98 m 3 /h vardera med gemensam saltlösningstank Två aggregat för omvänd osmos (RO), med en kapacitet av 23 m 3 /h vardera Två aggregat för kontinuerligt jonbyte, EDI, vardera med kapaciteten 20 m 3 /h Dejonatbassäng Ett programmerbart styrsystem, PLC, med en PC som operatörstation 4.1.1 Avhärdningsfilter Reningsprocessen utgår från det vatten som levereras från Uppsalas vattenverk och som har en ledningsförmåga av ca 560 μs/cm. Detta vatten går via en råvattentank in i avhärdningsanläggningen vars uppgift är att ta bort hårdhetsbildarna kalcium och magnesium så att utfällningar i efterföljande ROoch EDI-utrustning förhindras. Avhärdningsanläggningen består av två seriekopplade filter med jonbytesmaterial (små korn laddade med natriumjoner) och en gemensam saltlösningstank med pump (Krüger Akvapur, 2005). Sedan en viss volym vatten renats har avhärdningsmassan utarmats på natriumjoner. Saltlösningen används då till att åter ladda det med natriumjoner, så kallad regenerering. Det första filtret sänker hårdheten medan det andra fungerar som säkerhetsfilter (Krüger Akvapur, 2005). Inom anläggningen förbrukas stora mängder dejonat men det finns även en betydande förbrukning av avhärdat vatten. Ungefär en tiondel av vattnet avleds därför, efter avhärdningsfiltret, till processer som t.ex. vakuumpumpar och kyltorn (figur 10). Övrigt går vidare till RO för ytterligare rening. 4.1.2 Patronfilter Det avhärdade vattnet passerar sedan igenom två parallellkopplade patronfilter. Patronfilter är ett mekaniskt filter som i matarvattentekniken brukar betecknas som ytfilter. Det består av ett tunt filtrermedium som är lindat runt en stödjande kärna (figur 5). Vattnet strömmar inifrån och ut genom kärnan. När patronen är förbrukad byts den ut mot en ny. Filtrets uppgift är att skydda mot partiklar större än 5-10 μm (Heid et al. 1992). Inkommande vatten är kommunalt dricksvatten, fria från partiklar, och här fyller filtret ingen större funktion. Partiklar kan dock finnas i rörsystemen och de behållare varifrån vattnet pumpas. I det specifika fallet med vattenbehandlingen finns även i botten av avhärdningsfiltret filtrerdysor som hindrar att jonbytesmassan följer med ut i systemet. Om en eller flera av dessa dysor går sönder riskerar, utan patronfilter, jonbytesmassa att följa med in i membranen och förstöra dessa (Krüger Akvapur, 2005). 18

Figur 5. Foto av ett veckat filter, uppskuret för att visa filterytan (Okänd, Internet). 4.1.3 Omvänd osmos, RO Vattnet fortsätter efter patronfiltret till anläggningen för omvänd osmos. Principen om omvänd osmos bygger på att man genom att trycksätta en lösning motverkar det naturliga osmotiska trycket (Persson). Om två lösningar med olika koncentration är åtskiljda av ett membran, kommer lösningsmedlet att diffundera över till lösningen med högre koncentration (figur 6). Detta fenomen kallas osmos och det som strävar efter att utjämna koncentrationsskillnaderna kallas den kemiska potentialen (Persson). Transporten fortsätter tills koncentrationen är densamma på båda sidor. Lösningsmedelstransporten medför att nivån blir högre i det utrymme som från början hade den högsta koncentrationen. Nivåskillnaden är lika med det osmotiska trycket (Persson). Figur 6. Principen för omvänd osmos (Vattenfall AB, 2005). 19

Detta förlopp kan ändras om man tillför en tryckökning på den sida som från början hade högst koncentration. När trycket har överstigit det osmotiska trycket kommer transportriktningen att vända. Detta kallas omvänd osmos och med denna teknik kan man således framställa rent lösningsmedel ur en lösning (Persson). Den nya vattenbehandlingen som varit i drift sedan oktober 2005 består av två linjer, RO 1 och RO 2 (figur 4). Varje linje är uppbyggd av tre parallellkopplade tryckrör med 6 RO-membran vardera. RO-membranen har en längd av 1000 mm och en diameter på 200 mm (Krüger Akvapur, 2005). Membranen är spirallindade (figur 7). Detta innebär att ett flertal membran är rullade kring ett samlingsrör. Membranen är formade som påsar med öppningen inåt samlingsröret. På så sätt erhålls en cylinder där tillflödet strömmar i axialled. Vätskan som passerar membranen söker sig inåt påsens öppna sida och vidare ut i renvattenröret (Persson). Figur 7. Uppbyggnad av spirallindad membranmodul (ENWA, Internet). Normalt tas 75 % procent av tillflödet tillvara som renvatten, permeat, och återstående 25 %, rejektet, leds till avlopp. Förhållandet mellan permeat och rejekt i det vatten som kommer ut ur tryckrören är 60/40 (Krüger Akvapur, 2005). Att utbytet är så lågt beror på att tillräckligt högt koncentratflöde måste upprätthållas. Minskar vattenhastigheten och flödet inte längre blir turbulent kan följande inträffa: Fällningar som bildas spolas inte längre bort Vattnet blandas inte längre om av turbulenser och de ämnen som inte tränger igenom membranet ansamlas i närheten av membranet. Detta gör det svårare för vatten i kanalens mitt att tränga in till membranytan. (Handbok i vattenkemi, 2001) För att upprätthålla tillräcklig flödeshastighet utan att ge avkall på utbytet låter man hälften av rejektet recirkulera till inloppet av utrustningen (bilaga 2). 20

4.1.4 EDI Att i ett enda steg framställa dejonat ur RO är i praktiken ogörligt på grund av det drifttryck som skulle krävas (Handbok i vattenkemi, 2001). Permeatet som erhålls ur aggregatet får därför avslutningsvis poleras med hjälp av ett elektroavjoniseringsaggregat. Aggregatet består av två set med vardera 6 EDImoduler. Seten är kopplade till varsin RO-del (figur 4). En EDI-modul innehåller membran som släpper igenom joner men inte vatten. Dessa membran spänns ihop mellan två plattor som innehåller elektroder. Då spänning läggs på vandrar positiva joner till katoden och negativa till anoden (figur 8). Kvar blir kanaler med rent vatten fritt från joner. 90 % av tillflödet totalavsaltas medan resterande del bildar ett koncentrat som leds tillbaka till råvattentanken (figur 10). Vattnet har, då det passerat EDI-utrustningen en ledningsförmåga av 0,05 μs/cm. (Krüger Akvapur, 2005) Figur 8. Principen för en EDI-modul (Lenntech, Internet). 4.2 Vattenbehandling (led 3) 4.2.1 Jonbytesteknik Denna vattenbehandlingsanläggning använder jonbytesteknik för att avsalta vattnet. Det kan definieras som ett reversibelt upptagande och avgivande av joner mellan en flytande fas, vattnet, och en fast fas, jonbytaren. Jonbytesmaterialet består vanligtvis av syntetiskt framställda små korn av polystyren, försedda med ett stort antal joniserbara aktiva grupper (Akvapur). För schematisk bild över led 3, se figur 9. Jonbytarmaterialet är till en början uppladdat med vätejoner. Dessa joner avges vid kontakt med råvattnet och ersätts med i första hand kalcium och magnesium. I takt med att vätejonerna avges utarmas jonbytarmaterialet på sin aktiva grupp. Filtret regenereras då åter genom att det spolas med saltsyra (HCl) (Akvapur). Efter katjonfiltret fortsätter vattnet till kolsyraavdrivaren där kolsyran övergår till luften och ventileras bort (Akvapur). 21

Från kolsyraavdrivaren går vattnet in i anjonbytaren. Denna regenereras med natronlut (NaOH) och den aktiva gruppen består av hydroxidjoner. Då råvattnet passerar genom filtret byts hydroxidjonerna ut mot råvattnets anjoner. Tillsammans med vätejonerna från katjonfiltret bildar hydroxidjonerna därefter vatten (Akvapur). De båda filtren måste regenereras efter att ca 1000 kubikmeter vatten passerat igenom och till detta används 1000 l 32% saltsyra och 300 l 50 % lut (Gustafsson, muntligen 2006). Figur 9. Schematisk bild av led 3. Vattnet passerar katjonbytare, kolsyraavdrivare, anjonbytare och slutligen ett blandbäddsfilter (Vattenfall AB, 2005). Efter katjon- och anjonbytarna har vattnets konduktivitet sjunkit till 5 μs/cm. För att sänka salthalten och konduktiviteten ytterligare låter man vattnet passera ett blandbäddsfilter. Detta består av en blandning av katjon- och anjonmassa samt ett inert material. Efter blandbäddsfiltret har vattnets konduktivitet sjunkit till 0,05 μs/cm (Akvapur). Efter att den nya vattenbehandlingen togs i drift har produktionen av dejonat från led 3 minskat från 213 881 m 3 (medelvärde 2001-2005) till 13 375 m 3 (2006). (Vattenfall AB, 2001-2006) 22

5. Vatten från de kommunala vattenverken Uppland har, med undantag av de västliga delarna, kalkrika jordlager som gör grundvattnet hårt. Vattnet brukar sägas vara hårt vid 10 dh och mjukt om det är under 5 dh (Vattenfall AB, Internet). 5.1 Vattenkvalitet Vattnet i Uppsala har en hårdhet på 16 dh. I början av 2007 kommer Uppsalas två nya vattenverk, Bäcklösa och Gränby, att tas i full drift. Verken är dimensionerade att klara vattenförsörjningen för Uppsala stad till åtminstone 2030. Hårdheten beräknas sänkas från nuvarande 16 dh till 8 dh (Uppsala Kommun, 2006). När båda de nya vattenverken tagits i drift kommer mjukgörningen av vattnet att påbörjas. Detta kommer att ske successivt. Om mjukt och hårt vatten blandas finns nämligen en risk att det bildas kolsyra. Kolsyran ökar risken för att utfällningar slits loss och missfärgar vattnet (Uppsala Kommun, 2006). Mjukgörningen kommer även att innebära att vattnet blir mindre aggressivt för kopparledningar samtidigt som kalkavlagringarna minskar (Uppsala Kommun, 2006). VA-kontoret på Uppsala kommun har gjort beräkningar på det nya vattnets kvalitet och några av värdena redovisas i tabell 2. Tabell 2. Förväntad vattenkvalitet med de nya vattenverken och nuvarande kvalitet. (Uppsala kommun, 2006) Parameter Ny kvalitet Nuvarande kvalitet Hårdhet 8 dh 16 dh ph ca 8,1 ca 7,4 Konduktivitet 410-460 μs/cm 560 μs/cm Kalcium Ca 30-40 mg/l ca 90 mg/l Magnesium ca 11 mg/l ca 11 mg/l Natrium ca 17mg/l ca 17 mg/l Vätekarbonat ca 120-150 mg/l ca 280 mg/l Sulfat Ca 42 mg/l ca 42mg/l Klorid 23-30 mg/l ca 22 mg/l 5.2 Kostnader för vatten Vatten och avlopp finansieras helt och hållet av avgifter. I anslutning till uppförandet av de nya vattenverken har beslut om höjd taxa tagits i Uppsala kommunfullmäktige. Den tidigare taxan beslutades om år 2000 och gällde fram till oktober 2006 då den nya taxan trädde i kraft (tabell 3). Intäkterna måste öka med 23

30 procent när de nya vattenverken och den nya huvudledningen ska betalas (Vattenfall AB, Internet). Det finns tre olika taxor (benämnda 2010, 2020 & 2030) beroende på om vattnet efter användning belastar kommunens vattenledningar eller reningsverk. 2010: Vatten som efter användning belastar kommunens avloppsledningar och reningsverk 2020: Vatten som efter användning belastar kommunens dagvattenledningar men inte reningsverk. 2030: Vatten som efter användning varken belastar ledningar eller reningsverk. För vatten betecknat 2020 och 2030 kommer höjningen att bli högre än för 2010- vatten. På Vattenfall AB Värme Uppsalas anläggningar används nästan uteslutande 2020- och 2030-vatten. I och med att grundavgiften beräknas genom att ta roten ur förbrukningen kommer dock höjningen för respektive vattentyp att vara lägre för stora förbrukare av vatten. Tabell 3. Taxor för det kommunala dricksvattnet. x är förbrukningen i kubikmeter (Uppsala Kommun, 2006). Typ av vatten Taxa t om september 2006, Taxa fr o m oktober 2006, exkl. moms exkl. moms 2010 55 x + 10, 10 x 95 x + 12, 8 x 2020 19,25 x + 4, 94 x 38 x + 6, 92 x 2030 19,25 x + 3, 54 x 38 x + 5, 12 x 5.3 Konsekvenser av förändrad vattenkvalitet för vattenbehandlingen Mjukgörningen av vattnet är en genomgående positiv förändring för vattenbehandlingen på Vattenfall AB Värme Uppsalas anläggning. Det avhärdningsfilter som förser RO med avhärdat vatten får längre gångtid i och med att koncentrationen av kalcium mer än halveras. Halverad koncentration av kalcium innebär att tiden mellan regenereringarna fördubblas och att endast halva mängden NaCl behöver tillsättas. Effekterna för RO är också positiva. Eftersom inkommande vatten till RO har lägre konduktivitet (tabell 2) bör även vattnet efter RO ha lägre konduktivitet. Minskad konduktivitet beror på minskad saltkoncentration och innebär att förutsättningen för efterföljande EDI blir bättre i och med att spänning/ström kan reduceras (Hall, muntligen 2006). Störst skillnad för EDI är annars den minskade halten vätekarbonat som innebär att halten koldioxid minskar (för sambandet mellan vätekarbonat och koldioxid, se 24

kap 7.1.3). Koldioxid innebär en belastning för EDI-modulerna eftersom det är en svagt laddad anjon och därmed inte påverkas av spänningsfältet i samma utsträckning som starka joner. Om den får följa med renvattnet (dejonat) ut ur EDI-modulerna kan den i reaktioner med vattnet bilda joner som bidrar till en oönskad höjning av konduktiviteten (Lenntech, Internet). För att förhindra att koldioxid finns löst i vattnet tillsätts i nuläget ca 75 liter 50 % NaOH per dag innan RO-anläggningen för att höja ph-värdet till optimala 8,3. På detta sätt förskjuter man jämvikten mellan koldioxid och vätekarbonat så att den teoretiska halten av koldioxiden är noll (se kap 7.1.3). Viss mängd koldioxid kan trots detta ändå finnas i det vatten som går in till EDI-anläggningen. Enligt beräkningar från VA-kontoret i Uppsala kommun kommer vätekarbonatkoncentrationen att sjunka till ungefär hälften av nuvarande nivå och ph-värdet höjas till ca 8,1 (tabell 2). Detta skulle kunna innebära att tillsatsen av NaOH inte längre blir nödvändig och att den för reningen nödvändiga spänning/strömnivån i EDI-modulerna kan reduceras. 25

6. Inventering av processvattenflödet Arbetet till den här rapporten har i huvudsak utförts i anläggningen på Vattenfall Värme AB Uppsala och merparten av den information som varit nödvändig har införskaffats genom samtal och diskussioner med berörd personal. Hur och var vattnet används är specifikt för just den här anläggningen och eftersom en stor del av arbetet handlade om att söka denna information följer nedan en kort redogörelse för hur arbetsgången sett ut. 6.1 Arbetsgång 1. Processcheman för respektive anläggning studerades. Dessa scheman innehåller bland annat information om ledningssystemen för vatten och avlopp. 2. Anläggningen och dess processer studerades. Arbetet med att analysera processcheman har löpt parallellt med att anläggningens processer studerats. Kvaliteten på vattnet är inte utmärkt på processchemana och inte heller temperaturer. Vetskapen om vattenkvalitet och temperatur bygger istället på att man är väl bekant med de olika processerna inom anläggningen och att man därifrån kan dra slutsatser om vattnets beskaffenhet. 3. Insamling av flödesinformation. Information om de mängder vatten som används hämtades i första hand ifrån mätare. Där mätare ej fanns tillgängliga fick egen mätning av flödet genomföras. I de fall där varken information från mätare var möjlig att få fram eller egen mätning kunde genomföras, har flödet uppskattats. Uppskattningarna är gjorda efter överslagsberäkningar och med hjälp av den erfarenhet och kunskap som finns om anläggningen hos de anställda. 4. Sammanställning av alla vattenflöden i ett gemensamt schema. Ett schema med enbart vattenflöden upprättades och i detta noterades även de temperaturer som är av intresse. Ifrån detta schema kan man sedan konstatera var de största flödena släpps ut till dagvattennätet, vilken kvalitet detta vatten har och hur det eventuellt skulle kunna återföras in i systemet. 5. Diskussioner och intervjuer med personal. Genom möten och intervjuer med personal på plats diskuterades vilka potentiella åtgärder som kan genomföras och hur det bäst skulle göras. 6. Sammanställning av flödena med Microsoft Visio Standard 2003. Visio är ett dataprogram i vilket flödesscheman, diagram och ritningar kan skapas. Med hjälp av detta sammanställdes de totala vattenflödena i kraftvärmeverket (figur 10) och vattenflödena till dagvattennätet på Bolandsverket (figur 11). 26

6.2 Resultat av inventeringen Medelvärdet från mätare mellan 2001 och 2005 har i första hand använts. Eftersom driften av anläggningen varierar mycket beroende på utomhustemperatur är det sällan olika år har liknande förbrukningsmönster. Reparationer och underhåll är andra faktorer som kan göra att förbrukningen av vatten varierar från år till år. I oktober 2005 togs den nya vattenbehandlingsanläggningen i bruk. Den totala förbrukningen av råvatten på kraftvärmeverket ökade då från 347 818 m 3 till 442 059 m 3. P.g.a. den stora förändringen av vattenförbrukning redovisas därför i figur 10 och tabell 4, även siffror för det första år den nya vattenanläggningen varit i drift. En uppdelning mellan råvatten, avhärdat vatten och dejonat är gjord och i denna ingår inte vattenbehandlingen eftersom den förbrukar råvatten för att ur detta framställa avhärdat vatten och dejonat. Tabell 4. Sammanställning av kraftvärmeverkets vattenförbrukning. Alla värden visar årlig Råvatten Förbrukning (m 3 ) (1) Asksilo 5600 MDI (2) 25000 Sanitet 651 Slaggutmatning 2433 SUMMA 33684 Avhärdat vatten Förbrukning (m 3 ) Vakuumpumpar (3) 9500 Till kyltorn (4) 9780 Till Bolandsverket (5) 20000 SUMMA 39280 Dejonat Förbrukning (m 3 ) (1) Fyllning VG +processvatten 76103 Till Bolandsverket 215 084 SUMMA 291 187 Vattenbehandlingen Förbrukning (m 3 ) (6) Råvatten till Led 3 (7) 13375 Råvatten till omvänd osmos, RO 395 000 Rejekt från omvänd osmos 105 131 Produktion av dejonat+avhärdat från led 3 och 318 908 omvänd osmos SUMMA Råvattenförbrukning kraftvärmeverket (8) 442 059 förbrukning. (1) Medelförbrukning 2001-2005, intern statistik enligt mätare Vattenfall Uppsala. (5) Uppskattat värde (2) Uppskattat värde. Maximal förbrukning för 3500 drifttimmar är 35700 kbm (6) Förbrukning enligt mätare 050930-061001 (3) Uppmätt värde. 3500 drifttimmar och 2,7 m3/timme (7) Förbrukning enligt mätare 060101-061231 27

(4) Förbrukning enligt mätare, driftperioden 060308-06101. (8) 33684+13375+395 000 Ur tabell 4 och i figur 10 syns tydligt vilka delar av anläggningen som står för den största delen av vattenförbrukningen. Rejektet från den nya vattenbehandlingen är den enskilt största förlustkällan och från starttanken och vakuumpumparna går stora mängder vatten till dagvattennätet. Samtidigt kan man se att MDIanläggningen förbrukar stora mängder vatten. I kapitel 7 beskrivs detta mer ingående och de olika förslag på lösningar som uppkommit under detta arbetes genomförande redovisas. För Bolandsverket har sammanställningen inte varit lika omfattande som för kraftvärmeverket och flödesshemat i figur 11 är fokuserat på de processer där vatten av hög kvalitet (dejonat/avhärdat) används och därefter släpps ut direkt till dagvattennätet. Tabell 5 visar en sammanställning av huvudflödena av vatten inom Bolandsverket. Ur figur 11 kan man notera att det är ett fåtal pumpar som förbrukar den största delen av avhärdat vatten men att återstående pumpar tillsammans ger ett betydande flöde som skulle kunna tas tillvara. Man kan även se att stora mängder dejonat släpps ut till dagvattennätet och detta skulle, efter att det frigjorts från syre, åter kunna användas. Kapitel 7 innehåller mer utförlig beskrivning av eventuella åtgärder som skulle kunna genomföras för att ta tillvara på detta vatten. Tabell 5. Sammanställning av Bolandsverkets vattenförbrukning. Alla värden visar årlig förbrukning. Råvatten Förbrukning (m 3 ) (1) Till Bolandsverket 17072 Sanitet 346 Till AFA 1771 Avhärdat Förbrukning (m 3 ) (1) Till AFA 144 Till varmvatten 152 Från kraftvärmeverket (2) 20000 Dejonat Förbrukning (m 3 ) (1) Från kraftvärmeverket 215084 Till expansionärl 45945 SUMMA Råvattenförbrukning 15301 Bolandsverket (3) (1) Medelförbrukning 2001-2005, intern statistik på Vattenfall Uppsala. (2) Uppskattat värde. (3) Råvatten till Bolandsverket, 17072 m3, minus råvatten till AFA, 1771 m3. 28