Zur Emissionsüberwachung setzt Kuopion Energia auf das MCS200HW Mehrkomponenten-Analysensystem. Das alte im Schornstein installierte Prüfsystem wurde durch ein neues Analysensystem mit Probenentnahme ersetzt und arbeitet deutlich vielseitiger und wartungsärmer. So wird die finnische Stadt Kuopio zuverlässig mit Wärme und Strom versorgt.
Die Wärmeerzeugung des Kraftwerks von Haapaniemi beträgt laut Website von Kuopion Energia an einem lauen Vormittag Ende März 146 Megawatt (MW), die Stromproduktion 45 MW. In der Nacht lag die Produktion vermutlich sogar noch etwas darüber, als die Temperaturen noch unter dem Gefrierpunkt lagen.
Das Kraftwerk von Kuopion Energia in Haapaniemi besteht aus zwei Blöcken: Haapaniemi II und III. Der erste Block wurde im Jahr 1972 in Betrieb genommen und war das erste Wärmekraftwerk in Finnland, das mit Torf betrieben wurde. Das vor zehn Jahren fertiggestellte Haapaniemi III ersetzte später den ersten Block, der anschließend außer Betrieb genommen wurde. Beim zweiten Block handelt es sich um den Hauptkessel des Kraftwerks, in dem das neue Analysensystem von SICK nun seine Arbeit verrichtet.
Der Anteil von Torf am Brennstoff in Haapaniemi ist im Laufe der Jahre zurückgegangen. Heute machen holzbasierte Biobrennstoffe über 60 % des verwendeten Brennstoffs aus. Die Holzbrennstoffe bestehen aus Forstabfällen und Nebenprodukten der Holzwirtschaft. Sie werden größtenteils aus einem Umkreis von 150 Kilometern von Kuopio bezogen und an das Kraftwerk geliefert.
Das Fernwärmenetz von Kuopion Energia deckt einen Großteil der Innenstadt von Kuopio sowie mehrere Kilometer südlich und nördlich der Stadt ab. Das Kraftwerk erzeugt jährlich ca. 900-1000 Gigawattstunden (GWh) Wärme und 300-350 GWh Strom. An kalten Wintertagen werden täglich über 100 LKW-Ladungen Brennstoff zum Kraftwerk geliefert.
„Ein Kraftwerk muss ständig modernisiert werden“, sagt Samuli Räisänen, der Betriebsleiter der Energieproduktion von Kuopion Energia. „Unser zweiter Kessel wurde im Jahr 1982 in Betrieb genommen und 2013 modernisiert, um den heutigen Emissionsgesetzen zu entsprechen. Der zweite Kessel besticht durch seine Flexibilität und funktioniert auch bei Teilbetrieb sehr gut. Im Kessel wurde 2015 ein Rauchgaswäscher installiert, der ursprünglich der Entfernung von Schwefel diente. Der Wäscher liefert darüber hinaus eine beträchtliche Menge an Energie, wenn die Rauchgase auf eine Temperatur von 40-50 °C statt der bisherigen 150-160 °C abgekühlt werden. Durch die Kondensation erhalten wir ca. 50 MW Wärmeenergie und je nach Rauchgasmenge sogar bis zu 70 MW. Die jährliche Brennstoffeinsparung beträgt 200-250 GWh, d. h. ca. 15 % des Brennstoffverbrauchs des gesamten Kraftwerks. Dies alles reduziert auch sämtliche Primäremissionen, denn es wird weniger Brennstoff verbraucht.“
Letztes Jahr wurde im Kraftwerk auch ein 15.000 Kubikmeter großer Fernwärmespeicher fertiggestellt, der laut Räisänen die Flexibilität und Betriebssicherheit des Kraftwerks erhöhte. Der Speicher ermöglicht es, dass die Strom- und Wärmeproduktion für die Nutzung der tageszeitabhängigen Preisveränderungen von Strom optimiert und der Verbrauch von Brennstoffen während vorübergehender kälterer Perioden zu Spitzenzeiten, wie z. B. Öl, reduziert wird.
Das im Schornstein des zweiten Kessels installierte Analysensystem von SICK ist seit 2004 in Betrieb, so dass schon allein aufgrund der Laufzeit ein Austausch notwendig war. Zudem wurden durch die im Jahr 2019 erneuerte Umweltgenehmigung und neue behördliche Bestimmungen neue Messpflichten vorgegeben.
„Bei einem System mit Probenentnahme wird im Schornstein lediglich eine Probenentnahmesonde installiert, die das zu analysierende Gas an ein Analysensystem in einem kleinen Container am Boden weiterleitet“, erklärt Räisänen. „Am Anfang zweifelten wir etwas an der Zuverlässigkeit der Probenentnahme, aber nach dem von SICK organisierten gründlichen Testlauf stellten wir fest, dass es keinerlei Verstopfungen oder andere Probleme gab. Das Ansaugen der Probe erfolgt mit einem wartungsfreien Ejektor. Der Einsatz einer wartungspflichtigen Pumpe konnte vermieden werden.“
Das SICK MCS200HW-Analysesystem wurde 2019 auf den Markt gebracht, und SICK stellte es anschließend Kuopion Energia vor. Der Modellname „HW” steht für „Hot Wet”, also „heiß nass”. In der Praxis bedeutet dies, dass ab der Messlanze der gesamte Übertragungsweg des Gases auf eine Temperatur über dem Taupunkt beheizt wird, um die wasserlöslichen Gaskomponenten zu messen und Kondensierung zu vermeiden. So werden die Gaskomponenten nicht weggespült und es entsteht keine Korrosion.
Das Konzept des MCS200HW Mehrkomponenten-Analysensystem gründet auf dem Einstrahl-Infrarot-Photometer (NDIR), bei dem sowohl Interferenz- als auch Gasfilterkorrelationsverfahren verwendet werden. Mit dem System können gleichzeitig bis zu zehn infrarotaktive Gaskomponenten (HCl, SO2, NO, NO2, CO, CO2, NH3, N2O, H2O, CH4) sowie zusätzlich die Menge an Sauerstoff (O2) und organischem Gesamtkohlenstoff (TOC) gemessen werden.
Das System hat interne Kalibrierungsfilter, mit denen die Qualitätssicherung automatisch gemäß den QAL3-Anforderungen erfolgt. Gesonderte Prüfgase sind nicht erforderlich. Das System kann individuell je nach den zu messenden Gaskomponenten konfiguriert werden. Das Ergebnis ist ein an die Anforderungen des Nutzers angepasstes günstiges und zuverlässiges System.
„Wir erwarten von einem Analysensystem, dass es die behördlichen Bestimmungen erfüllt, leicht zu bedienen ist und zuverlässig funktioniert“, so Räisänen. „Beim Analysator von SICK werden alle Anforderungen perfekt erfüllt. Das Gesamtpaket der Emissionsmessung wird um das Staubmessgerät FWE200 und das Gasdurchflussgerät FLOWSIC100 ergänzt. Wir haben für die SICK-Geräte einen Jahresvertrag für die Wartung abgeschlossen und bislang keine weiteren Wartungsbesuche benötigt. Wir stehen in gutem Kontakt zu SICK und haben nun schon über 15 Jahre Erfahrung mit dem guten Service.“
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