Energie termică și electricitate pentru întregul oraș Kuopio – și un nivel de emisii redus, verificabil

Kuopion Energia utilizează sistemul de analizor multicomponent MCS200HW pentru monitorizarea emisiilor. Vechiul sistem de testare instalat în coșul de fum a fost înlocuit cu un nou sistem de analizor cu funcție de eșantionare, mult mai versatil și cu un necesar mic de întreținere. Acesta permite alimentarea fiabilă a orașului finlandez Kuopio cu energie termică și electrică.

• Centrala electrică a Kuopion Energia din Haapaniemi este alcătuită din două blocuri: Haapaniemi II și III. Primul bloc a fost pus în funcțiune în 1972 și a fost prima centrală termoelectrică din Finlanda alimentată cu turbă. Haapaniemi II, finalizată în urmă cu zece ani, a înlocuit primul bloc, care a fost ulterior scos din funcțiune. 
• Al doilea bloc este cazanul principal al centralei electrice, în care noul sistem de analizor își îndeplinește în prezent funcția. Pachetul general de măsurare a emisiilor este completat de dispozitivul de măsurare a concentrației de praf FWE200 și instrumentul de măsurare a debitului de gaz FLOWSIC100.
• Acest articol a fost publicat pentru prima dată pe www.sick.com în data de 12 iulie 2022.  Începând cu 1 ianuarie 2025 Endress+Hauser comercializează în exclusivitate tehnologia de analiză a gazelor și de măsurare a debitului de la SICK în întreaga lume.

Conform informațiilor de pe site-ul web al Kuopion Energia, într-o dimineață blândă de sfârșit de martie, centrala electrică Haapaniemi generează 146 de megawați (MW) de energie termică și 45 MW energie electrică. Cel mai probabil, pe timp de noapte, producția a fost chiar puțin mai mare decât atât, deoarece temperatura s-a situat peste punctul de îngheț.

Proporția de turbă din combustibilul utilizat la Haapaniemi a scăzut de-a lungul anilor. În prezent, biocombustibilii pe bază de lemn reprezintă peste 60% din combustibilul utilizat. Combustibilii pe bază de lemn includ deșeuri forestiere și produse secundare agricole. Acestea provin în principal de pe o rază de 150 de kilometri în jurul orașului Kuopio și sunt livrate la centrala electrică.

Rețeaua de termoficare a Kuopion Energia acoperă cea mai mare parte a centrului orașului Kuopio, precum și zone situate la câțiva kilometri la sud și la nord de oraș. Centrala electrică produce aproximativ 900–1.000 gigawați-oră (GWh) de energie termică și 300–350 GWh de energie electrică. În zilele reci de iarnă, la centrala electrică se livrează zilnic peste 100 de camioane cu combustibil.

„O centrală electrică trebuie modernizată în permanență”, spune Samuli Räisänen, manager de operațiuni în cadrul departamentului de producție de energie al Kuopion Energia. „Al doilea cazan al nostru a fost pus în funcțiune în 1982 și modernizat în 2013, pentru a asigura respectarea legislației actuale privind emisiile. Al doilea cazan se caracterizează prin flexibilitate și funcționează foarte bine și la capacitate parțială. În anul 2015, în cazan a fost instalat un sistem de epurare a gazelor de ardere, utilizat inițial pentru eliminarea sulfului. Acesta generează, de asemenea, o cantitate considerabilă de energie atunci când temperatura gazelor de ardere este redusă la 40–50 °C, față de valoarea anterioară de 150–160 °C. Obținem aproximativ 50 MW de energie termică din condens și, în funcție de volumul gazelor de ardere, chiar până la 70 MW. Aceasta echivalează cu o economie anuală de combustibil de 200–250 GWh, adică aproximativ 15% din consumul de combustibil al întregii centrale electrice. De asemenea, este redus nivelul total de emisii primare, întrucât consumăm mai puțin combustibil.”

Anul trecut, la centrala electrică a fost adăugat un acumulator pentru rețeaua de termoficare cu o capacitate de 15.000 de metri cubi, care a sporit flexibilitatea și fiabilitatea operațională a centralei electrice, potrivit lui Räisänen. Acumulatorul permite optimizarea producției de energie electrică și termică în funcție de variația tarifelor la electricitate pe parcursul zilei, precum și reducerea consumului de combustibil, de exemplu, petrol, în perioadele de vârf din intervalele cu temperaturi mai scăzute.

Sistemul de analizor instalat în coșul de fum al celui de-al doilea cazan funcționează din anul 2004, așadar, înlocuirea acestuia era deja necesară din cauza duratei de funcționare îndelungate. În plus, reînnoirea avizului de mediu în 2019 și noile reglementări guvernamentale au impus noi obligații privind măsurarea.

„În cazul unui sistem dotat cu capacitate de eșantionare, este necesară doar instalarea unei sonde de eșantionare în coșul de fum, care să direcționeze gazul care urmează să fie analizat către un sistem de analizor amplasat într-un container de mici dimensiuni, la nivelul solului,” explică Räisänen. „La început am avut unele rezerve cu privire la fiabilitatea eșantionării, însă, după o serie de teste riguroase organizate de SICK, am constatat că nu au existat blocaje sau alte probleme. Eșantionul a fost prelevat cu ajutorul unui ejector care nu necesită întreținere, eliminând astfel necesitatea utilizării unei pompe care ar fi necesitat întreținere.”

Sistemul de analizor MCS200HW a fost lansat pe piață în 2019, iar ulterior SICK l-a prezentat companiei Kuopion Energia. Denumirea modelului „HW” provine de la „Hot Wet” (Umed Fierbinte). În termeni practici, acest lucru înseamnă că întregul traseu de transfer al gazului, începând de la sonda de măsurare, este încălzit la o temperatură peste punctul de rouă, pentru a măsura componentele gazoase solubile în apă și a evita condensul. Astfel, componentele gazoase nu sunt antrenate de apă și nu se produce coroziunea.

Designul sistemului de analizor multicomponent MCS200HW se bazează pe un fotometru cu infraroșu cu fascicul unic (NDIR), care utilizează atât metode bazate pe interferențe, cât și metode de corelație cu filtrul de gaz. Sistemul poate măsura simultan până la zece componente ale gazului active în infraroșu (HCl, SO₂, NO, NO₂, CO, CO₂, NH₃, N₂O, H₂O, CH₄), precum și cantitatea de oxigen (O₂) și carbonul organic total (COT).

Sistemul dispune de filtre interne de calibrare care asigură controlul automat al calității, conform cerințelor QAL3. Nu sunt necesare gaze de testare speciale. Sistemul poate fi configurat pentru componentele specifice ale gazului care urmează să fie măsurate. Rezultatul este un sistem economic și fiabil, adaptat cerințelor utilizatorului.

„Ne așteptăm ca un sistem de analizor să îndeplinească cerințele guvernamentale, să fie ușor de utilizat și să funcționeze în mod fiabil”, spune Räisänen. „Analizorul îndeplinește perfect aceste cerințe. Pachetul general de măsurare a emisiilor este completat de dispozitivul de măsurare a concentrației de praf FWE200 și instrumentul de măsurare a debitului de gaz FLOWSIC100. Am încheiat un contract de întreținere anuală pentru dispozitive și nu am solicitat încă nicio vizită de întreținere suplimentară. Avem o relație bună cu SICK (în prezent Endress+Hauser Finlanda) și o experiență de peste 15 ani cu serviciile lor de calitate.”