Seinäjoen voimalaitoksen EBL-ajomalli: kannattavimman ajopisteen määrittäminen

Abstract

Opinnäytetyö tehtiin Vaskiluodon Voiman omistamalle Seinäjoen voimalaitokselle, joka on sähkö-teholtaan 120 MW ja tuottaa 90 % Seinäjoen kaukolämmöstä. Nykyisin entistä suurempi osa tuotosta tulee nykyisin kaukolämmön myynnillä johtuen sähkömarkkinana huonosta sähkönhin-nasta. Vuoden lämpiminä päivinä kaukolämpöä ei kuitenkaan tarvita, minkä vuoksi laitoksella on etsitty keinoja säästää niinä aikoina polttoainetta. Tätä varten päätettiin tehdä koeajo erittäin ma-talan tehon ajolle, jotta polttoainetta voitaisiin säästää.

Testattiin, onko mahdollista ajaa laitosta 36 kg/s höyryvirtauksella. Opinnäytetyössä tutkittiin testiajon tuloksia ja ehdotettiin mahdollisia investointeja kesäkuun huoltojen yhteydessä. Huhtikuun 2016 lopulla laitoksella tehtiin 12 tunnin mittainen matalatehokoeajo. Koeajon jälkeen pohdittiin, mitä lisäyksiä laitokselle pitää tehdä, ja tehtävänä oli kyseisten muutosten dokumen-tointi. Kesän aikana tavattiin Eteläpohjanmaan voiman erityisasiantuntijan Mauri Blomberg. Pää-tettiin, että tehtäisiin Seinäjoen voimalaitoksesta kannattavimman ajopisteen laskuri matalille tehoille käyttäen laitoksen kulutussuhdetta. Työssä käytettiin teoriaa lämpövoimaprosesseista ja kattiloista. Tiedot Seinäjoen voimalaitoksen kattilasta on saatu kattilan toimittajan dokumenteista. Metson toimittama voimalaitoksen käyttöliittymä keräsi ja varastoi mittaustietoja prosessista koeajon aikana. Kerätyt tiedot sijoitettiin Exceliin.

Ennen koeajoa kattilaan asennettiin 3 pidennettyä petilämpötila-anturia, joilla saatiin tarkempaa tietoa kattilan palamisesta matalalla polttoaineteholla. Koeajon aikana päästiin, jopa 35 kg/s höy-ryvirtaukseen, mutta höyryn vähäisyyden takia väliotto 4:n, 3,5 bar omakäyttötukin, lauhduttimen höyryejektorien ja syöttövesisäiliön esilämmityksen kanssa oli ongelmia. Voimalaitokselle tehtiin kannattavuuslaskuri perustuen laitoksen kulutussuhteeseen, jolloin huomattiin, että aina ei ole kannattavinta ajaa matalimmalla teholla. Tiedot laskuriin kerättiin laitoksen logeista. Kannattavuuslaskurin antamalle taloudellisimman tehon ajomallille annettiin nimeksi Economical Boiler Load, EBL.

Kulutussuhteesta tehdystä laskurista huomattiin, että on kannattavaa ajaa laitosta niin matalalla teholla kuin mahdollista, mikäli sähköhinta on todella matala ja polttoaine kallista. Laskurista löytyi myös kohta, jolloin on kannattavampaa ajaa laitosta vähän korkeammalla teholla kuin matalimmalla. Laskuria varten ajettiin uusi koeajo, jolloin kaukolämpö pidettiin tasaisena matalana ja sähkötehoa nostettiin. Tämä kuitenkaan ei tuottanut selvää tulosta, ja syyksi on epäilty liian nopeaa tehon laskua. Ongelman voisi ratkaista järjestämällä uusi koeajo.

Thesis was made for power plant in Seinäjoki which is owned by Vaskiluodon Voima company. Power plant has electric power of 120 MW and it produces 90 % of district heating for city of Seinäjoki. Because of poor prices in the electricity market power plant earns most of its profits by selling heat to city during colder times. Power plant thought of ways to save fuel during warmer times so they decided to arrange a test day for boiler’s minimum power test also known as Eco-nomic Boiler Load.

It was tested if the plant can be operated with steam production of 36 kg/s. As thesis worker, I examined the results and provided suggestions for possible investments for incoming mainte-nance period. At the end of April, 12 hour long minimum power test period was held for boiler. After the test, it was thought what needs to be done to prevent possible problems occurring dur-ing the minimum power. Documenting these changes was also part of thesis. After having a meeting with the EPV company’s senior adviser I started to make calculator using excel to esti-mate prospective profits using the power plants fuel consumption relation to produced electricity. Lectures of thermal power processes and steam boilers was used as a base of this thesis. In-formation regarding the power plants circulating fluidized bed boiler was received from boiler manufacturer’s documents. Automation provided by company Metso, collected and stored meas-ured information from the process during the EBL test. Collected information was placed on Ex-cel. Before the EBL experiment took place, three temperature sensors inside the boiler were lengthen out to get more accurate readings of the bed temperature. Steam production of 35 kg/s was achieved but this caused some problems with the self-usage steam supply, vacuum ejectors and preheating of the feedwater tank. Calculation to estimate prospective profits was made that was based on power plants fuel consumption relation to produced electricity. It was noticed that it might be more profitable to operate power plant on little higher power output than keeping it in the minimum power during bad electricity price. Information to calculator was collected from the plants logs.

As stated in calculations it was noticed that it’s only profitable to use EBL mode if price of elec-tricity is low and price of fuel high. There was also a spot that it might be more beneficial to keep power output not at its minimum but a bit higher. New test was conducted to provide calculations with more accurate and real results. Production of district heating was kept constant while the power output was slowly raised. Results in the calculator did not prove to be accurate and reason for this was believed to be too rapid power change. It is believed that this can be fixed by making the test longer and with that keeping the power output change slow. New test was impossible to set because of classified reasons.