De la chaleur et de l'électricité pour toute la ville de Kuopio - et une réduction vérifiable des émissions

Kuopion Energia utilise le système d'analyseur multi-composants MCS200HW pour surveiller ses émissions. L'ancien système d'analyse installé dans la cheminée a été remplacé par un nouveau système d'analyse avec capacité d'échantillonnage, nettement plus polyvalent et nécessitant peu de maintenance. La ville finlandaise de Kuopio peut ainsi être approvisionnée en chaleur et en électricité de manière fiable.

Selon le site Web de Kuopion Energia, la production de chaleur de la centrale Haapaniemi, par une matinée douce de fin mars, est de 146 mégawatts (MW) et la production d'électricité de 45 MW. On peut supposer que la production pendant la nuit était même un peu plus élevée que cela car la température était encore au-dessus du point de congélation.

La centrale électrique de Kuopion Energia à Haapaniemi comprend deux blocs : Haapaniemi II et III. Le premier bloc a été mis en service en 1972 et a été la première centrale thermique de Finlande à être alimentée en tourbe. Haapaniemi II, qui a été achevé il y a dix ans, a remplacé le premier bloc qui a ensuite été mis hors service. Le second bloc est la chaudière principale de la centrale dans laquelle le nouveau système d'analyse de SICK remplit désormais sa tâche.

La proportion de tourbe dans le combustible à Haapaniemi a diminué au fil des ans. Aujourd'hui, les biocombustibles à base de bois représentent plus de 60 % du combustible utilisé. Les combustibles ligneux comprennent des déchets forestiers et des sous-produits agricoles. Ils proviennent principalement d'un rayon de 150 kilomètres autour de Kuopio et sont livrés à la centrale électrique.

Le réseau de chauffage urbain de Kuopion Energia couvre la majeure partie du centre ville de Kuopio ainsi que plusieurs kilomètres au sud et au nord de la ville. La centrale produit environ 900-1 000 gigawattheures (GWh) de chaleur et 300-350 GWh d'électricité. Lors des froides journées d'hiver, plus de 100 camions de carburant sont livrés quotidiennement à la centrale électrique.

Investissement dans une production plus propre

"Une centrale électrique doit être modernisée en permanence", déclare Samuli Räisänen, chef d'exploitation du département de production d'énergie de Kuopion Energia. "Notre deuxième chaudière a été mise en service en 1982 et modernisée en 2013 afin de respecter les lois actuelles sur les émissions. La deuxième chaudière se caractérise par sa flexibilité et fonctionne également très bien à capacité partielle. Un laveur de gaz de combustion, qui était à l'origine utilisé pour éliminer le soufre, a été installé dans la chaudière en 2015. L'épurateur fournit également une quantité considérable d'énergie lorsque la température des gaz de combustion est réduite à 40-50 °C au lieu des 150-160 °C précédents. Nous obtenons environ 50 MW d'énergie thermique à partir de la condensation et, en fonction du volume des gaz de combustion, même jusqu'à 70 MW. Cela représente une économie annuelle de combustible de 200-250 GWh, soit environ 15% de la consommation de combustible de l'ensemble de la centrale. Tout cela réduit également les émissions primaires globales puisque nous consommons moins de combustible."

L'année dernière, un accumulateur de chauffage urbain d'une capacité de 15 000 mètres cubes a également été achevé dans la centrale électrique, ce qui a augmenté la flexibilité et la fiabilité opérationnelle de la centrale selon Räisänen. L'accumulateur permet d'optimiser la production d'électricité et de chaleur en fonction des prix de l'électricité dépendant de l'heure du jour et de réduire la consommation de combustible, par exemple de pétrole, aux heures de pointe pendant les périodes temporairement plus froides.

Une solution simple et fiable

Le système d'analyseur SICK installé dans la cheminée de la deuxième chaudière fonctionne depuis 2004, et devait donc déjà être remplacé en raison de sa longue durée de vie. En outre, le renouvellement de l'agrément environnemental en 2019 et les nouvelles réglementations gouvernementales ont imposé de nouvelles obligations de mesure.

"Pour un système avec capacité d'échantillonnage, il suffit d'installer une sonde de prélèvement dans la cheminée qui dirige le gaz à analyser vers un système d'analyse dans un petit conteneur au sol", explique Räisänen. "Au début, nous étions un peu dubitatifs quant à la fiabilité de l'échantillonnage, mais après un test approfondi organisé par SICK, nous avons constaté qu'il n'y avait aucun blocage ni aucun autre problème. L'échantillon était prélevé à l'aide d'un éjecteur sans entretien, ce qui rendait inutile l'utilisation d'une pompe nécessitant une maintenance."

Le système d'analyse MCS200HW de SICK a été mis sur le marché en 2019 et SICK l'a ensuite présenté à Kuopion Energia. Le nom du modèle "HW" signifie "Hot Wet" (eau chaude). Concrètement, cela signifie que l'ensemble du trajet de transfert du gaz à partir de la sonde de mesure est chauffé à une température supérieure au point de rosée afin de mesurer les composants gazeux solubles dans l'eau et d'éviter la condensation. Cela permet de s'assurer que les composants du gaz ne sont pas lessivés et qu'aucune corrosion ne se produit.

Analyseur polyvalent et évolutif

La conception du système d'analyse multi-composants MCS200HW est basée sur un photomètre infrarouge à faisceau unique (NDIR) utilisant à la fois des méthodes d'interférence et de corrélation avec les filtres à gaz. Le système peut mesurer simultanément jusqu'à dix composants gazeux actifs dans l'infrarouge (HCl, SO2, NO, NO2, CO, CO2, NH3, N2O, H2O, CH4) ainsi que la quantité d'oxygène (O2) et de carbone organique total (COT).

Le système dispose de filtres d'étalonnage internes qui effectuent une assurance qualité automatique conformément aux exigences du QAL3. Aucun gaz d'essai spécial n'est nécessaire. Le système peut être configuré pour les composants gazeux particuliers à mesurer. Le résultat est un système économique et fiable adapté aux besoins de l'utilisateur.

"Nous attendons d'un système d'analyse qu'il réponde aux exigences gouvernementales, qu'il soit facile à utiliser et qu'il fonctionne de manière fiable", déclare M. Räisänen. "L'analyseur de SICK répond parfaitement à ces exigences. L'ensemble des mesures d'émissions est complété par l'appareil de mesure de la poussière FWE200 et l'appareil de mesure du débit de gaz FLOWSIC100. Nous avons conclu un contrat de maintenance annuel pour les appareils SICK et n'avons pas encore eu besoin de visites de maintenance supplémentaires. Nous avons une bonne relation avec SICK et avons maintenant plus de 15 ans d'expérience avec leur bon service."

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