Studies of Karlskoga district heating system  to reduce the return temperature

A district heating plant has the advantage that it can take advantage of the waste heat from industries and use of cheap fuels to produce heat. But for the long term is competitive requires that energy is also saved in district heating plants. One way to save energy in a district heating system is to increasing cooling to the return temperature. This leads to less power needed to drive the distribution pumps, and that more energy could be extracted from the same amount of fuel by an improved flue gas condensation. In Karlskoga the return temperature into the district heating plant is high. They would therefore reduce the return temperature in order to extract more energy from the flue gases. The purpose of this study is to find out how the cooling and flow looks from various facilities in the district heating system and study how it affects the return temperature. The goal of the study is to suggest how KEMAB be able to lower the return temperature. Installations flow to the energy investigated in Gothenburg district heating system, by a method called overconsumption basis. The method is a calculation that gives a cooling target for the district heating systems’ facilities. The method could identify that consume high flow in relation to the cooling target. By increasing the cooling at these facilities could return temperature is lowered. The same method was used to study 148 plants in KEMAB's district heating system. Resulting became a cooling target at 41 degrees. If the ten facilities, in the district heating system, with the worst cooling would adjust after cooling the target would flow in the system to decrease by 439800 m3/year. It could well mean a lower return but also less energy to pumps etc. Two of the ten facilities according to overconsumption basis of law had the worst results were visited to investigate the reason they did not achieve the target cooling at 41 degrees. Heat exchangers k values ​​were calculated by performing measurements of flow and temperature. The purpose of testing was to see if the k value had deteriorated and thus led to a poorer return temperature. It was not from the measurements on the k-value to draw conclusions about whether deposits affected the return temperature. It is thus not based on the results to see if the new heat exchanger had lowered the return temperature. However deviated k value for VVX1 from what the producer of the heat exchanger specified. In the measurement of total k-value was noted how the flow was turned on the heat exchangers. It turned out that VVX1 had been disconnected downstream and not counter which means that the return temperature can’t be lower than 55 degrees. A cooling target is not always realistic based on the facility’s need for function. Strandbadet visited had a bypass to prevent the supply line cools off when the plant is not in use. The control valve has a point value of 70 degrees. That means KEMAB can’t lower the return temperature below 70 degrees when the facility is not used if they do not follow the Swedish district heating recommendation on a flow temperature of not less than 65 degrees. A leaky control valve means unnecessarily high return temperature. A planned measurement of total flow through the control valve failed to implement because the measuring instrument did not fit. Recommendations have been submitted to KEMAB of what can be done to reduce the return temperature of the district heating system. Recommendations include checks for new installation of total domestic hot water heat exchanger and to review all round assets to reduce unnecessary leakage from the supply pipe directly into the return line.Ett fjärrvärmeverk har fördelen att det kan ta tillvara på spillvärmen från industrier och använda sig av billiga bränslen för att producera värme. Men för att långsiktigt vara konkurranskraftigt krävs det att energi sparas även i fjärrvärmeverk. Ett sätt att spara energi i ett fjärrvärmenät är att öka avkylningen för att ner returtemperaturen. Detta leder till att mindre elkraft behövs för att driva distributionspumparna samt att mer energi kan utvinnas ur samma mängd bränsle då det även ger en förbättrad rökgaskondensering. I Karlskoga är returtemperaturen in till fjärrvärmeverket hög. De vill därför sänka returtemperaturen för att utvinna mer energi ur rökgaserna. Syftet med denna studie är att ta reda på hur avkylning samt flöde ser ut från de olika anläggningar som finns i fjärrvärmenätet och att undersöka hur dessa påverkar returtemperaturen. Målet med studien är att ge förslag på hur KEMAB skall kunna sänka returtemperaturen. Anläggningars flöde i förhållande till energianvändning undersöktes i Göteborgs fjärrvärmenät genom en metod kallad överkonsumtionsprincipen. Metoden är en beräkning som ger ett avkylningsmål för fjärrvärmenätets anläggningar. Metoden kunde identifiera anläggningar som förbrukat ett högt flöde i förhållande till avkylningsmålet. Genom att öka avkylningen i dessa anläggningar kunde returtemperaturen sänkas. Samma metod användes för att studera 148 anläggningar i KEMAB:s fjärrvärmenät. Resulterat blev ett avkylningsmål på 41 grader. Om de tio anläggningarna i fjärrvärmenätet, med sämst avkylning, skulle anpassa sig efter avkylningsmålet skulle flödet i systemet minska med 439800 m3/år. Det skulle innebära en lägre returtemperatur men även mindre energiåtgång till pumpar m.m. Två av de tio anläggningar som enligt överkonsumtionsprincipen hade sämst resultat besöktes för att undersöka orsaken till att de inte uppnådde avkylningsmålet på 41 grader. Värmeväxlarnas k-värden beräknades genom att genomföra mätningar av flöde och temperatur. Syftet med mätningen var att se om k-värdet hade försämrats och därmed lett till en sämre returtemperatur. Det gick inte utifrån mätningarna på k-värdet att dra slutsatser om huruvida avlagringar påverkade returtemperaturen. Det gick därmed inte utifrån resultatet att se om nya värmeväxlare hade sänkt returtemperaturen. Däremot avvek k-värdet för VVX1 från vad tillverkaren av värmeväxlaren angivit. Vid mätningen av k-värdet antecknades hur flödet var kopplat i värmeväxlarna. Det visade sig att VVX1 hade kopplats medströms och inte motströms vilket innebar att returtemperaturen inte kunde bli lägre än 55 grader. Ett avkylningsmål är inte alltid realistiskt utifrån anläggningens behov av funktion. Strandbadet som besöktes hade en rundgång för att förhindra att framledningen kyldes av när anläggningen inte användes. Reglerventilen hade ett bör-värde på 70 grader. Detta innebar att KEMAB inte kunde sänka returtemperaturen under 70 grader när anläggningen inte användes och därmed inte följer svensk fjärrvärme rekommendation på en framledningstemperatur på lägst 65 grader. En läckande reglerventil innebar en onödigt hög returtemperatur. En planerad mätning utav flödet genom reglerventilen kunde inte genomföras då mätinstrumenten dessvärre inte fick plats. Rekommendationer har överlämnats till KEMAB på vad som kan göras för att sänka returtemperaturen i fjärrvärmenätet. Bland annat rekommenderas att genomföra kontroller vid nyinstallation utav tappvarmvattenväxlare och att se över samtliga rundgångar för att minska onödigt läckage från framledningen direkt in på returledningen.