I metodavsnittet redogörs tillvägagångsättet som använts för att nå resultatet i arbetet.
Metoden är uppdelad i tre stycken avsnitt varvid varje avsnitt har sitt tillhörande resultatavsnitt.
3.1 Förlorad elproduktion
För att beräkna förlusten av elproduktion som orsakas av sodapannans låga temperatur har följande tillvägagångsätt använts. För att få tillgång till data som används vid beräkningen har ett internt analyseringsprogram som heter WinMops använts. I WinMops finns det tillgång till uppmätta eller beräknade flöden, temperaturer, tryck osv. Med hjälp av ett ”add in” program i Excel kan data hämtas från WinMops över ett specifikt intervall som anges. Vid utförandet av elproduktionsberäkningen har mätvärden hämtats per timme under ett år från WinMops.
Mätvärden som använts sträcker sig ett år tillbaka i tiden från den 8 april 2020.
Först bestämdes medelvärden av ångmassflöden som dels produceras från varje panna samt det totala ångmassflödet som når turbin. Eftersom både SP7 och BP5 levererar ånga vid 450°C betraktades deras ångflöde som ett gemensamt. För att bestämma massflödet av ånga från SP7 och BP5 subtraherades SP6 massflöde från det totala massflödet till turbin. Efter bestämning av massflödena bestämdes entalpierna för de olika ångflödena. Entalpierna bestämdes med hjälp av studentlitteraturen [21], samt ett program som finns i WinMops för att beräkna entalpi.
I nästa steg beräknades hur stor påverkan SP6 låga utgående ångtemperatur har gällande kvaliteten på ångan som når turbin. För att beräkna detta ställdes en energibalans upp med entalpi samt massflöde där entalpin och massflödet till turbin ska motsvara producerade ångans entalpi och massflöde från SP7+BP5 respektive SP6.
𝑃 = 𝐻 × 𝑚̊̊
𝐻𝑠ö𝑘𝑡 × 𝑚̊̊𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = (𝐻𝑆𝑃7+𝐵𝑝5× 𝑚̊̊𝑆𝑃7+𝐵𝑃5) + (𝐻𝑆𝑃6× 𝑚̊̊𝑆𝑃6)
Ur denna ekvation framgår det hur mycket entalpin på ångan som når turbin påverkas av SP6.
Med hjälp av den beräknade entalpiförlusten genomfördes en beräkning för att se hur mycket entalpiförlusten påverkar elproduktionen. För att beräkna elproduktionen har följande formel använts:
24 𝑃 = 𝜂𝑖𝑠𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜𝑝𝑖𝑠𝑘× 𝜂𝑚𝑒𝑘𝑎𝑛𝑖𝑠𝑘× 𝑚̊̊ × (𝐻𝐻𝑇− 𝐻𝐿𝑇)
Med hjälp av ekvationen ovan beräknades två scenarion, först beräknades turbineffekten med den oförändrade/önskade entalpin och sedan upprepades beräkningen med den förändrade entalpin på högtrycksnätet. Ur detta beräknades skillnaden i elproduktion mellan de två scenarierna, oförändrat/önskat läge respektive läget med lägre entalpi på högtrycksångan. För att bestämma vilken energimängd detta skulle motsvara under ett år användes den
grundläggande formeln:
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 = 𝑒𝑓𝑓𝑒𝑘𝑡 × 𝑡𝑖𝑑.
Antalet timmar som användes var 8760 som är antalet timmar per år men sedan subtraherades 920 timmar eftersom fabriken (inklusive turbin) stoppas en gång per år för underhåll. För att bestämma vilka summor detta handlar om har beräkningar utförts med två olika elpriser. Ett elpris för året 2019 och ett preliminärt elpris för 2020. Elpriset 2019 var 419,18 kr/MWh och för 2020 är priset 193,21 kr/MWh (inkluderat spotpris, nätavgift samt skatter). Utöver det tilldelas Skutskärsbruk elcertifikat på 14,6 % per MWh vilket även beaktas i beräkningen. För att kvantifiera den förlorade elproduktionen användes formeln nedan.
Kostnad förlorad elproduktion = 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑒𝑟𝑎𝑑 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 (𝑀𝑊ℎ/å𝑟) × 𝑆𝑝𝑜𝑡𝑝𝑟𝑖𝑠 (𝑘𝑟/
𝑀𝑊ℎ) + 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑒𝑟𝑎𝑑 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 (𝑀𝑊ℎ/å𝑟) × 𝐸𝑙𝑐𝑒𝑟𝑡𝑖𝑓𝑖𝑘𝑎𝑡 (𝑘𝑟/𝑀𝑊ℎ) 3.2 Lastutredning
Efter samråd och diskussioner med personal och andra kunniga inom området har problemet grenats ner till två orsaksområden till att SP6 inte levererar den ångtemperatur som den är designad för. Antingen är problemet relaterat till lasten på pannan eller bristande
värmeöverförande ytor. För att bedöma om lasten på SP6 är avvikande kan man titta på svartlutstillförseln om den ligger omkring 600 tTS/24h som SP6 är dimensionerad för. För att beräkna detta användes densiteten, volymflödet och torrhalten på svartluten. Gällande tTS mäts den i askfrilut vilket innebär att askan som återinförs i SP6 ska beräknas bort. Formeln som användes för att bestämma svartlutstillförseln i SP6 var:
𝑡𝑇𝑆/24ℎ = 𝜌 (𝑘𝑔/𝑚̊3) × V̊ (𝑚̊3/ℎ) ÷ 1000 𝑘𝑔/𝑡𝑜𝑛 × 𝑡𝑜𝑟𝑟ℎ𝑎𝑙𝑡 (%) − 𝑎𝑠𝑘å𝑡𝑒𝑟𝑖𝑛𝑓ö𝑟𝑖𝑛𝑔 (𝑡𝑜𝑛).
25 Eftersom det inte fanns mätning på mängden aska som återinförs till de båda sodapannorna gjordes en överslagsberäkning utifrån svartlutsfördelningen pannorna emellan. Den totala askbildningen från de båda sodapannorna fanns det data på. Totala askbildningen var angiven i ton/dygn. Svartlutsförbränningen i SP6 är dimensionerad för 600 tTS/dygn och SP7 är dimensionerad för 2500 tTS/dygn (se bilaga 3). Utifrån det förhållandet beräknades hur stor procentandel som respektive sodapanna motsvarar av den totala svartlutsförbränningen. Sedan antogs att respektive sodapanna motsvarar samma procentandel av askbildningen och därav askåterinföring.
3.3 Värmeöverföring
Eftersom SP6 inte har problem med ångproduktionen förutsätter det att det inte är några problem att nå mättnadtemperaturen i ångdomen. Fokus i utredningen kring den bristande värmeöverföringen ligger därav till överhettaren. Det finns olika orsaker, som utreds vidare i detta kapitel, till att överhettaren inte når upp till de eftersträvade temperaturerna.
3.3.1 Överhettarens dimensionering
För att få en bild över hur SP6 överhettare är dimensionerad har överslagsberäkningar gjorts med jämförelser mellan SP6 och SP7. Först jämfördes överhettarnas totala värmeöverförande yta i förhållande till lasten i pannan. Beräkningen som användes för denna jämförelse var kvoten mellan den totala värmeöverföringsytan uttryckt i m2 och lasten uttryckt i tTS/dygn.
Vidare utfördes en överslagsberäkning kring det konvektiva värmeöverföringsvärdet (k-värde) för överhettaren på SP6 och SP7. Formeln som användes vid genomförandet var:
𝑄 (𝑊) = 𝑘 (𝑊/𝑚̊2. 𝐾) × 𝐴 (𝑚̊2) × ∆𝑇 (𝐾) → 𝑚̊̊ × 𝐻 = 𝑘 × 𝐴 × ∆𝑇
Då trycket i ångdomen ligger omkring 56–58 bars övertryck användes det för att beräkna mättnadstemperaturen vid 57 bars övertryck. Med hjälp av mättnadstemperaturen bestämdes entalpin på ångan som lämnar domen. Flödet till ångdomen var känt varvid ett normalflöde bestämdes för respektive sodapanna vid beräkningen. K-värdet beräknades för båda
sodapannorna och för SP6 beräknades k-värdet både vid den verkliga och förväntade utgående ångtemperaturen.
26 3.3.2 Försmutsning av överhettaren
Med hjälp av WinMops studerades den utgående ångtemperaturen på SP6 för att försöka avgöra om det är försmuttsning/igensättningstendenser på överhettaren. I WinMops plockades trender ut över utgåendeångtemperaturen för att se hur den förhåller sig över tid.
Orsaker till försmuttsning så som driftrelaterade orsaker samt tekniska orsaker utreddes dels med hjälp av processoperatörer men även annan personal med anknytning till området. Även WinMops användes för att analysera driftdata och se eventuella avvikelser. Sotningen
undersöktes, där framförallt mängden sotånga jämfördes mellan SP6 och SP7. Driftdata som analyserades var bland annat askans pH, syrehalten i SP6, reduceringsgraden samt
svartlutkvaliteten.
Vid jämförelsen av mängden sotånga mellan SP6 och SP7 användes ett årsmedelvärde från 2020-04-22 och ett år tillbaka i tiden. Medelvärden plockades ut på mängden sotånga i ton/timme samt utgående ångflöde i ton/timme för båda sodapannorna. Förutom att jämföra hur stor andel sotångan motsvarar av den producerade ångmängden jämfördes även sotångans mängd mot respektive sodapannas lastkapacitet i tTS svartlut.
3.3.3 Övriga orsaker till bristande värmeöverföring
Efter misstanke om att tertiärluften på SP6 orsakar ett temperaturfall på den utgående ångtemperaturen utreddes det med hjälp av att analysera fenomenet i WinMops. Ett mindre test utfördes för att se hur tertiärluften påverkar utgående ångtemperaturen. Vanligtvis stryps tertiärluften då man minskar lasten på SP6 från två till en lutspruta dvs ungefär halverad last.
Ett test gjorde att strypa tertiärluftflödet in i SP6 vid normaldrift för att se hur det påverkar temperaturen på utgående ångan. Trenden analyserades sedan där utgående ångtemperaturen samt tertiärluftflödet plottades under testtillfället. Även kvoten mellan tilluft och tillförd lutmängd mellan SP6 och SP7 jämfördes med hjälp av WinMops.
Vid analysering av flödesschema och driftparametrar över SP6 uppmärksammades att ångkylningen inte såg ut att fungera som den ska. För att undersöka hur ångkylaren påverkar utgående ångtemperaturen analyserades ångtemperaturerna före och efter ångkylaren under senaste året med hjälp av WinMops.
27