Biovoimalaitoksen energiatehokkuuden parantaminen ja osakuorma-ajon optimointi

Energiatehokkuus on nykyaikana yksi tärkeimmistä energiataloudellisista tekijöistä voimalaitosten sähköntuotannossa. Varsinkin yhteistuotantolaitoksissa joissa sähkö on lämpöenergian lisänä saatava sivutuote, sähkön tuotannon optimointi voi merkitä laitostalouden ja yrityksen kannalta huomattavia lisätuloja tai -säästöjä. Kaukaan Voima Oy:n biovoimalaitos on vuonna 2009 kaupalliseen käyttöön valmistunut moderni yhteistuotantolaitos, joka sijaitsee Lappeenrannassa UPM Kaukas sellutehtaan tehdasalueella. Voimalaitos tuottaa kaukolämpöä ja sähköä Lappeenrannan kaupungille sekä prosessihöyryä ja sähköä UPM Kaukaan tehtaille. Tämän työn tavoitteena on tarkastella biovoimalaitoksen omakäyttösähkön kulutusta kuukausitasolla verrattuna laitoksella tuotettavan höyryn määrään sekä etsiä voimalaitokselta kohteita, joiden omakäyttösähkön kulutusta voidaan vähentää vaikuttamatta höyryntuotantoon ja näin parantaa laitoksen energiatehokkuutta ja hyötysuhdetta. Työ rajataan käsittelemään voimalaitoksen apulaitteiden ja -järjestelmien omakäyttösähkön kulutusta. Työssä tarkastellaan vuodenaikojen vaihtelun ja kaukolämmön sekä prosessihöyryn tarpeen muutoksen vaikutusta voimalaitoksen ajomalliin sekä höyryntuotannon ja omakäyttösähkön kulutuksen suhteisiin. Työssä esiin nousseiden kohteiden potentiaaliset sähköenergian säästöt ovat noin 2500 MWh vuodessa joka tarkoittaa keskimäärin 3,7 % vähennystä voimalaitoksen kuukausittaiseen omakäyttösähkön kulutukseen. Kohteet eivät käytännössä vaadi minkaanlaista investointirahaa, vaan uusia ajojärjestelyitä. Keskeisimmiksi säästökohteiksi valikoitui laitoksen pumppausjärjestelmien paineenalennukset.

Energy efficiency is nowadays one of the most important economical aspects in electricity production of power plants. Especially in combined heat and power-plants optimization of electricity production of the plant can result in significant additional income or savings. Kaukaan Voima Oy's biomass power plant is modern combined heat and power-plant located at UPM-Kymmene paper mill site in Lappeenranta. The plant was taken in commercial operation in the year 2009. The plant produces distrcit heat and electricity for the city of Lappeenranta and process steam and electricity for the paper mill site. The purpose of this study is to examine power demand of the biomass power plant auxiliaries compared to the steam generation of the boiler and to search potential targets for energy savings without affecting to the steam generation and thus to improve the energy efficieny of the plant. The study examines effect of seasonal changes to the need for district heat of the city and process steam of the mill. Monthly changes in the needs are compared to the operation model of power plant and to the ratio of steam generation and auxiliary equipment power consumption. Targets for energy savings found in this study have potential of savings of approximately 2500 MWh per year which means on the average 3,7 % reduction to the monthly auxiliaries power consumption. Targets do not require any investment costs, just new adjustments to the operation of the plant. Pressure drops of water pumping systems of the plant were selected as key targets for the savings.