Analisi di emissioni gas in una centrale termoelettrica: il caso di Kuopion Energia

La centrale termoelettrica a biomassa Kuopion Energia utilizza il sistema di analisi multicomponente MCS200HW per monitorare le emissioni. Il vecchio sistema di analisi installato nel camino è infatti stato sostituito da uno nuovo con tecnologia estrattiva e funziona in modo molto più versatile e con meno manutenzione. La città finlandese di Kuopio può così essere rifornita in modo sicuro di calore ed elettricità.

Secondo il sito web di Kuopion Energia, in una mite mattinata di fine marzo, la centrale di Haapaniemi ha prodotto 146 megawatt (MW) di calore e 45 MW di elettricità. 

La centrale elettrica di Kuopion Energia ad Haapaniemi è composta da due unità: Haapaniemi II e III. La prima è entrata in funzione nel 1972 ed è stata la prima centrale termoelettrica a torba in Finlandia. Haapaniemi III, completata dieci anni fa, ha poi sostituito la prima unità, che è stata successivamente dismessa. La seconda unità è la caldaia principale della centrale elettrica, dove il nuovo sistema di analisi di SICK sta svolgendo il suo compito.

La percentuale di torba nel combustibile di Haapaniemi è diminuita nel corso degli anni. Oggi i biocombustibili a base di legno rappresentano oltre il 60% tra quelli utilizzati. Sono costituiti da rifiuti forestali e sottoprodotti agricoli. La maggior parte di essi proviene da un raggio di 150 chilometri da Kuopio e viene consegnata alla centrale. 

La rete di teleriscaldamento di Kuopion Energia copre gran parte del centro di Kuopio e diversi chilometri a sud e a nord della città. La centrale genera circa 900-1000 gigawattora (GWh) di calore e 300-350 GWh di elettricità all'anno. Nelle fredde giornate invernali, ogni giorno vengono consegnati alla centrale elettrica più di 100 camion carichi di biomassa.

Investire in una produzione più pulita 

“Una centrale elettrica deve essere continuamente ammodernata," afferma il direttore operativo Samuli Räisänen del dipartimento di produzione energetica di Kuopion Energia. "La nostra seconda caldaia è stata messa in funzione nel 1982 e modernizzata nel 2013 per essere conforme alle normative vigenti sulle emissioni. La seconda caldaia si caratterizza per la sua flessibilità e funziona molto bene anche a capacità parziale. Nel 2015 è stato installato nella caldaia un depuratore a umido per i gas di combustione, che inizialmente serviva a rimuovere lo zolfo. Grazie a questa tecnologia i gas di combustione vengono raffreddati a una temperatura di 40-50 °C, anziché ai precedenti 150-160 °C, e forniscono così una notevole quantità di energia."

La condensazione ci fornisce circa 50 MW di energia termica e, a seconda del volume dei gas di combustione, può arrivare anche fino a 70 MW. Ciò equivale a un risparmio annuo di combustibile di 200-250 GWh, pari a circa il 15% del consumo di combustibile dell'intera centrale. Tutto questo riduce anche le emissioni primarie complessive, perché viene utilizzato meno combustibile." 

L'anno scorso è stato completato anche un accumulatore per il teleriscaldamento della capacità di 15.000 metri cubi, che secondo Räisänen ha aumentato la flessibilità e l'affidabilità operativa della centrale. L'accumulatore consente di ottimizzare la produzione di elettricità e calore per sfruttare le variazioni di prezzo dell'elettricità nel corso della giornata e di ridurre il consumo di combustibile, ad esempio, il petrolio, nei momenti di picco durante i periodi temporaneamente più freddi. 

Una soluzione facile e affidabile per l'analisi delle emissioni gas 

Il sistema di analizzatori in situ di SICK installato sul camino della seconda caldaia è in funzione dal 2004, era quindi necessaria una sostituzione al più presto. Inoltre, il rinnovo dell'autorizzazione ambientale nel 2019 e le nuove normative governative hanno imposto dei nuovi obblighi di misurazione. “Per un sistema estrattivo, è sufficiente installare una sonda di campionamento nel camino che convoglia il gas da analizzare verso un sistema di analisi in un piccolo contenitore a terra", spiega Räisänen. "All'inizio eravamo un po' dubbiosi sull'affidabilità del campionamento ma, dopo un accurato test organizzato da SICK, abbiamo constatato che non c'erano ostruzioni o altri problemi. Il campione è stato prelevato con la pompa dell’eiettore che non richiede manutenzione, che ha reso superfluo l'uso di una pompa che richiede manutenzione." 

Il sistema di analisi SICK MCS200HW è stato immesso sul mercato nel 2019 e SICK lo ha successivamente presentato a Kuopion Energia. Il nome del modello "HW" sta per "Hot Wet". In pratica ciò significa che l'intero percorso di trasferimento del gas, dalla sonda di estrazione in poi, viene riscaldato a una temperatura superiore al punto di rugiada, per misurare i componenti idrosolubili del gas ed evitare la condensazione. In questo modo, i componenti del gas non vengono lavati via e non si verifica la corrosione. 

Analisi delle emissioni gas più semplice e affidabile con una soluzione versatile ed espandibile

“Ci aspettiamo che un sistema di analisi soddisfi i requisiti governativi, sia facile da usare e funzioni in modo affidabile", dichiara Räisänen. "L'analizzatore di SICK soddisfa perfettamente tutti questi requisiti. Il pacchetto complessivo di misurazione delle emissioni è completato dal dispositivo di misura della polvere FWE200DH e dal dispositivo di misurazione della portata di gas FLOWSIC100. Abbiamo stipulato un contratto di manutenzione annuale per i dispositivi SICK e non abbiamo avuto bisogno di ulteriori interventi di manutenzione. Abbiamo un buon rapporto con SICK e oltre 15 anni di esperienza con il loro ottimo servizio." 

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