Bachelorprojekt. Energioptimering af delstrømsanlæg

Transkript

1 Bachelorprojekt Energioptimering af delstrømsanlæg Søren Mølgaard Nielsen Rene Breinholdt Svanborg Clausen Fredericia Maskinmesterskole TVIS Trekantens Varmetransmissions Selskab

2 1. Titelblad Titel: Energioptimering af pumpestation Problemformulering: Hvordan kan vi reducere på driften og derved nedsætte energiforbruget af delstrømsrensningen på P53 og Skærbækværket, uden at det sker på bekostning af den korrekte vandkvalitet, som fortsat skal opretholdes? Forfattere/studie nr.: Clausen, René Breinholdt Svanborg (E ) Nielsen, Søren Mølgaard (E ) Antal anslag: Afleveringsdato: Onsdag den 27. maj 2015 Uddannelsessted: Fredericia Maskinmesterskole Opgavetype: Afsluttende bachelor projekt Vejleder: Esben Stehr 2

3 2. Abstract The purpose of this Bachelor thesis is to investigate the possibilities for optimising a partial flow system installed on the pump station of a Multicity District Heating transmission system. Partial flow systems maintain water quality by monitoring and adjusting ph levels, particle content and vacuum- degassing, which is important to ensure the water within the system is corrosion- neutral with respect to the steel pipework and fittings. The partial flow treatment consists of two partial flow systems, which are located at Skærbækværket and pump- station P53 in Fredericia Southern Jutland, Denmark The transmission system is filled continuously with desalinated water, whose ph is raised to 9.8 by the addition of ammonia solution and vacuum degassing to <20 ppb/l. O 2. This project will also investigate the effect that changing the water has on the water quality in the transmission system and measure the effect that vacuum- degassing has on the partial flow system. Water samples and trends from the Supervisory- Control and Data- system, will be analysed at Trekantområdets Varmetransmissionsselskab I/S ( TVIS ). Further; this paper has investigated the effectiveness of the partial flow system in operation at TVIS, and also assessed the possibilities for optimising the system to reduce power consumption, without compromising water quality. This analysis has utilised established theories and equations on corrosion and water chemistry contained in Fjernvarme Vejlederen.( Fælleskemikeren, feb ). The results suggest that the vacuum- degassing is not operating as efficiently as possible and it is recommended that TVIS corrects this fault and subsequently takes new measurements of the vacuum degassing system. Additionally this research concludes that the partial flow system P53 can be placed on standby, based on the assumption that no impurities are added and that the system water is replaced about every 4-5 years. 3

4 3. INDHOLDSFORTEGNELSE 1. Titelblad Abstract Forord Indledning Opgavetekst Læsevejledning Problemstilling Problemformulering Projektafgræsning Hypotese Metode Teori Definition af begreber Korrosion Materiel og komponenter Fjernvarmevandet kemiske sammensætning Ilt og luft Generel redegørelse Nettets opbygning Vandkvalitet Måleinstrumenter på P Redegørelse af delstrømsanlæg på P Redegørelse af Skærbækværkets delstrømsanlæg Mekanisk filter Spædevand Vedligehold af fjernvarmevand på transmissionsnettet Analyse Summering af redegørelsen Vandbalance Spædevand

5 Tab af fjernvarmevand Opsummering Analyse af effektiviteten på aflufteren Metode for målinger på delstrømsanlægget Analyse af måleresultater Måleresultater: Opsummering måleresultat Analyse vandprøver ph- værdi Opsummering vandanalyse Besparelses potentiale Metode for måling af energiforbrugene Besparelses potentiale Konklusion Anbefalinger til TVIS Kilder og kildekritik Perspektivering Litteraturliste Bilag Bilag 1 - Projektskabelon Bilag 2 Vandanalyser Bilag 3 Spædevands opgørelse Bilag 4 Anlægstegning A Bilag 5 Trendkurve fra SRO- anlæg Bilag 6 Energiforbrug Bilag 7 Kontrakt mellem TVIS og Skærbækværket samt udtalelser Bilag 8- Flow og temperatur Bilag 9 - Mail korrespondance Bilag 10 Vandkvalitets krav fra TVIS

6 4. Forord Dette projekt er et afsluttende bachelorprojekt, som led i maskinmesteruddannelsen på Fredericia Maskinmesterskole. Projektets to skribenter, René og Søren, vil indledningsvist gerne rette en stor tak til TVIS for et godt praktikophold, hvor der er blevet taget imod os med åbenhed og stor interesse fra alle virksomhedens medarbejdere. Vi vil i den forbindelse særligt rette en stor tak til følgende personer ved TVIS: Vedligeholdelseschef: Tommy Hermann Driftschef: Finn Junker Driftsmester: Per Søjberg Driftsmester: Niels Muurholm Driftsmester: Poul Fournaise Driftsmester: Brian Skovrup Driftsmester: Jonny Borgen Derudover vil vi også gerne rette en stor tak til vores vejleder fra Fredericia Maskinmesterskole, Esben Stehr, som har givet en god og konstruktiv kritik i forbindelse med projektet. 6

7 5. Indledning 5.1 Opgavetekst Trekantområdets Varmetransmissionsselskab I/S (TVIS) blev grundlagt i december 1982 som følge af aftaler mellem Trekantområdets kommuner. Virksomheden er i dag en varmetransmissions- virksomhed, som forsyner Trekantområdet med fjernvarme. TVIS tracé 1 løber fra Kolding over Fredericia, med en gren til Middelfart og herefter videre til Vejle. TVIS er en grossistvirksomhed, der opkøber CO 2 - neutral overskudsvarme ved Trekantområdets industrivirksomheder som SHELL Raffinaderiet, Skærbækværket, Energnist 2 og Carlsberg. Overskudsvarmen distribuerer TVIS herefter videre til fjernvarmeselskaberne i trekantsområdet. Figur 2 - Traceet fra Kolding over Middelfart til Vejle Figur 1 - Traceet fra Vejle til Kolding med en gren til Middelfart Fjernvarmevandet i tracéet cirkuleres af pumper på 5 pumpestationer og kan suppleres med varme fra 10 kedelstationer, som bliver styret og overvåget fra TVIS kontrolrum, der er placeret på Tonne Kjærsvej i Fredericia. Vores projekt startede med at være fokuseret på energioptimering af pumpestation P53, idet TVIS havde observeret et energiforbrug, der var over det dobbelte af, hvad de tilsvarende stationer brugte. Det blev kortlagt, hvilke forhold, der var anderledes, og som adskilte sig fra de øvrige stationer. I kortlægningen konstaterede vi, at forskellen lå i henholdsvis et delstrømsanlæg og et trykholderanlæg. Da trykholderanlægget alene er et backup- anlæg, som af den grund ikke er meget i drift, blev fokus afgrænset til delstrømsanlægget. 1 Ledningsnet som transporterer varme 2 Energnist hed tidligere Trekantområdets Affaldsforbrænding A/S (TAS) 7

8 Ved en nærmere undersøgelse af transmissionssystemet blev det kortlagt, at Skærbækværket også delstrømsrenser i vinter perioden på fjernvarmevandet samt producere vand til transmissionssystemet. Yderligere blev der sat spørgsmålstegn ved, om man kunne slukke eller reducere driften og derved energioptimere driften af delstrømsanlægget på P53, hvilket er hovedproblemstillingen i dette projekt. 5.2 Læsevejledning Med henblik på at give et overblik over projektet er nedenstående en beskrivelse og en illustration af projektets nærmere opbygning. Indledning Problemstilling Problemformulering Hypotese Metode Afgrænsning Generel beskrivelse Transmissionssystemet Vandkvalitet Redegørelse af delstrømsanlægget på P53 Funktion Krav Redegørelse af delstrømsanlæg på Skærbækværket Vedligehold af transmissionssystemet Analyse - Vandbalance Analyse Måling af effektiviteten af vakuumafluftning Analyse Skærbækværkets slukkeperiodes indflydelse Analyse Besparingspotentiale Konklusion Metode for implementering Den første del af projektet udgør en indledning, herunder nærmere bestemt en problemstilling, en problemformulering, en hypotese, et metodeafsnit samt et teoriafsnit. I teoriafsnittet vil vi afklare forskellige begreber, som vi anvender i projektet. 8

9 Herefter har vi udarbejdet en generel redegørelse, hvori historik over TVIS transmissionssystem vil blive inddraget. Dernæst har vi beskrevet kravene til vandkvaliteten hos TVIS transmissionssystem, ligesom vi redegør for, hvorledes anlægget drives henholdsvis på Skærbækværket og ved pumpestation P53. Ydermere vil vi til sidst i redegørelsen sætte fokus på vedligehold af transmissionssystemet. Efterfølgende afsnit består af fire analyser, hvoraf den første har fokus på, i hvilke tilfælde der er risiko for forskellige former for indtrængning af urenheder og vand i TVIS transmissionssystem. Herefter har vi via målinger på delstrømsanlægget udarbejdet en analyse af effektiviteten af vakuumaflufteren. De to sidste analyser belyser effekten af delstrømsrensningen på Skærbækværket og pumpestation P53 samt behandle spørgsmålet om, hvilken eventuel besparelse der vil være i forbindelse med at slukke for delstrømsanlægget på P53. Afslutningsvist indeholder projektet en konklusion og en perspektivering samt en vejledende metode til at kunne sikre og overvåge vandkvaliteten i transmissionssystemet. 5.3 Problemstilling TVIS ønsker at få undersøgt, om det er muligt at ændre driften af delstrømsrensningen på henholdsvis Skærbækværket og ved TVIS pumpestation, P Problemformulering Hvordan kan vi reducere på driften og derved nedsætte energiforbruget af delstrømsrensningen på P53 og Skærbækværket, uden at det sker på bekostning af den korrekte vandkvalitet, som fortsat skal opretholdes? 5.5 Projektafgræsning I projektet vil det i sagens natur ikke være muligt at ændre metoderne for delstrømsrensningen på Skærbækværket. Projektet vil derfor kun foreslå ændringer til delstrømsrensningen på P53, TVIS. Det vil ikke være muligt, at anskaffe dokumenterede vandprøver fra Skærbækværket, pga. implementeringen af vandprøveregistrering ikke er afsluttet. Vandprøver skulle bruges til at dokumentere, det spædevand Skærbækværket levere til transmissions systemet. 9

10 Under praktikperioden vil der ikke blive slukket for delstrømsanlægget P53. Det skyldes, at dødtiden 4 i fjernvarmesystemet vil medføre, at det ikke vil ændre vandkvaliteten eller skabe brugbar data for analyse af vandkvaliteten. Det vil i projektet ikke være muligt, at dokumentere eventuelle mikroorganismer i transmissionssystemet, da det vil kræve en åbning af systemet, for at kunne undersøge en eventuel tilvækst. En medarbejder ved TVIS vurderer, at det ikke er en relevant risiko. 5.6 Hypotese Det forventes, at delstrømsrensningen på P53 vil kunne stoppes i den periode, hvor delstrømsrensningen kører på Skærbækværket. 5.7 Metode Med henblik på at kunne kortlægge den krævede vandkvalitet vil vi udarbejde en redegørelse samt en historisk opbygning af TVIS transmissionsnet. Det vil ske via undersøgelse af PI- diagrammer, projekteringsgrundlag og via observationer på pumpestationer. For at opretholde den nuværende driftsikkerhed redegør vi for, hvilke krav TVIS har til vandkvaliteten. Kravene, der består af ph - værdi, ledningsevne samt iltindhold, vil blive dokumenteret via projekteringsgrundlaget. Vi redegør for mængden af fjernvarmevand, som årligt påfyldes anlægget for at kortlægge udskiftningen af fjernvarmevandet. Det vil blive dokumenteret ud fra spædevandsopgørelse af tilført fjernvarmevand til transmissionssystemet. Til redegørelsen af delstrømsanlægget på Skærbækværket har vi til projektet indsamlet viden fra interne medarbejdere i form af anlæggets opbygning og pumpernes driftsperiode. På grund af manglende vandprøver fra Skærbækværkets spædevand benytter vi kontraktudkastet på vandkvaliteten som dokumentation for sammensætningen af spædevandet. Endvidere anvender vi udtalelser fra medarbejdere på Skærbækværket. 4 Periode før en ændring registreres 10

11 For at vurdere risikoen for påvirkning af transmissionssystemet vil der være fokus på vedligehold og en kortlægning af dette. Til brug for kortlægningen har vi indsamlet data, og på baggrund af disse data undersøger vi proceduren efter reparation af transmissionssystemet. Formålet er at vurdere på indtrængende urenheder ved åbning af systemet. Med henblik på at analysere anlæggets indflydelse på vandkvaliteten vil vi i projektet udarbejde en forudgående redegørelse for delstrømsanlægget P53. For at sikre de nødvendige data vil vi indsamle et PI- diagram på delstrømsanlægget og en anlægsbeskrivelse. Projektet indeholder en analyse omkring vandkvalitet. For at kunne konstatere, hvorvidt vandkvaliteten vil blive opretholdt ved et eventuelt stop af delstrømsrensningen på P53, har vi foretaget målinger på effektiviteten af vakuumaflufteren. Ligeledes har vi undersøgt, om kvaliteten på fjernvarmevandet opretholdes i perioden, hvor delstrømsanlægget på Skærbækværket er stoppet. Undersøgelsen bygger på en sammenligning af vandprøver foretaget ved TVIS samt information fra SRO- systemet. I projektet har vi udarbejdet en analyse af forbruget til driften af delstrømsanlægget P53, og til dette har vi foretaget energimålinger samt en opgørelse over omkostninger til delstrømsanlægget. På baggrund af analyserne har vi afslutningsvist i projektet vurderet hvorvidt det er en fordel for TVIS at foretage ændringer i driften på delstrømsanlægget P53 i forhold til en uændret driftssikkerhed. Endelig vurderer vi, hvilke anlægsændringer TVIS kan foretage med henblik på at overvåge vandkvaliteten ved eventuelle ændringer af delstrømsdriften. 5.8 Teori Definition af begreber. I dette afsnit definerer vi nogle af de nøglebegreber, som vi benytter i projektet i forbindelse med vandbehandlingen. Afsnittet omhandler den grundlæggende teori omkring vandets sammensætning og indvirkning på materiel. Det er særdeles vigtigt i forhold til forståelsen af vandbehandling. 11

12 5.8.2 Korrosion Dette afsnit omhandler en nærmere definition af begrebet korrosion, herunder korrosion i vandige miljøer. Korrosion defineres som en nedbrydning af materiel ved reaktion med omgivelserne 5. Korrosion i forbindelse med vandige miljøer er oftest en elektrokemisk korrosionsproces. En elektrokemisk korrosionsproces består af to kemiske delreaktioner, henholdsvis en anodereaktion (+pol) og en katodereaktion (- Pol) 6 Ved en anodereaktion er der et underskud af O 2. Det giver en oxidationsproces, som opløser metallet og omdanner det til metalioner. Ved en katodisk reaktion er der et overskud af ilt. Ilten vil reagere med metalioner og skaber rust (magnetit). I en elektrokemisk korrosion vil der være en ligevægt mellem anodisk og katodisk reaktion. Ved dannelse af et oxidlag passiviserer man den anodiske reaktionen 7, og dermed stopper man korrosionsprocessen. Alle metaller har forskellige spændingsrækker, som er metallets potentiale for at afgive elektroner i forbindelse med korrosion. Metallets omgivelser altså vandmiljøet er betydningsfulde i forhold til korrosion. Den mest udbredte form for korrosion sker ved reaktion mellem ilt/syre, vand og metal. Mangler en af disse elementer, går processen i stå. Der er en del faktorer, der udgør vandmiljøet, f.eks. ph- værdi, ledningsevne, iltniveau, partikelindhold mv. Forhold der har indflydelse på vandmiljøet: ph- værdi Ledningsevne ph- værdien har stor indflydelse på korrosion Det optimale ph- område for stålkomponenter er 9,5 til 10 Ved lav ph- værdi stiger korrosionen Ved høj ph- værdi passiviserer nogle metaller og andre korroderer Ledningsevne skyldes primært opløste salte, som har en indflydelse på iontransporten. Ved en forøgelse af salte, øges korrosionen. Måles i [µs/cm] 5 Jansen, Piet, 3. udgave, Pumpeståbi, side Jansen, Piet, 3. udgave, Pumpeståbi, side Jansen, Piet, 3. udgave, Pumpeståbi, side

13 Iltniveau Partikelindhold Salte og ioner Ilt 8 har den kemiske betegnelse O₂. Mætningskoncentrationen i vand ved atmosfæretryk er 5-10 mg O₂/l. Tilstedeværelsen af ilt i vand og luft er nødvendig for, at den væsentligste katodereaktions proces af korrosion i metaller er mulig. I iltfrie miljøer er korrosion af metaller udelukket. Det gør sig også gældende for en del metaller i basiske miljøer, og således opnår metallet fuldt resistens mod korrosion. Kan have en slibende effekt, der kan nedbryde, det passive lag lokalt, og derved kan det give grubetæringer eller galvanisk korrosion. Salte 9 øger ledningsevnen i vand. Salte som klorid, sulfat, fluorid, karbonat, nitrat m.fl. betegnes som aggressive ioner. De er medvirkende til at danne korrosionsprodukter som opløste metalsalte. De passiverende ioner virker korrosionshæmmende med en effekt optil %. Tabel 1 Vandmiljøets indflydelse på korrosion Materiel og komponenter Materiel og komponenter som pumpehjul, rør, varmevekslere mm. i TVIS - systemet er konstrueret af ulegeret stål samt rustfrit stål. Rustfrit stål har en generelt god korrosionsbestandighed over for vandige miljøer 11. Der er fire hovedtyper, hvor der hovedsageligt er benyttet autentisk stål i fjernvarmesystemer, da det er velegnet til formgivning. Som beskrevet i det ovenstående, afhænger rustfri ståls korrosionsbestandighed af miljøet. For rustfri stål er der dog specielt fire faktorer, der har indflydelse herunder nærmere bestemt kloridkoncentrationen, ph, korrosionspotentialet og temperatur. 12 Den væsentligste forebyggelse imod korrosion ved ulegeret stål er iltfrit miljø (<0,2mg/l), basisk miljø (9,8±0,2) og minimering af belægningsdannelser og aflejringer. 8 Håndbog for maskinmestre, 1999, side Håndbog for maskinmestre, 1999, side Håndbogen for Maskinmestre 1999, bind 1, 9. udgave, side Jansen, Piet m.fl., Force instituttet, Rustfrit stål i fjernvarmesystemer Jansen, Piet m.fl., Force instituttet, Rustfrit stål i fjernvarmesystemer

14 5.8.4 Fjernvarmevandet kemiske sammensætning. Fjernvarmevandets sammensætning skaber det vandige miljø i transmissionsnettet. En af metoderne for at lave et basisk miljø er tilsætning af ammoniak. Ammoniak 13 har den kemiske betegnelse NH₃ med et kogepunkt på - 33,4 C ved 760 mm Hg. Ammoniak er meget letopløseligt i vand, H₂O. Der kan opløses ca. 700 dm³ NH₃- gas i 1 dm³ vand ved 20 C og 760 mm Hg. Ved tilsætning af ammoniak øger man ph- værdien, som er en måling af H + - ioner, der er i vandet. Samtidig øges ledningsevnen, idet ammoniakken spaltes 14. Ledningsevnen er en god metode til at regulere vandets ph - værdi Ilt og luft. Ilt har som nævnt tidligere betegnelsen O 2, hvor luft er en blanding af 21% ilt, 78% nitrogen og den sidste procent er en blanding af forskellige gasarter. Nitrogen er et kvælstof og går ikke i forbindelse med metaller, men danner i stedet luftlommer. Hvor meget ilt, der kan være i vandet, afhænger af tryk og temperatur. Ved højere tryk kan opløses mere luft (Henrys lov), der frigives igen ved lavere tryk. Ilten vil typisk i fjernvarme installationer fjernes ved korrosion i anlægget. 6. Generel redegørelse 6.1 Nettets opbygning Transmissionsnettet hos TVIS er bygget af flere omgange. Først med et tracé fra Skærbækværket til Kolding og en tracé fra SHELL Raffinaderiet til Børkop, Fredericia og Middelfart. Der opstod således et behov for to delstrømsanlæg, helholdsvis på Skærbækværket og pumpestation P53, TVIS. Delstrømsanlæggene skulle producere fjernvarmevand og rense vandet samt opbygge en vandkvalitet, der ville resultere i, at der ikke forekom tæringer. I 1987 blev forbindelsen mellem 13 Kemigrundbog for Teknikere Dennis Hansen, 1997, side SK energi, Valg af spædevand og vandbehandling, temadage

15 Skærbækværket og Shell Raffinaderiet anlagt, og der skete samtidig en udbygning til Bredballe over Vejle. TVIS havde i opstartstiden udfordringer med at opretholde vandkvaliteten og det var derfor nødvendigt at rense det. I dag er fjernvarmevandet dog meget rent, og der ses ikke at være nogen nævneværdige problemer med tæringer og urenheder. Det er særdeles vigtigt for projektet at opretholde, således at driftssikkerheden forbliver intakt. Transmissionssystemet er tilnærmelsesvis et lukket cirkulationssystem, hvor der kun kan fyldes fjernvarmevand på Skærbækværket og fra pumpestation P53. Pumpestation P53 er rent geografisk placeret ca. midt på transmissionssystemet, og Skærbækværket er placeret i den sydlige del af systemet. Derudover er de andre pumpestationer og ventilstationer fordelt ud over traceen. I Traceen er der ca m 3 vand og under normale driftsforhold drives det med et tryk på 11 bar ±4bar 15. TVIS opererer med et højere tryk end deres forbrugere. Temperaturen i fjernvarme systemet er mellem i fremledningen og i returledningen. I alle pumpestationer er der indbygget filtre før og efter pumperne, så der er mulighed for at fange eventuelle større partikler og for at beskytte pumperne og rørsystemet. Derudover er der monteret luftudladere på pumpestationerne og vekslerstationer, som er placeret efter alle pumper og vekslere. Formålet er at fange eventuelle luftlommer, som endnu ikke er optaget i vandet. Til at beskytte fjernvarmerørene mod korrosion, henholdsvis mod indvendig og udvendig tæring, benyttes der tre metoder. Til beskyttelse mod indvendig tæring anvendes metoden omkring korrekt vandmiljø, og for så vidt angår beskyttelse mod udvendig tæring anvendes der alarmtråde og katodisk beskyttelse. 15 TVIS, projektdokumentation, rørteknik T Faneblad 1, side 2 15

16 Der benyttes to forskellige rørtyper til tracéen. De er opbygget efter to forskellige principper herunder stål i stål og stålrør med et isolerende lag og en beskyttelseskappe i plastik. Udskiftningen af vandet i transmissionsnettet sker løbende i løbet af året og skyldes utætheder og salg af vand til fjernvarmeselskaber og SHELL Raffinaderiet. Det fremgår af bilag 3. Flowet i systemet er betinget af forbruget af varme og kan henledes til vejret. I sommerperioden er flowet relativ lavt og i vinterperioden relativt højt. Bilag 8 illustrerer flowet over en periode på 2 år. 6.2 Vandkvalitet I delstrømsanlægget på P53 er det måling af ph- værdi, partikler i vandet(ppb) 16 samt ledningsevnen, som sendes til SRO- anlægget hos TVIS. Det er bemandet 24 timer i døgnet. I projekteringen af vandkvaliteten er der følgende retningslinjer, som også gør sig gældende for kontrakten mellem TVIS og Skærbækværket. De samme krav gøre sig gældende for TVIS til vandkvalitet på transmissionsnettet ud fra projekteringsgrundlaget. Se i den forbindelse bilag 7 & 10 ph- værdi 9,8±0,2. Ledningsevne ved 25 c µs/cm ved 60 c µs/cm Ved 100 c µs/cm Iltindhold < 0,02 mg/l Jernindhold < 100 µg/l Tabel 2 Krav til vandkvaliteten Vandkvaliteten måles på P53 via et flow fra returledningen eller kan omstilles til selve delstrømsanlægget for at måle, hvor effektivt anlægget behandler delstrømsmængden. 16 Parts per US billion - mg/l 16

17 Målingerne foretages tre forskellige steder på delstrømsanlægget og en måling foretages på en såkaldt buffertank T500. Den første af de tre målinger er monteret efter udtaget på returledningen, som måler den vandkvalitet, der er på returledningen (figur 4). De sidste to målinger er monteret henholdsvis før ammoniaktilførelsen og efter ammoniaktilførelsen. Ved den første måling kan man måle effektivitet af vacuumaflufteren, og ved den sidste måling kan man måle og styre tilførelsen af ammoniak. Udover de faste målinger bliver der også udtaget vandprøver hver 7. uge til overvågning af kvaliteten af fjernvarmevandet. Der udtages prøver 5 forskellige steder. Vandprøverne 17 tages efter en fast procedure. Prøverne sendes ind til Force 18 til analyse. Resultaterne af prøverne giver et øjebliksbillede af tilstanden og sammenlignes med måleudstyret for verificering af instrumenterne. 6.3 Måleinstrumenter på P53 På P53 bliver der målt på ledningsevnen, ph- værdien og iltindholdet. Til brug for disse målinger anvendes tre forskellige instrumenter. Med henblik på at måle ledningsevnen bruges der en Yokogawa SC402 19, som er designet til overvågning, måling og kontrol af industrielle processer og har en 4- ledet transmitter. Instrumentet kan have en afvigelse på 0,5%. Ledningsevnemåleren skal normalt ikke kalibreres, idet det almindeligvis kun er ved erosion eller aflejringer, at dette kan være en nødvendigt. Samtidig kræver den minimal vedligeholdelse. Instrumentet til at måle ph - værdien er ligeledes et instrument fra Yokogawa. Modellen hedder XT450 20, og ph- måleren har et spænd, der ligger mellem - 2 til 16 ph, med en afvigelse på 0.01pH. Derudover er måleren temperaturkompenseret og vil dermed ikke give en fejlvisning på grund af 17 Se Bilag 2 18 Force Technology's miljølaboratorium 19 Se litteraturliste hjemmeside 1 20 Se litteraturliste hjemmeside 2 17

18 ændringer af temperaturen, eftersom ph- værdien er temperaturafhængig. PH- måleren skal ifølge producenten 21 kalibreres 1 gang om måneden, men udover kalibreringen, er der ikke andet nødvendigt vedligehold. Til at måle iltindholdet benyttes der en Oxyguard DO trace analyser 22, som har en afvigelse på ± 2 ppb ved en kalibrering i atmosfærisk luft. Derudover er den produceret til ikke at skulle kalibreres eller vedligeholdes. Disse tre instrumenter er monteret til at måle og overvåge delstrømsanlæggets tilstand, og samtidig kan de ifølge Jonny Borgen 23 bruges til at analysere effektivitet af delstrømsanlægget. 7. Redegørelse af delstrømsanlæg på P53 Delstrømsanlægget er opbygget som et cirkulationssystem, hvor delstrømspumperne cirkulerer en delmængde af det returvand, der passerer gennem pumpestationen P53. Delstrømsanlægget er dimensioneret til at rense ca. 20 m 3 /h, hvilket svarer til en rensning af transmissionssystemets fjernvarmevand 2 gange årligt. Delstrømsanlægget kan opdeles i 4 processer som er bygget ind i en proceslinje: 1. Mekanisk filter 2. Afsaltningsanlæg 3. Vakuumaflufter 4. NH 4 OH Tilsætning Anlægget kan køres på forskellige måder alt efter behov. I normal drift cirkuleres vandet gennem det mekaniske filter, bypasses over afsaltningsanlægget for at cirkulere gennem vakuumaflufteren, hvor der afslutningsvis tilsættes ammoniakvand for at blive pumpet ind på returledningen igen. 21 Se litteraturliste hjemmeside 3 22 Se litteraturliste hjemmeside 4 23 Maskinmester ved TVIS 18

19 Efter udtaget fra returledningen er der monteret en trykreduceringensventil, der reducerer trykket til 4-5 bar 24 og et magnetitfilter (filteret er eftermonteret og ikke illustreret på anlægstegningen, se figur 2). Yderligere er der monteret et mekanisk filter (Se figur 2) på 5 mikron, der har til formål at filtrere mindre urenheder og overskydende magnetit. Filtrene er monteret for at fjerne magnetit samt for at rense fjernvarmevandet, så det ikke laver tilstopninger i delstrømsanlægget. Delstrømmen tages fra bunden af returledningen, hvor et roligt laminart flow forventes. Filteret kan bypasses, hvis differenstrykket overstiger 1,8 bar, hvilket indikerer, at filteret skal renses. Rensningen sker ved hjælp af en modstrømsskylning, der kan startes manuelt. Efterfølgende er afsaltningsanlægget (Se figur 2) installeret. Det afbrydes automatisk og bypasser delstrømsmængden forbi afsaltningsanlægget, når det 1) regenerer, 2) når temperaturen overstiger 60 eller 3) når ledningsevnen har en acceptabel værdi ved tilgangen af anlægget. Afsaltningsanlægget fjerner alle salte, der kan forekomme i fjernvarmevandet, og gør det markant mindre aggressivt i forhold til korrosion. Kationbytteren fjerner alle elementer med positive ladninger og bytter dem med brint (H + ) ioner. Anionbytteren fjerner alle de elementer, der har negative ioner og bytter dem med hydroxylioner (OH - ). Kation- og anionbytteren regenereres henholdsvis med saltsyre og lud. Afsaltningsanlægget er i drift ved produktion af fjernvarmevand. Produktionen af fjernvarmevandet er en backup til brug i situationer, hvor Skærbækværket ikke kan producere fjernvarmevand. Afsaltningsanlægget har ifølge Poul Fournaise 25 ikke været i drift i længere tid. Til sidst er afluftningsanlægget installeret, og herefter er ammoniakken tilføjet. Afluftningsanlægget (Se figur 2) arbejder under vakuum med et tryk på ca. 0,15 bar absolut. Delstrømsmængdens temperatur hæves via en varmeveksler til 55 C, hvilket svarer til væskens damptryk. I vakuumbeholderen sprøjtes delstrømmen ind via dysen i beholderen, hvilket sker med henblik på at skabe en stor overflade, således at eventuelle ilt- bobler, gaslommer, nitrogen og 24 TVIS, projektdokumentation, rørteknik T Faneblad 1, side 3 25 Maskinmester ved TVIS 19

20 kulsyre vil kunne blive frigivet. Vandtilgangen styres af en såkaldt svømmer, som regulerer en pneumatisk reguleringsventil i tilgangen. Efter vacuumaflufteren(se figur 2) er der 2 delstrømspumper, som er monteret parallelt, hvoraf den ene er en reservepumpe. Pumpen leverer ifølge flowmåleren, der er installeret i systemet 19,5 m 3 /h med en medietemperatur aflæst ved 55 C. Efter delstrømspumperne bliver der tilført NH 4 OH 26 (Se figur 2). For at få en effektiv blanding bruges der en statisk blander. Mængden af NH 4 OH styres manuelt og doseres ud fra ledningsevnen. Der bliver tilføjet ammoniakvand til fjernvarmevandet for at få en ph- værdi på 9,8±0,2. Ammoniaktilførelsen er en 18% blanding af NH 3 og vand, som opbevares i en åben tank, hvor der er fri luftadgang. Det bidrager til en luftmættet ammoniakblanding. Der bliver tilsat mellem 2,7 og 3,6 m 3 ammoniakvand om året til delstrømsmængden. På P53 er der en buffertank (T500) på 1000 m 3, som ifølge TVIS medarbejder, Jonny Borgen får spædet mellem 3-5 m 3 til om dagen, og ledes retur på delstrømssystemet igen. Fjernvarmevandet ledes til ovenstående buffertank fra de kontinuerlige vandprøver, der bliver målt på P53 samt fra vandet til vakuumpumpen. Vandet genbruges for at nedsætte spildet af fjernvarmevand. Redegørelsen af delstrømsanlægget afgrænses til kun at dreje sig om det mekaniske filter, afsaltningsanlægget, aflufteren samt ammoniaktilsætningen. Afgrænsningen kan ses nedenfor. Hele anlægstegningen fremgår af Bilag NH 4 OH Ammoniakvand 20