Jätteiden energiahyötykäyttö ja maakaasu Vantaan Energian jätevoimala Petri Väisänen
Vantaan Energian jätevoimala Vantaan Energia solmi keväällä 2009 YTV:n ja Rosk n Roll Oy:n kanssa pitkäaikaisen palvelusopimuksen jätteiden energiahyötykäytöstä Vantaan Långmossebergeniin rakennettavassa jätevoimalassa tuotetaan vuodessa kaukolämpöä 750 gigawattituntia (GWh) ja sähköä 525 GWh Kaukolämmöntuotanto vastaa noin puolta Vantaan vuotuisesta lämmöntarpeesta Polttoaineena voimalassa tullaan käyttämään syntypaikkalajiteltua sekajätettä 320 000 t/a Lisäksi polttoaineena käytetään maakaasua, jolla lisätään voimalan energiatehokkuutta ja sähköntuotantoa Voimalan rakentaminen ajoittuu vuosille 2011 2014 Jätevoimala auttaa ilmastonmuutoksen hillitsemisessä, koska se vähentää ympäristöhaittoja ja kaatopaikalle päätyvän sekajätteen määrää Vantaan Energian hiilen käyttö sähkön ja lämmön tuotannossa vähenee noin 30 prosenttia. Myös yhtiön hiilidioksidipäästöt Vantaalla vähenevät noin 20 prosenttia 2
Voimalaitosalue Kehä-III:n ja Porvoonväylän risteyksessä Lån gmossebergenin sijoituspaikka 300 m 3
Jätemäärät 500 450 400 350 300 1000 t/a 4 250 200 150 100 50 0 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 Muu jäte Rosk'n Roll YTV 2023 2024 2025 320.000 t/a = = 40 t/h
Vantaan Energian lämpökuormat 2015-2035 DH-consumption in 2015 and 2035 700 600 500 Variation 2015 Duration 2015 Duration 2035 400 MW 300 200 100 0 0 50 100 150 200 250 300 350 Day 5
Pöyryn tekemän konseptisuunnittelun vaihtoehdot 2500 2000 GWh 1500 1000 500 0 Sähkö Lämpö Sähkö Lämpö Sähkö Lämpö Sähkö Lämpö Vesikattilat (minimivaihtoehto) Maakaasuvoimalaitos (maksimisähkövaihtoehto) Jätevoimala Jätevoimala kombikytkennällä Martinlaakso Maakaasuvoimalaitos Jätevoimala Erillislämpö Martinlaakson voimalaitosten tuotanto pienenee kaikissa vaihtoehdoissa minimivaihtoehtoon nähden 6
Ominaispäästöt 450 Ominaispäästöt, tco 2/MWh tuotettu energia 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Vesikattilat (minimivaihtoehto) Maakaasuvoimalaitos (maksimisähkövaihtoehto) Jätevoimala Jätevoimala kombikytkennällä Hiili CO2, 1000 t Maakaasu CO2, 1000 t Jäte, CO2, 1000 t SO2 0 NOx Hiukkaset Päästöt päästökaupan ulkopuolella Jätevoimalan päästöinä käytetty YVA-selostuksessa esitettyjä maksimipäästöjä 7
Tutkitut vaihtoehdot sähköntuotannon lisäämiseksi 1. Kombivoimalaitoskytkentä Kaasuturbiinivaihtoehdot 12,6 MW ja 24,6 MW HRSG lisäpoltolla ja ilman lisäpolttoa 2. Maakaasua käyttävä erillistulistin 3. Välitulistus Erot tavanomaiseen jätteenpolttolaitokseen verrattuna Paineen nosto 40-50 bar ->90 bar Lämpötilan nosto 400 C ->515 C Syöttövesijärjestelmän muutos Suuremmat kl-vaihtimet Suurempi höyryturbiini ja generaattori, sähköteho 28 MW e -> 42 MW e 8
Tuotannon vaihtoehtojen sähkö- ja lämpötehot (MW) Perusvaihtoehto Jätevoimalavaihtoehdot 1. Kombi 2. Maakaasukattilat 3. Jätteenpoltto 4. Jätteenpoltto +erillistulistin 5. Jätteenpoltto +kombi 6. Jätteenpoltto +kombi Kombivomalaitos - lämpö - sähkö 94.5 106.1 3,9 3,9 12,6 7,9 24,6 Jätevoimala -lämpö - sähkö 69.7 24 83,1 35,9 83,1 35,9 89 37,8 Lämpökeskukset 2.4 96.9 27.2 9.9 9.9 0 Sähkö yhteensä 106.1-24 35.9 48.5 62.4 Lämpö yhteensä 96.9 96.9 96.9 96.9 96.9 96.9 9
Vantaan Energian lämmöntuotanto vuonna 2015 600 Boilers K2+T2 500 GT+LTO+T2 GT + LTO + T2 + K2 400 WtE, auxl. cooling WtE plant 62.4/96.9 300 200 100 Fuel consumption: Waste 980 GWh, CHP, natural gas 2154 GWh, Coal 200 GWh, Boilers 300 GWh Fuels, WtE plant: Waste 980 GWh, natural gas 574 GWh Energy production: Electricity 1168 GWh, Heat 1938 GWh WtE plant production: Electricity 500 GWh, Heat 753 GWh 0 1 15 29 43 57 71 85 99 113 127 141 155 169 183 197 211 225 239 253 267 281 295 309 323 337 351 365 10
Jätevoimalan sähkö- ja lämpötehot Maakaasu GT 1 Model G Sähköä 24 MW 86 bar(g), 515 C 90 bar(g), 400 C ST 1 G Sähkö 43 MW Air pre heater WtE 40,6 kg/s WtE 40,6 kg/s DH Kaukolämpö 100 MW 130 C, 3 bar(g) DH load 11
Design Basis Parameter Capacity (max.) Lines Throughput @ 100% Throughput @ MCR Thermal Capacity @ MCR Steam generation @ MCR Live steam parameter Unit t/a n t/h t/h MW t/h C/bar Value 320.000 2 2 x 20 2 x 22 2 x 67,2 80,4(77,9) 400/90(50) 12
Jätteenpolttokattilan kapasiteettikaavio 80,0 70,0 67,2 MW (110 %) LCV - max 14,0 MJ/kg LCV - nom LCV - min 10,0 MJ/kg 11,0 MJ/kg 8,0 MJ/kg 60,0 61,1 MW (100 %) 50,0 42,8 MW (70 %) annual average operation 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 13,2 t/h = 17.600 t/month 20,0 t/h 22,0 t/h = 29.333 t/month 0 5 10 15 20 25 30 35 Fuel flow, t/h 0 6.667 13.333 20.000 26.667 33.333 Fuel flow, t/month 13
Jätteenpolttokattilan arina 14
Jätevoimalan virtauskaavio Water Natural gas Combustion air MSW Ammonia Water Quicklime Activated carbon Combustion air system MSW bunker Ammonia tank Quicklime silo AC Storage Start-up burner Incineration (grate) slag SNCR system Dry slaker Boiler water preparation Main steam Boiler Electrostatic Precipitator Raw gas District Heating Heat exchanger Turbine Emergency condenser Boiler ash Fly ash Wet slag extractor Fly ash silo Recirculation system Reactor Fabric filter Condensate system Metal separation Filter ash silo ID fan Generator Slag bunker Stack District heating Electricity Metals Waste for further treatment or disposal Clean gas to atmosphere 15
Jätevoimalan sivuleikkaus 16
Jätevoimalan layout 17
Yhteenveto maakaasun käytön hyödyistä Jätevoimalaitoksen rakennusaste nousee ja sillä voidaan korvata Martinlaakson voimalaitoksen tuotantoa Lämpökuorma hyödynnetään optimaalisesti Sähköntuotannon hyötysuhde nousee huomattavasti tavanomaista jätteenpolttolaitosta korkeammaksi ( 20% ->34 %) Jätteenpolttokattilan korroosion riski on paremmin hallittavissa Erillinen höyryn tulistus tasapainottaa tuotantoa 18
Contact Information: Petri Väisänen tel. +358-10-33 24276 petri.vaisanen@poyry.com 19