Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Uppfuktningens inverkan på mikrobiologisk aktivitet irökgaskondenseringssystem – en studie vid Fortum Värmes kraftvärmeverk 8
KTH, School of Chemical Science and Engineering (CHE).
2017 (Swedish)Independent thesis Basic level (professional degree), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesisAlternative title
Impact of Humidification on Microbiological Activity in Flue gas Condensation Systems – a study at Fortum Värmes Combined Heat and Power Plant 8 (English)
Abstract [sv]

Värtaverkets kraftvärmeverk 8 (KVV8) driftsattes 2016 och är ett av världens största biobränslebaserade kraftvärmeverk. Verket tar till vara på energi ur restprodukter från skogsindustrin och pannan på KVV8 har en ångeffekt på 345 MW. Till ångeffekten kan ytterligare 100 MW värme adderas tack vare rökgaskondenseringen. Rökgaskondenseringsanläggningen är därmed en viktig del av värmeproduktionen på KVV8. I anslutande kondensatreningsanläggning renas rökgaskondensatet och på så vis tillförs vattenångcykeln nytt processvatten. Kondensatreningsanläggningen på KVV8 är baserad på membranteknik vilken har många fördelar, exempelvis hög verkningsgrad. En nackdel är att tekniken är känslig för igensättningar. I vattensystem finns alltid mikroorganismer, vilka kan skapa stora driftmässiga problem vid bildandet av biofilm. Vid driftsättning av KVV8 uppstod problem med igensättningar av membran i kondensatreningen orsakade av mikroorganismer. För att få bukt medproblemen rengjordes rökgaskondenseringssystemet vid driftstopp och natriumhypoklorit doserades kontinuerligt till både rökgaskondensor och uppfuktare. Åtgärderna gav inte önskad effekt då driftproblemen bestod under hela driftsäsongenvåren 2016. Orsaken till problemen ansågs vara rökgaskondenseringsanläggningen och främst uppfuktaren. Trots att problemet är relativt utbrett bland Sveriges kraftvärmeverk har få studier gjorts på ämnet.

Arbetet har utförts på uppdrag av AB Fortum Värme Värtaverket under hösten 2016. Syftet med arbetet har varit att undersöka uppfuktarens inverkan på mikrobiologiskaktivitet i rökgaskondenseringssystem och även att beskriva kemiska, driftmässiga samt konstruktionsmässiga metoder för att minimera problemen. KVV8 är konstruerad för att använda förbränningsluft från bränslelagret, vilken skulle kunna ha en inverkan på mikrobiologisk aktivitet. Under hösten 2016 användes förbränningsluft från pannhuset för att studera hur val av förbränningsluft påverkade problemen. Uppfuktarens inverkan på mikrobiologisk aktivitet har studerats genom att analysera ett antal utvalda driftparametrar och mikrobiologiska vattenprover. Driftparametrarna som har analyserats är följande:

• Uppfuktningsgrad• Val av förbränningsluft (pannhusluft/bränslelagerluft)• Ångeffekt (laständring)• Val av bränsle• Dosering av natriumhypoklorit• Flöde av kondensat till kondensatrening• Temperaturer på rökgas, förbränningsluft och rökgaskondensat• Fukthalt och syrgashalt i rökgaser

Analysen visade att den mikrobiologiska aktiviteten var låg under perioden då arbetet utfördes. Därmed var möjligheterna att hitta samband mellan driftparametrar och mikrobiologiska provsvar begränsade. Av denna anledning jämfördes även driftförhållanden mellan en period då problemen var omfattande och en period utan problem. De tre största driftskillnaderna mellan perioderna var: förbränningsluft, dosering av natriumhypoklorit och ångeffekt/laständring. Det är troligt att skillnaden i mikrobiologisk aktivitet beror på någon av dessa driftskillnader. Driftproblemen var omfattande när förbränningsluft från bränslelagret användes, doseringen av natriumhypoklorit var lägre och laständringarna mer frekventa. För att kunna avgöra hur stor inverkan valet av förbränningsluft har, bör studien fortgå med förbränningsluft från bränslelagret samtidigt som övriga driftparametrar hålls relativt konstanta.

Mikrobiologisk tillväxt har inte kunnat knytas till uppfuktningsgraden. Valet av förbränningsluft och doseringen av natriumhypoklorit har dock en direkt inverkan på miljön i uppfuktaren. Därmed kan inte den mikrobiologiska aktiviteten i systemet anses oberoende av uppfuktaren trots att uppfuktningsgraden inte har kunnat knytas till problemet.

I rapporten beskrivs och diskuteras nio olika bekämpningsmetoder av mikroorganismer med avseende på verkningsgrad, ekonomi och miljömässig påverkan. Bekämpningsmetoderna som utvärderats är klor, UV, klordioxid, ozon, brom, perättiksyra, Kuriverter IK 110 och nanomaterial. Att hitta en ideal metod är svårt då den helst ska vara selektiv, miljövänlig och samtidigt ge en god effektivitet. Ett stort problem med många metoder är att desinfektionsbiprodukter bildas vid oxidationen. I vilken utsträckning dessa bildas beror på val av metod och vattnets sammansättning. Vilken metod som är mest effektiv beror också på vattnetssammansättning, men även på typ av mikroorganism. Därav analyserades rökgaskondensatets sammansättning. Studien visade att rökgaskondensatet var tillräckligt rent då alla jämförbara värdena, förutom ammonium och nitrit, understeg rekommenderade gränsvärden för dricksvatten. Rökgaskondensatet håller därmed en tillräckligt hög kvalitet för att alla metoder som diskuterats kan övervägas för KVV8. Ingen av de analyserade metoderna är dock riskfria ur ett miljömässigt perspektiv och ingen av metoderna kan sägas ge en högre effektivitet på KVV8 utan vidare studier.

Abstract [en]

Värtaverkets combined heat and power plant 8 (CHP 8) was put into operation in

2016 and is one of the largest bio fuelled CHPs in the world. The plant makes use of

energy in waste products from the forest industry and the steam capacity of the boiler

at CHP 8 is 345 MW. The flue gas condensation system adds another 100 MW heat to

CHP 8:s capacity. Flue gas condensation is therefore an essential part of the heat

production at CHP 8. In the acceding water treatment plant the flue gas condensate is

purified and thus provides the water-steam cycle with new water. The water treatment

plant is based on membrane technology, which has many advantages, for example

high efficiency. One disadvantage with membrane technology is that it is sensitive to

fouling. Microorganisms are always present in water systems and they create biofilm,

therefore they are prone to cause operational problems. When CHP 8 was put into

operation problems arose with fouling of membranes caused by microorganisms. To

overcome the problems the system was cleaned and sodium hypochlorite was added

to the system continuously. The flue gas condensation system, and especially the

humidifier, was considered to be the cause of the microbiological activity. Even

though the problem is relatively widespread across CHPs in Sweden, very few studies

have been made on the subject.

 

This thesis has been written on behalf of AB Fortum Värme Värtaverket during the

autumn term of 2016. The aim of the work was to examine the impact of

humidification on microbiological activity in flue gas condensation systems. The

thesis also gives a description of chemical, operational and structural methods to

minimize problems caused by microorganisms. CHP 8 is designed to use combustion

air from the fuel stock, which may affect microbiological activity. For this reason,

combustion air from the boiler was used instead of combustion air from the fuel stock

during the autumn of 2016. Impact of humidification on microbiological activity has

been studied by analysing selected operational parameters and microbiological water

samples. The operational parameters that have been studied include the following:

 

• Degree of humidification

• Combustion air (boiler/fuel stock)

• Steam effect

• Fuel

• Dosage of sodium hypochlorite

• Flow rates

• Temperatures of flue gas, combustion air and flue gas condensate

• Moisture content and oxygen content in the flue gas

 

The study showed that, when the thesis was conducted, the microbiological activity

was low and thus the potential of finding a connection between operational

parameters and microbiological test results were low. For this reason operational

conditions were compared between the period with problems and the period without.

 

It is likely that the difference in microbiological activity derives from the difference in

operational conditions. The three primary differences in operational conditions

between the two periods was type of combustion air, dosage of sodium hypochlorite

and operational continuity. The operational problems were comprehensive when

combustion air from the fuel stock was used, dosage of sodium hypochlorite low and

the operational continuity low. To determine how big impact type of combustion air

has on microbiological activity the study has to continue with the same operational set

but with combustion air from the fuel stock instead of the boiler.

 

The study has not been able to associate microbiological activity with degree of

humidification. Nevertheless type of combustion air and dosage of sodium

hypochlorite has an immediate impact on the environment in the humidifier and thus

microbiological activity cannot be considered independent of humidification.

 

This thesis describes and discusses nine different disinfection methods with respect to

efficiency, economy and environmental impact. The disinfection methods that have

been studied are chlorine, UV, chlorine dioxide, ozone, bromine, per acetic acid,

Kuriverter IK 110 and nano materials. It is difficult to find an ideal disinfection

method since it needs to have good selectivity, be environmentally friendly and at the

same time provide good efficiency. One problem associated with disinfection is that

disinfection by-products are formed by oxidation. To what extend disinfection byproducts

will be formed depends on the disinfection method and the composition of

the water. The efficiency of the methods is also dependent on the composition of the

water and also the type of microorganism. Therefore the flue gas condensate

composition was examined. The study showed that the flue gas condensate was

sufficiently clean since all analogue values, except ammonium and nitrite, was lower

than recommended values for drinking water. Thus the flue gas condensate has a

sufficiently high quality for all the above mentioned disinfection methods to be

efficient. None of the disinfection methods discussed are safe from an environmental

point of view. Therefore alternative methods should be evaluated for use in the long term.

Place, publisher, year, edition, pages
2017.
Keyword [sv]
biobränsle, desinfektionsbiprodukter, kondensatrening, kraftvärmeverk, membranfiltrering, mikrobiologisk aktivitet, mikroorganismer, rökgaskondensering, uppfuktning
National Category
Chemical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-208337OAI: oai:DiVA.org:kth-208337DiVA: diva2:1105650
Educational program
Bachelor of Science in Engineering - Chemical Engineering
Available from: 2017-06-05 Created: 2017-06-05 Last updated: 2017-06-05Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(4950 kB)23 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 4950 kBChecksum SHA-512
0da6077d7dbc7427d8df6f3f3987ea0ee2753d611e5c8bf1ccd04e790d4651b7156add98858b0369f9ecb28a0b3f02360818d1c5b830f0defadbebffe6153197
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
School of Chemical Science and Engineering (CHE)
Chemical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 23 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

Total: 35 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf