Optymalizacja zużycia energii na Oczyszczalni Ścieków Klimzowiec. Opracował: Piotr Banaszek

Transkrypt

1 Optymalizacja zużycia energii na Oczyszczalni Ścieków Klimzowiec Opracował: Piotr Banaszek

2 Część mechaniczna 2

3 Część biologiczna 3

4 Możliwości wytwarzania energii Biogaz wykorzystywany jest przede wszystkim do produkcji energii elektrycznej w kogeneracji. W pomieszczeniu agregatów zamontowane zostały trzy jednostki kogeneracyjne PETRA-500. W projekcie założono pracę dwóch jednostek, z których każda może wyprodukować: 365 kw energii elektrycznej 479 kw energii cieplnej. Energię cieplną można produkować również w kotłowni wyposażonej w trzy kotły VIESSMANN VITOPLEX 300 o mocy 1000 kw każdy. Kotły wyposażone są w palniki dwugazowe RIELLO. 4

5 glikol glikol glikol gaz ziemny M7(An) biogaz M1(SE) M4(FcS) M2(SE) M5(FcS) M3(SE) M6(FcS) G1 ST1(G) ST2(G) ST3(G) G2 G3 KW1 KW2 KW3 Ch1 Ch2 Ch3 M9a(Q,F,T) M9b(T) M8a(Q,F,T) osłona bilansowa M8b(T) woda powrotna p = 0,2 MPa, t = 70 0 C woda gorąca p = 0,2 MPa, t = 90 0 C Legenda: Ch chłodnia wentylatorowa G generator KW kocioł wodny M stacja pomiarowa OC1 ST(G) silnik gazowy OC1 odbiór wody grzewczej do ogrzewania budynków OC2 odbiór wody grzewczej do ogrzewania budynków i przygotowania ciepłej wody użytkowej OC3 odbiory wody grzewczej na procesy technologiczne OC2 M12b(T) M12a(Q,F,T) M11a(Q,F,T) M10b(T) M10a(Q,F,T) OC3 M11b(T) 5 An badanie jakości biogazu E pomiar ilości energii elektrycznej F pomiar przepływu Q pomiar ilości ciepła T pomiar temperatury S - licznik

6 Podejście procesowe do optymalizacji zużycia energii 1.Analiza odbiorników energii. 2.Opomiarowanie odbiorników (liczniki energii, falowniki, odczyt godzin pracy); 3.Wprowadzenie systemu odczytu i analizy danych (instrukcja do procedury ISO, w której opisano terminy odczytu, sposób zapisu danych i osób odpowiedzialnych); 4.Dokonywanie miesięcznej analizy zużycia energii; Uzyskaliśmy narzędzie, dzięki któremu możemy oceniać wpływ wprowadzanych zmian technologicznych na zużycie energii elektrycznej. 6

7 Wykres zużycia energii Zużycie energii elektrycznej na OŚ Klimzowiec maj 2013 obiekt 032; 9,11% recyrkulacja zewnętrzna; 6,87% pompownia 10; 10,84% oczyszczanie mech; 5,86% obiekt 017; 4,17% mieszadła w WKF; 3,72% inne; 2,65% dmuchawy; 20,85% recyrkulacja WKF; 2,00% obiekt 014; 1,58% mieszadła 086; 0,89% obiekt 012; 0,88% laboratorium; 0,75% mieszadła 034; 0,66% osad nadmierny; 0,26% mieszadło 031; 0,26% mieszadła 036; 0,25% recyrkulacja wewnętrzna; 23,33% transport; 0,19% 7

8 Analiza zmian zużycia energii obiekt/proces kwi-13 [kwh] maj-13 [kwh] różnica X maj - X kwiecień procentowa zmiana zużycia maj/kwiecień pompownia ścieków ,61% komory tlenowe obiekt ,47% recyrkulacja wewnętrzna ,83% dmuchawy ,12% recyrkulacja zewnętrzna ,11% opis działań Wzrost spowodowany jest większą ilością ścieków dopływających (przepływ większy w maju o 18,2%). Wzrost wynika z ciągłej pracy mieszadeł w strefach zmiennych komór 017 w miesiącu maju. W kwietniu okresowo strefy zmienne były napowietrzane podczas napowietrzania mieszadła były wyłączane. Czas pracy mieszadeł w strefach zmiennych w kwietniu wyniósł 4019h, a w maju 8732h. Oszczędność wynika ze sterowania stopniem recyrkulacji od pomiaru stężenia azotu azotanowego za komorami 017. Podczas opadów deszczu, zmieniają się czasy zatrzymania ścieków w komorze 012A/B (predenitryfikacja i defosfatacja), co poprawia ilość dostępnych łatwo rozkładalnych związków węgla dla denitryfikacji poprawia proces denitryfikacji. Mistrz obserwując ilość azotanów na wylocie z komory 017 ogranicza zadany w SCADA stopień recyrkulacji osadu z komór 017 do komór 014. Dążymy do automatyzacji tego procesu. Spadek wynika z wyłączenia z napowietrzania stref zmiennych komór 017 oraz ze znacznego rozrzedzenia wodami opadowymi ścieków dopływających do oczyszczalni. Zmiana związana jest z większym napływem ścieków do oczyszczalni. 8

9 ,35 0,51 0,63 0,73 0,70 0,73 0,77 0,73 0,77 0,75 0,73 0,77 0,75 0,83 0,84 0,80 0,91 0,97 1,00 Jednostkowe zużycie energii elektrycznej [kwh/m3] rok 2012 rok ,90 0,80 0,70 0,60 0,50 Analiza wskaźnika jednostkowego zużycia energii 0,40 0,30 0,20 0,10 0, Ilość ścieków oczyszczonych [m 3 ] rok 2012 rok

10 420,0 422,0 413,1 391,3 371,7 352,9 392,1 481,7 480,3 466,0 447,7 462,7 444,2 440,8 415,4 420,7 530,4 522,6 598,5 560,4 641,7 590,4 618,8 566,1 593,0 567,1 557,7 581,0 539,8 574,7 620,4 591,1 620,6 744,6 717,9 716,0 Zużycie energii elektrycznej na Oczyszczani [MWh] 800 rok rok Zakup energii elektrycznej [MWh] 600 rok rok

11 18,40% 20,34% 29,49% 26,29% 26,12% 27,02% 25,16% 24,69% 24,51% 24,13% 23,05% 26,80% 35,30% 32,30% 30,73% 33,79% 40,10% 40,23% 104,3 113,4 124,4 147,3 176,5 161,4 152,8 173,9 145,3 140,2 154,0 200,4 187,6 199,7 193,4 262,9 248,9 237,5 Produkcja energii elektrycznej [MWh] 300 rok 2012 rok Stopień pokrycia zużycia energii elektrycznej z własnej produkcji 45% 40% rok 2012 rok % 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0%

12 Rozbudowa algorytmu sterowania napowietrzaniem i recyrkulacją wewnętrzną KOMORA 012 N-NO3 KOMORY 014 KOMORY 017 N-NH4 N-NO3 N-NH4 N-NO3 P-PO4 RECYRKULACJA WEWNĘTRZNA OSAD RECYRKULOWANY Strefa beztlenowa Strefa niedotleniona Strefa tlenowa Stan obecny: Sterowanie napowietrzaniem: -do uzyskania zadanego stężenia tlenu; Sterowaniem recyrkulacją: - Zadany procent ilości ścieków dopływających Planowane zmiany: Sterowanie napowietrzaniem: - od stężenia N-NH 4 na wylocie z komór tlenowych Sterowaniem recyrkulacją: - od stężenia N-NO 3 na wylocie z komór tlenowych 12

13 Proces ANAMMOX 13

14 Podsumowanie Odpowiednia analiza odbiorników energii jest bardzo przydatnym narzędziem do oceny wprowadzanych zmian technologicznych oraz oceny sprawności urządzeń i instalacji; Najbardziej energochłonnym jest proces usuwania azotu (napowietrzanie, recyrkulacja wewnętrzna); Niezbędna jest ścisła współpraca pomiędzy Technologiem i Energetykiem (czasami ich cele są różne). Najważniejszy jest efekt ekologiczny!!! 14