Sick MCS200HW: Emissionsreduzierte Wärme- und Stromversorgung

Die Wärmeerzeugung des Kraftwerks von Haapaniemi beträgt laut Website von Kuopion Energia an einem lauen Vormittag Ende März rund 146 Megawatt (MW), die Stromproduktion 45 MW. In der Nacht, als die Temperaturen noch unter dem Gefrierpunkt lagen, war die Produktion vermutlich sogar noch etwas höher. Das Kraftwerk von Kuopion Energia in Haapaniemi besteht aus zwei Blöcken: Haapaniemi II und III. Der erste Block wurde im Jahr 1972 in Betrieb genommen und war das erste Wärmekraftwerk in Finnland, das mit Torf betrieben wurde. Vor zehn Jahren ersetzte dann Haapaniemi III den ersten Block, der anschließend außer Betrieb genommen wurde. Beim zweiten Block handelt es sich um den Hauptkessel des Kraftwerks, in dem nun ein neues Analysensystem von Sick seine Arbeit verrichtet.

Das Kuopion Energia Kraftwerk in Haapaniemi wurde mit einem MCS200HW Mehrkomponenten-Analysensystem von Sick ausgestattet.

Holzbasierte Biobrennstoffe

Der Anteil von Torf am Brennstoff in Haapaniemi ist im Laufe der Jahre zurückgegangen. Heute machen holzbasierte Biobrennstoffe über 60 % des verwendeten Brennstoffs aus. Die Holzbrennstoffe bestehen aus Forstabfällen und Nebenprodukten der Holzwirtschaft. Sie werden größtenteils aus einem Umkreis von 150 km von Kuopio bezogen und an das Kraftwerk geliefert. Das Fernwärmenetz von Kuopion Energia deckt einen Großteil der Innenstadt von Kuopio sowie mehrere Kilometer südlich und nördlich der Stadt ab. Das Kraftwerk erzeugt dafür jährlich ca. 900 bis 1.000 GWh Wärme und 300 bis 350 GWh Strom. Dafür werden an kalten Wintertagen über 100 Lkw-Ladungen Brennstoff pro Tag zum Kraftwerk geliefert.

Die bewährte Messtechnik zur Rauchgasüberwachung: das MCS200HW von Sick.

Investitionen in eine sauberere Produktion

„Ein Kraftwerk muss ständig modernisiert werden“, erklärt Samuli Räisänen, Betriebsleiter der Energieproduktion von Kuopion Energia. „Unser zweiter Kessel wurde im Jahr 1982 in Betrieb genommen und 2013 modernisiert, um den heutigen Emissionsgesetzen zu entsprechen. Im Kessel wurde 2015 ein Rauchgaswäscher installiert, der ursprünglich der Entfernung von Schwefel diente. Der Wäscher liefert darüber hinaus eine beträchtliche Menge an Energie, wenn die Rauchgase auf eine Temperatur von 40 bis 50 °C statt der bisherigen 150 bis 160 °C abgekühlt werden. Durch die Kondensation erhalten wir ca. 50 MW Wärmeenergie bzw. – je nach Rauchgasmenge – sogar bis zu 70 MW. Die jährliche Brennstoffeinsparung beträgt dadurch 200 bis 250 GWh, das sind ca. 15 % des Brennstoffverbrauchs des gesamten Kraftwerks.“ Es liegt auf der Hand, dass dies auch die Primäremissionen des Kraftwerks deutlich reduziert hat.

Das Touchscreen des MCS200HW Mehrkomponenten-Analysensystems von Sick zeigt auf einen Blick die Werte der zu messenden Komponenten und den Gerätestatus an.

Optimierung für tageszeitabhängige Preisveränderungen

Letztes Jahr wurde auch ein 15.000 Kubikmeter großer Fernwärmespeicher fertiggestellt, der die Flexibilität und Betriebssicherheit des Kraftwerks erhöht. Der Speicher ermöglicht es, die Strom- und Wärmeproduktion für die Nutzung von tageszeitabhängigen Preisveränderungen von Strom zu optimieren und den Verbrauch von Brennstoffen – wie zum Beispiel Öl – während vorübergehender kälterer Perioden zu senken.

Mit dem Analysensystem von Sick können gleichzeitig bis zu zehn infrarotaktive Gaskomponenten sowie zusätzlich die Menge an Sauerstoff und organischem Gesamtkohlenstoff gemessen werden.

Einfache und zuverlässige Lösung

Das im Schornstein des zweiten Kessels installierte Analysensystem – ebenfalls von Sick – war bereits seit 2004 in Betrieb, so dass schon allein aufgrund der beachtlichen Laufzeit ein Austausch anstand. Zudem wurden durch die im Jahr 2019 erneuerte Umweltgenehmigung und neue behördliche Bestimmungen neue Messpflichten vorgegeben. Das MCS200HW-Analysesystem von Sick war die Lösung.

Das Fernwärmenetz von Kuopion Energia deckt einen Großteil der Innenstadt von Kuopio sowie mehrere Kilometer südlich und nördlich der Stadt ab.

Bewährte Messtechnik zur Rauchgasüberwachung

Sick brachte das MCS200HW-Analysesystem 2019 auf den Markt. Der Modellname „HW” steht für „Hot Wet”, also „heiß nass”. In der Praxis bedeutet dies, dass ab der Messlanze der gesamte Übertragungsweg des Gases auf eine Temperatur über dem Taupunkt beheizt wird, um die wasserlöslichen Gaskomponenten zu messen und Kondensierung zu vermeiden. So werden die Gaskomponenten nicht weggespült und es entsteht keine Korrosion. Samuli Räisänen führt dazu aus: „Bei einem System mit Probenentnahme wird im Schornstein lediglich eine Probenentnahmesonde installiert, die das zu analysierende Gas an ein Analysensystem in einem kleinen Container am Boden weiterleitet. Am Anfang zweifelten wir an der Zuverlässigkeit der Probenentnahme, aber bei einem gründlichen Testlauf stellten wir fest, dass es keinerlei Verstopfungen oder andere Probleme gab. Das Ansaugen der Probe erfolgt nun mit einem wartungsfreien Ejektor. Der Einsatz einer wartungspflichtigen Pumpe konnte dadurch vermieden werden.“

Vielseitiger und erweiterbarer Analysator

Die Emissionsmessung wird bei Kuopion Energia um ein Staubmessgerät FWE200 und das Gasdurchflussgerät FLOWSIC100 ergänzt. Alles passt optimal zusammen. „Wir erwarten von einem Analysensystem, dass es die behördlichen Bestimmungen erfüllt, leicht zu bedienen ist und zuverlässig funktioniert“, so Räisänen. „Beim Analysator von Sick werden diese Anforderungen perfekt erfüllt. Wir haben für die Sick-Geräte einen Jahresvertrag für die Wartung abgeschlossen – weitere Wartungsbesuche waren bis jetzt nicht nötig“, freut sich der Betriebsleiter.