Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Göteborg Energi has a surplus of district heating during spring, summer and fall. The heat surplus is due to a constant production of waste heat from oil refineries and heat from waste incineration over the year. It would be desirable to increase the demand for heat and the uptime for the newly built combined heat and power generation plant, Rya Kraftvärmeverk. One alternative could be to integrate Rya Kraftvärmeverk with a pellet production facility. By producing heat, electricity and pellet in a joint process the energy use can be decreased. The production can also be more cost efficient due to a lower investment cost when using the same boiler etc, for different purposes.

The purpose of the thesis is to investigate the technical and economical possibilities for an integration of pellet production with Rya Kraftvärmeverk. In order to find a suitable system for the integration, different methods for drying biomass and existing pellet production plants have been studied. Eight different alternatives (two production capacities, two pressures of drying steam and two drying systems) have been evaluated based on electricity production, heat production, pellet production, profitability, environmental impact, transports and area needed for the pellet production plant. Finally, a recommendation has been given to Göteborg Energi whether they should continue to investigate an integration of Rya Kraftvärmeverk and pellet production and if so, what further studies are needed.

Göteborg Energi har ett fjärrvärmesystem med en bred värmeproduktion där spillvärme från
oljeraffinaderier och avfallsförbränning ligger som baslast. I produktionen finns även Rya
Kraftvärmeverk som använder naturgas som bränsle och anläggningar som använder
biobränsle. Sommartid och även vår och höst är det, p.g.a. spillvärmens jämna produktion
över året, ett värmeöverskott.
Ett sätt att öka värmelasten är att bygga ett energikombinat. I ett energikombinat integreras
flera produktionsprocesser för att få samordningsvinster som exempelvis att en panna
utnyttjas för att producera ånga till elproduktion och värmegenerering samtidigt som den
genererar torkenergi. Befintlig infrastuktur kan användas och energin nyttjas på ett
energieffektivt sätt.
Det övergripande målet med examensarbetet är att utreda den tekniska och ekonomiska
genomförbarheten för ett energikombinat bestående av Rya Kraftvärmeverk, Rya KVV, och
en pelletsfabrik. Studien ska ge en indikation på lönsamheten för projektet, samt en
rekommendation till huruvida Göteborg Energi bör utreda frågan vidare eller ej.
Miljöpåverkan från en framtida pelletsfabrik ska även diskuteras.
Råvaran i pelletstillverkningen, i det här fallet rundved, finfördelas i en trumhugg, torkas,
pressas till pellet, kyls och slutligen packas och/eller levereras till kund. Den process i
pelletstillverkning där integrering med kraftvärmeverket sker är torkning av biobränsle. Efter
en studie av olika torktekniker har ett torksystem med två torkar valts; en bäddtork som
förtork och en trycksatt ångtork för sluttorkning. Ånga från kraftvärmeverket förser ångtorken
med torkenergi. Förtorken använder spillvärmen från ångtorken som torkmedium. I studien
undersöks åtta olika alternativ, två produktionsvolymer pellets, två torksystem och två
ångtryck på ånga till ångtorken. I det ena torksystemet driver spillenergi från ångtorken en
kondensturbin för att generera el.
Torksystemet utan kondensturbin visade sig vara det mest lönsamma för det aktuella
kombinatet. Detta alternativ är, med 7 % ränta, lönsamt redan efter sex år och klarar därmed
kravet att nå lönsamhet efter tio år. Pelletsproduktionen är för detta alternativ, drygt 80 000
ton/år. Förutom pelletsproduktion så ökar elproduktionen totalt i Göteborg Energis
fjärrvärmesystem, samtidigt fås även en något ökad utnyttjningstid på Rya KVV och något
ökade emissioner. Ökad produktion i spetslastanläggningar under kalla dagar för att klara
värmebehovet ger ökade kostnader samt ökade emissioner. Den tänkta tomten bedöms vara
tillräckligt stor för ett energikombinat.
I känslighetsanalyser visas att energikombinatet är känsligt för variationer i pelletspriset.
Variationer i råvarupriset inverkar också på energikombinatets lönsamhet, energikombinatet
är däremot inte lika känsligt för variationer i investeringskostnad eller el och naturgaspriser.
Examensarbetet visar på goda tekniska möjligheter för att integrera Rya KVV med en
pelletsfabrik samtidigt som lönsamhetskalkylen är positiv. Rekommendationen är därför att
Göteborg Energi fortsätter att utreda ett energikombinat. Vidare studier behöver dock göras,
avseende exempelvis pelletspris, rening av kondensat och pelletsfabrikens storlek. En större
pelletsfabrik skulle få en större inverkan på Rya KVV:s drifttid och elproduktion. En
integrering med ett eventuellt biokraftvärmeverk skulle ge större tekniska och ekonomiska
fördelar.