Turpeen energiakäytön alasajo ja kierrätyspolttoaineen merkittävä lisäys. Siinä pari perussyytä, jotka potkaisivat liikkeelle Pohjolan Voiman ja voimalaitoksille kattilaratkaisuja toimittavan Andritzin kehitysyhteistyön Hämeenkyrön Voiman biovoimalaitoksella. Lopputuloksena on Metris BOA -mittaus- ja analyysijärjestelmä, joka pidentää kattilalaitteiston käyttöikää, hillitsee kunnossapitokustannuksia ja auttaa vähentämään voimalaitoksen päästöjä.
Käyttöpäällikkö Tero Siltanen Hämeenkyrön Voimasta klikkailee auki valikkoja, joista hän pystyy yhdellä silmäyksellä näkemään kattilan rikki- ja klooritaseen tai vaikkapa kattilan nuohoustarpeen. Hämeenkyrön Voiman voimalaitos on lämmön ja sähkön yhteistuotantolaitos, jonka biovoimalaitos valmistui vuonna 2012. Laitoksen kattilan toimitti Andritz.
– Nämä uudet työkalut antavat reaaliaikaisen kuvan biovoimalaitoksen tilasta. Tässäkin näemme, että nuohoustarvetta on vain osassa kattilaa, muissa osissa tilanne on hyvä, hän selittää ja osoittaa kuvaajia.
Tero Siltasen esittelemä Metris BOA -järjestelmä alkoi pilottiprojektina, mutta vuonna 2018 alkaneet testit ja tämänhetkinen käyttökokemus kertovat jo nyt, että visualisoitu mittausdata kertoo biovoimalaitoksen operaattoreille kattilan tilasta aiempaa tarkemmin, nopeammin ja helpommassa muodossa.
Johannes Bolhar-Nordenkampf, Andritzin IIoT-ratkaisujen tuotepäällikkö, kuvaa Metris BOA:aa Andritzin verkkosovellusalustaksi. Se on enemmän kuin pelkästään digitaalinen ohjaus operaattorille suosituksista pitää kattilaprosessi optimissa. Metris BOA voi tarjota automatisoituja raportteja suorituskyvyn parannuksista, sähköpostihälytyksiä suorituskykymittareista ja voi toimia dokumentaation hakupisteenä, joka on saavutettavissa mistä tahansa verkkoselaimen kautta.
Andritzin visio autonomisesta kattilasta on digitaalinen operaattori, joka on vuorovaikutuksessa DSC:hen suoraan, ja jossa koneälyn algoritmi ja tekoäly huolehtivat prosessista ja jokaisesta yksittäisestä laitteesta.
Siltanen on Andritzin toimittamasta uudesta järjestelmästä innoissaan ja uskoo sen tuottavan pitkällä aikavälillä merkittäviä kustannus- ja päästösäästöjä. Hiljattain diplomi-insinööriksi valmistunut Siltanen teki lopputyönsäkin voimalaitoksen raportoinnin kehittämisestä.
Hiilineutraaliustavoite ohjaa kehitystyötä
Hämeenkyrön Voima on vuodesta 2017 lähtien käyttänyt enenevästi kierrätyspolttoainetta eli rakentamisen, kaupan ja teollisuuden erilliskerätystä jätteestä valmistettuja polttoaineita. Fossiilisia korvaavien polttoaineiden käyttö voimalaitoksilla asettaa voimalaitostekniikalle ja energiayhtiöille uudenlaisia haasteita, sillä esimerkiksi kattiloiden eroosio- ja korroosiohaitat kasvavat ja rikkitaseen sekä kattilan toiminnan vahtiminen vaatii uusia keinoja. Taustalla ovat tietenkin myös Pohjolan Voiman kunnianhimoiset hiilineutraaliustavoitteet, joten myös päästöjä vähentäviä ratkaisuja etsitään koko ajan aktiivisesti. Hämeenkyrön Voima Oy on Pohjolan Voiman tytäryhtiö.
– Kierrätyspolttoaineisiin siirryttäessä tiedettiin jo, että haasteeksi muodostuu polttoaineen vaihteleva laatu ja uusien polttoaineiden vaikutus kattilaan. Tilannetta oli vaikea hallita, sillä sitä pystyttiin analysoimaan ainoastaan vuosihuoltojen yhteydessä, kun päästiin katsomaan kattilan sisälle, sanoo Pohjolan Voiman teknologiasta ja projekteista vastaava päällikkö Jarmo Tervo.
Ratkaisuja haettiin yhteistyöllä
Tarve kattiloista saatavan tilannekuvan parantamiselle oli selvä. Siksi lähdettiin yhdessä Andritzin kanssa kehittämään mittarointi- ja analyysijärjestelmää. Tavoitteena oli saada vastauksia esimerkiksi siihen, miten päästään mittaamaan kattilan tilannetta reaaliaikaisesti, kuinka pystytään jatkuvasti valvomaan polttoaineen laatua, millainen korroosioriski on tietyillä hetkillä ja miten valvotaan kattilan rikkitasetta ja likaantumista.
– Turpeesta luovuttaessa rikinsyöttö nousi merkittäväksi tekijäksi, sillä ongelmia aiheuttavat sekä liian suuret että liian pienet rikkimäärät. Uusi järjestelmä ajaa oikean rikkimäärän automaattisesti, mikä vähentää kattilakorroosiota, Tervo kertoo.
– Vastaukset näennäisesti yksinkertaisiin prosessiin liittyviin kysymyksiin, kuten mikä on korroosioriski tulistinalueella tai milloin nyt poltettavat polttoaineet tulivat alueelle, vaativat potentiaalisesti paljon monimukaista laskentaa tai päättelyketjua, jonka hallitsee vain prosessiasiantuntija. Koska kaikkea tarvittavaa datan jalostusta ei ole järkevää tai edes mahdollista tehdä automaatiojärjestelmässä, meidän tavoitteemme Metris BOA projektissa on ollut tuoda prosessin erityisasiantuntijoiden substanssiosaamista digitaalisiin palveluihin, joissa voimme valita sopivimman työkalun jokaiseen käyttötapaukseen, sanoo Antti Rossi, BOA development manager, Andritz
Yksi analyysijärjestelmään mukaan saatu mittausaihe oli polttoaineen seossuhteen optimointi ja hyötysuhteen maksimointi.
– Polttoaine on suurin kustannustekijä. Polttoaineseoksen pito optimaalisena on yksi keino saavuttaa parhaat kustannussäästöt ja päästövähennykset, Tervo lisää.
Pilotista hyötyjä jo nyt
Teknologiaosaaja Andritz oli Jarmo Tervon mukaan täydellinen partneri Pohjolan Voimalle, sillä yhtiöllä on kattilaosaamista ja kiinnostusta kehittää niihin liittyvää analytiikkaa.
– Pelkkä data ei riitä, sillä lisäksi tarvitaan keinot analysoida tietoa ja käsitys siitä, mitä tietojen pohjalta pitää tehdä. Meille oli selvää, että joka tapauksessa meidän tietomme riskeistä, niiden hallinnasta ja laitoksen ajamisesta kasvaa tämän pilotin myötä, Tervo sanoo.
Jo nyt laitoksella tehty kehitystyö näyttää etunsa. Hyödyt tulevat päästöjen vähenemisestä, kunnossapitokustannusten hallinnasta ja tietysti käytettävyyden hallinnasta. Lisäksi laitoksella on onnistuttu parantamaan tuhkan laatua.
– Tämä pilotti on osa Pohjolan Voiman määrätietoista kehitystyötä fossiilisista polttoaineista luopumiseksi ja hiilineutraaliustavoitteiden saavuttamiseksi. Työtä esimerkiksi turpeesta luopumiseksi on tehty todella pitkään, Tervo muistuttaa.
– Tässä projektissa olemme voineet yhdessä Hämeenkyrön Voiman kanssa päästä lähelle asiakkaamme arkea ja pohtia yhdessä tapoja, joilla eri lähteistä saatavan voimalaitosdatan jalostaminen voi tuoda lisäarvoa. On ollut myös hyvin hyödyllistä, että meidän loppuasiakkaamme, operaattorit ovat olleet mukana tuotteen kehittämisessä, Rossi sanoo.
Voimalaitoksen käyttöpäällikkö Tero Siltanenkin kehuu Andritzin kanssa tehtyä kehitystyötä.
– Yhteistyö on ollut sujuvaa ja erittäin hyvää. Asioita on viety eteenpäin yksissä tuumin. Itsellekin on ollut hieno tilaisuus päästä tällaiseen digitalisaatioprojektiin mukaan, hän sanoo.
ANDRITZ-KONSERNI
Kansainvälinen teknologiakonserni ANDRITZ on yksi maailman johtavista laitosten, laitteiden ja palvelujen toimittajista vesivoimateollisuudelle, sellu- ja paperiteollisuudelle, metalli- ja terästeollisuudelle sekä kunnallisiin ja teollisiin erotusteknologiaratkaisuihin sekä eläinrehun ja biomassapellettien tuotantoon. Lisäksi kansainvälinen konserni toimii aktiivisesti energiantuotannon ja ympäristöteknologian alalla sekä tarjoaa laitteita kuitukankaiden ja liukosellun tuotantoon sekä kuitulevyntuotantolaitoksia ja kierrätyslaitoksia. Muita tärkeitä liiketoimintasegmenttejä ovat digitaaliset ratkaisut ja automaatiojärjestelmät, joita tarjoamme Metris-tuotenimellä, ja ne auttavat asiakkaitamme saamaan tehtaistaan käyttäjäystävällisempiä, tehokkaampia ja kannattavampia. ANDRITZ on pörssiyhtiö, jonka henkilöstön määrä maailmanlaajuisesti on noin 26 700 ja toimipaikkoja on yli 280 yli 40 maassa.
ANDRITZ tarjoaa uusiutuvia biopolttoaineita käyttäviä voimakattilalaitoksia höyryn ja sähkön tuotantoon. EcoFluid-sarjan kattilamme perustuvat kerrosleijutekniikkaan ja PowerFluid-sarjamme kiertoleijutekniikkaan. Kattiloidemme nykyaikainen ja tehokas polttotekniikka sekä konservatiivinen rakenne takaavat sähkön ja höyryn tuotannon korkealla hyötysuhteella, käytettävyydellä sekä alhaisilla päästöillä.
Ensimmäinen askel kohti autonomisia voimakattiloita on digitaalinen neuvonantajamme Metris BOA – verkkosovellus, joka hyödyntää ”big dataa” (B) voimalaitosprosessien optimoimiseen (O) ja analysointiin (A) sekä valvoo asennettuja laitteita. Metris BOA:n teknologiaosaaminen on Suomessa.
Lisätietoa Metris BOA:sta: www.andritz.com/metris-boa
tai ota Andritziin yhteyttä sähköpostitse metris.boa@andritz.com tai puhelimitse Johannes Bolhar-Nordenkampf, Product Manager IIoT, ANDRITZ AG, puh. +43 (676) 89501 4785
Kuva: Metris BOA, ©ANDRITZ