Aquecimento e eletricidade para toda a Kuopio – e emissões mais baixas de forma comprovada

A Kuopion Energia está usando o sistema analítico multicomponentes MCS200HW para monitorar suas emissões. O sistema de testes antigo instalado na chaminé foi substituído por um novo sistema analítico com capacidade de amostragem que é significativamente mais versátil e de baixa manutenção quando em operação. Isso permite que a cidade finlandesa de Kuopio seja abastecida de forma confiável com aquecimento e eletricidade.

• A usina/instalação de energia da Kuopion Energia em Haapaniemi e é composta de dois blocos: Haapaniemi II e III. O primeiro bloco foi comissionado em 1972 e foi a primeira usina/instalação termelétrica da Finlândia a ser abastecida com turfa. O Haapaniemi II, que foi concluído há dez anos, substituiu o primeiro bloco que foi então desativado. 
• O segundo bloco é a caldeira principal da usina/instalação de energia no qual o novo sistema analítico está realizando seu trabalho. O pacote completo de medição de emissões é complementado pelo medidor de poeira FWE200 e o medidor de vazão/caudal de gás FLOWSIC100.
• Este artigo foi publicado pela primeira vez em www.sick.comem 12 de julho de 2022. Desde 1º de janeiro de 2025, a Endress+Hauser comercializa exclusivamente a tecnologia de análise de gás e medição de vazão/caudal da SICK em todo o mundo .

De acordo com o site de Kuopion Energia, a geração de calor da usina/instalação de energia Haapaniemi, numa manhã leve, no final de março, é de 146 Megawatt (MW) e a produção de eletricidade 45 MW. A produção durante a noite provavelmente foi até um pouco maior do que isso porque a temperatura ainda estava acima do ponto de congelamento.

A proporção de turfa no combustível em Haapaniemi tem diminuído ao longo dos anos. Atualmente, biocombustíveis a base de madeira representam mais de 60% do combustível usado. Os combustíveis à base de madeira são compostos por resíduos florestais e subprodutos agrícolas. Eles são adquiridos principalmente dentro de um raio de 150 quilômetros de Kuopio e entregues à usina/instalação de energia.

A rede de aquecimento do distrito da Kuopion Energia abrange a maior parte do centro da cidade de Kuopio, bem como vários quilômetros ao sul e ao norte da cidade. A usina/instalação de energia produz aprox. 900-1.000 gigawatt horas (GWh) de calor e 300-350 GWh de eletricidade. Em dias frios de inverno, mais de 100 caminhões de combustível são entregues diariamente à usina/instalação.

"Usinas/instalações de energia precisam ser modernizadas continuamente", diz o gerente de operações Samuli Räisänen do departamento de produção de energia da Kuopion Energia. "Nossa segunda caldeira foi comissionada em 1982 e modernizada em 2013 para cumprir as leis de emissões atuais. A segunda caldeira é caracterizada pela sua flexibilidade e também opera muito bem em capacidade parcial. Um depurador de gases de combustão, que era originalmente usado para remover enxofre, foi instalado na caldeira em 2015. O lavador também fornece uma quantidade considerável de energia quando a temperatura dos gases de exaustão é reduzida para 40-50°C ao invés dos 150-160°C anteriores. Obtemos aprox. 50 MW de energia térmica a partir da condensação e, dependendo do volume dos gases de combustão, até 70 MW. Isso resulta em uma economia anual de combustível de 200-250 GWh, ou seja, aprox. 15% do consumo de combustível de toda a usina/instalação de energia. Tudo isso também reduz as emissões primárias, pois estamos consumindo menos combustível."

No ano passado, um acumulador de aquecimento urbano com capacidade de 15.000 metros cúbicos também foi concluído na usina/instalação, o que aumentou a flexibilidade e a confiabilidade operacional da usina/instalação de energia de acordo com Räisänen. O acumulador torna possível otimizar a produção de eletricidade e calor para os preços da eletricidade que dependem do horário, além de reduzir o consumo de combustível, por ex. óleo, em horários de pico durante períodos temporariamente mais frios.

O sistema analítico instalado na chaminé da segunda caldeira está em operação desde 2004, ou seja, já era preciso substituí-lo devido à sua longa vida útil. Além disso, a renovação da aprovação ambiental em 2019 e as novas regulamentações governamentais impuseram novas obrigações de medição.

"Para um sistema com capacidade de amostragem, basta instalar uma sonda de amostragem na chaminé que direcione os gases a serem analisados para um sistema analítico em um pequeno recipiente no chão", explica Räisänen. “No início, estávamos um pouco céticos quanto à confiabilidade da amostragem, mas, após um teste exaustivo organizado pela SICK, constatamos que não havia obstruções ou qualquer outro problema. A amostra foi coletada usando um ejetor livre de manutenção, o que tornou desnecessário usar uma bomba que precisasse manutenção ."

O sistema analítico MCS200HW foi lançado no mercado em 2019 e logo em seguida a SICK o apresentou à Kuopion Energia. O nome do modelo "HW" significa "Hot Wet" (a quente úmido). Isto significa, em termos práticos, que todo o caminho da transferência de gás a partir da sonda de medição é aquecido a uma temperatura acima do ponto de orvalho para medir os componentes do gás solúveis em água e evitar a condensação. Isso garante que os componentes do gás não sejam levados pela água e que não ocorra corrosão.

O design do sistema analítico multicomponentes MCS200HW é baseado em um fotômetro infravermelho de feixe único (NDIR) que utiliza tanto o método de interferência quanto o de correlação com filtro de gás. O sistema é capaz de medir simultaneamente até dez componentes do gás absorvedores de infravermelho (HCl, SO₂, NO, NO₂, CO, CO₂, NH₃, N₂O, H₂O, CH₄), assim como a quantidade de oxigênio (O₂) e o carbono orgânico total (COT).

O sistema possui filtros de calibração internos que executam a garantia automática de qualidade de acordo com os requisitos da QAL3. Não são necessários gases de teste especiais. O sistema pode ser configurado para os componentes de gás específicos a serem medidos. O resultado é um sistema econômico e confiável adaptado sob medida às necessidades do usuário.

"Esperamos que um sistema analítico atenda aos requisitos governamentais, seja fácil de operar e funcione de forma confiável", diz Räisänen. "O analisador atende perfeitamente a esses requisitos. O pacote completo de medição de emissões é complementado pelo medidor de poeira FWE200 e o medidor de vazão/caudal de gás FLOWSIC100. Concluímos um contrato de manutenção anual para os equipamentos e até agora não precisamos de nenhuma visita adicional para manutenção. Temos um bom relacionamento com a SICK (agora Endress+Hauser Finnland) e agora mais de 15 anos de experiência com seu excelente serviço."