9 Jämförelse av uppvärmningssystem
9.1 Röbäcks
Uppvärmningssystemen utvärderades utifrån egenskaper som antas medföra att energianvändningen från eldningsoljeförbränningen minskar. En anledning till att energianvändningen från eldningsoljeförbränningen i Umeå var hög berodde på att tillförseln av varmluft till ballastlagret var svår att reglera, se avsnitt 7.2.1. Av den anledningen bör ett nytt uppvärmningssystem på betongfabriken kunna styras från kontrollrummet och regleras efter värmebehov. Pannans verkningsgrad bör också vara hög så att onödiga energimängder inte går till spillo. Vidare bör det finnas möjlighet till att elda med pannbränsle som är biobaserat då det är ett önskemål från Skanska För att avgöra ifall uppvärmningssystemen uppfyller dessa egenskaper och hur de jämförelsevis står sig mot varandra genomfördes utvärderingen med avseende på fyra olika områden vilka är listade nedan. Utvärderingen av områdena för varje uppvärmningssystem presenteras i kapitel 9.1 (Röbäcks) och kapitel 9.2 (Polarmatic). I kapitel 9.3 sammanfattas utvärderingarna och jämförs. Avslutningsvis, i kapitel 9.4 presenteras funna för‐ och nackdelarna med respektive uppvärmningssystem med avsikt att ge en överskådligare jämförelse av uppvärmningssystemen.
Områden som utvärderades för respektive panna och uppvärmningssystem
• Pannornas kapacitet och pannbränsle • Pannornas uppbyggnad • Pannornas verkningsgrad • System för uppvärmning av ballast
9.1 Röbäcks
Röbäcks panna BIOHEAT är i dagsläget inte färdig eller testad. Den är dock utvecklad till den grad att den kan byggas om en beställning görs. Panna konstrueras efter kundens önskemål på kapacitet och egenskaper.9.1.1 Pannans kapacitet och bränsle
Röbäcks uppvärmningssystem kallas för BIOHEAT1600‐FB och utgörs av två brännare, en för Eo1 vars maxkapacitet är 1 600 kW och en för biobränsle (t.ex. torv, pellets, flis eller briketter) vars maxkapacitet är 1 500 kW. Dessa två brännare kan köras samtidigt vilket då ger en maxkapacitet på 2 500 kW.
Röbäcks oljebrännare kan förses med tre stycken munstycken (väljs efter behov) som dimensionerar oljeflödet och därigenom kapaciteten. Biobrännaren är steglös men befinner sig alltid i så kallat fyreldningsläge vilket innebär att den alltid drar 5‐10 kg bränsle/h vilket motsvaras av 22,5‐50 kWh/h.
9.1.2 Pannans uppbyggnad
BIOHEAT består av två värmeväxlare, en värmeväxlare som värmeväxlar förbränningsrökgaserna med vatten och en värmeväxlare som värmeväxlar förbränningsrökgaserna med luft, se Figur 28. Rökgaserna leds först till vattenvärmeväxlaren och värmer upp vatten som kan användas till uppvärmning av lokaler, spolning av betongbilar och till betongproduktion. Därefter leds rökgaserna till luftvärmeväxlaren för att värma upp luft som i sin tur användas för att värma upp ballasten i ballastlagret och i mottagningsfickan. Efter luftvärmeväxlaren släpps de kvarvarande rökgaserna ut genom en skorsten. Figur 20 – Röbäcks panna BIOHEAT (Högdahl, 2011)
Röbäcks har även försett pannan med ett bypass‐ledning förbi vattenvärmeväxlaren vilket medför att rökgaserna direkt kan ledas till luftvärmeväxlaren. Anledningen till att de har utformat denna funktion är att det skall finnas möjlighet att värma upp ballast utan att vattnet värms upp. Det är dock viktigt att det finns ett kapacitetsläge på brännaren som genererar en energimängd som motsvarar den energimängd som luftvärmeväxlaren ensam kan ta upp. Som exempel är maxkapaciteten för Röbäcks oljebrännare 1 600 kW. Om vattenvärmeväxlaren är dimensionerad för att ta upp 70 % av maxeffekten (d.v.s. 70 % verkningsgrad) kommer cirka 30 % av effekten i rökgaserna gå till luftvärmeväxlaren. Luftvärmeväxlaren har då på förhand dimensionerats vilket medför att den kan ta upp dessa 30 %. Om pannan körs på maxeffekt och rökgaserna leds förbi vattenvärmeväxlaren kommer luftvärmeväxlaren fortfarande bara kunna ta upp 30 % av 1 600 kW och den resterande energimängden försvinner ut genom skorstenen och mycket energi går förlorad. För att detta skall undvikas bör ett av oljebrännarens munstycken generera den mängden olja som motsvarar luftvärmeväxlarens dimensioner.
BIOHEAT är uppbyggt i moduler där brännaren utgör en del, vattentanken och vattenvärmeväxlaren en del och luftvärmeväxlaren en del vilket gör att det är lätt att byta ut en del om den skulle gå sönder eller visa sig inte fungera riktigt. Röbäcks framhåller detta som en fördel då det medför att det blir lättare att i efterhand byta ut delar i systemet ifall de visar sig inte fungera som de ska. Brännaren Förbränningskammaren Värmeväxlare rökgaser/vatten Värmeväxlare rökgaser/luft
9.1.3 Pannans verkningsgrad
BIOHEATs verkningsgrad ligger mellan 80‐90 %. Anledningen till att den inte är högre är på grund att det fortfarande finns energi kvar i rökgaserna som släpps ut genom en skorsten efter att de har värmeväxlats med luft. Enligt Röbäcks kan man som kund välja att direkt leda rökgaserna till ballastlagret eller mottagningsfickan utan att först värmeväxla rökgaserna med luft. Detta val görs innan installation av pannan då det innebär att endast en värmeväxlare (vattenvärmeväxlaren) behövs. Om kunden väljer detta förfarande uppskattas verkningsgraden på pannan öka till 98 % eftersom nästan all energi i rökgaserna då tas tillvara.
9.1.4 Uppvärmning av ballast
Tillförseln av varmluft till ballastfickorna styrs med avseende på temperaturen i fickan. Operatören väljer vilka ballastfickor som skall tillföras varmluft. Systemet går ut på att det sitter flera temperaturgivare i en ficka vilket medför att en medeltemperatur erhålls. Fickan har ett högsta och ett lägsta börvärde. Det högsta börvärdet motsvarar det högsta tillåtna temperaturen i fickan medans det lägre börvärdet motsvarar det lägsta tillåtna temperaturen i fickan. När det högsta börvärdet i en ficka är nådd stryps automatiskt tillförseln av varmluft till den fickan. På samma sätt tillförs varmluft per automatik till en ficka då temperaturen sjunker under det lägsta börvärdet. För att tillföra varmluften till ballastfickorna använder Röbäcks luftfläktar som har ett lufttryck på 0,08 bar. Röbäcks rekommenderar att värma de mindre ballastfraktionerna med varmluft istället för med rökgaser då de mindre ballastfraktionerna försvårar genomträngningen av rökgaserna genom ballasten. Risken finns att rökgaserna trycks ut i botten på ballastfickan, se Figur 29, istället för att dessa leds uppåt genom ballasten och ut i toppen på fickan, vilket skulle medföra en risk för höga koldioxidhalter i ballastlagret. För att undvika för höga koldioxidhalter i ballastlagret rekommenderar Röbäcks därför att rökgaserna bör värmeväxlas med luft. Nackdelen att låta rökgaserna värmeväxlas med luft är att mer energi går till spillo eftersom all energi i rökgaserna inte utnyttjas. Figur 21 – Varmluft som leds genom ballastfickan och varmluft som trycks ut i botten på fickan Varmluftst emperat