Metsä Board Simpele, kattila K6 ajettavuus ja päästöjen hallinta
Hanski, Tuomas (2018)
Diplomityö
Hanski, Tuomas
2018
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201804046335
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201804046335
Tiivistelmä
Ohjaavana tekijänä diplomityön laatimiseksi oli tarve alentaa kattilan K6 savukaasupäästöt 13.11.2014 voimaanastuneen valtioneuvoston päästöasetuksen 936/2014 tasolle, sekä optimoida kattilasäädöt siten, että voidaan reagoida nopeammin häiriötilanteisiin. Merkittävin ylitys nykyisellä laitteistolla 936/2014 direktiivin tarkasteltuna on NOx -päästöillä ja ajoittain myös rikkipäästöillä. Siirtymäaika uuden päästötason saavuttamiseksi päättyy 30.6.2020. K6 kattilalle on siirtymäajan kuluessa laadittu suunnitelma uuden päästörajan saavuttamiseksi vuonna 2016, suunnitelman mukaiset toimenpiteet toteutetaan vuoden 2017 kuluessa.
Työn teoriaosuudessa käsitellään voimalaitosprosessin toimintaa yleisellä tasolla, sekä käsitellään käytettyjä polttoaine ja typenoksidien muodostumismekanismia. Työosuudessa tutkitaan, sekä todetaan päätettyjen ratkaisumallien toiminta kattilan K6 keskeisimpiin käytön ja ajettavuuden ongelmiin, sekä savukaasupäästöjen tason alentamiseen siten, että 936/2014 direktiivin päästörajat alitetaan. Työssä käsiteltäviä aihekokonaisuuksia ovat, automaatiojärjestelmään liitettävän säätökonseptin käyttöönotto kattilasäätöjen optimointiin, sekä kattilan leijutus- ja palamisilma määrien todentaminen ja optimointi sekä sekundääri-ilmakanaviston jako.
Työn tuloksena kattilan ajettavuus ja stabilisuus paranivat käyttöönotetun säätökonseptin ansiosta. Myös muita teknisiä ratkaisuja toteutettiin onnistuneesti kattilan paremman ajattavuuden saavuttamiseksi. Työn laatimisen aikana todetut haasteet liittyvät kesäajan pieneen kattilakuormaan ja sen aiheuttamiin haasteisiin kattilaprosessissa. Tulevaisuuden kehitystoimenpiteinä tulee ottaa harkittavaksi muun muassa kiertokaasun tehokkaampi hyödyntäminen typenoksidien hallinnassa. As a guiding factor for the Master's thesis, there was a need to lower the boiler K6 flue gas emissions to level witch is determined in judgment of counsil of state on September 13, 2014 (936/2014). As well as there was need to optimize boiler settings to respond more quickly to disturbances. The most significant exceedance of flu gas emissions with current equipment in accordance with 936/2014 directive is NOx emissions and occasionally also sulfur emissions. The transition period to reach the new emission level will end on 30 June 2020. There has been made strategy during the transition period for the boiler K6 for achieving the new emission limit in 2016, planned measures will be implemented in year 2017. The theoretical part of the thesis process the operation of the power plant process on a general level, and also deals with used fuels for combustion and nitrogen oxide formation mechanism.
In the project part of thesis the developed solutions are verified and looked at on the main problems of use and runnability of boiler K6 and the reduction of the level of flue gas emissions so that the 936/2014 emission limit values are obtained. The topics discussed in this thesis include the introduction of a control concept to be used in the automation system to optimize the boiler control, as well as the verification and optimization of boiler fluidization and combustion air volume as well as the secondary air duct division.
As a result of the thesis work, boiler runnability and stability improved thanks to the control concept implemented in automation system. Other technical solutions were also successfully implemented to achieve smoother runnability of the boiler. The challenges identified during the work are related to the small boiler load of summer time and the challenges it has caused in the boiler process. Future development measures should consider, for example, the more efficient utilization of circulating gas in nitrogen oxide control.
Työn teoriaosuudessa käsitellään voimalaitosprosessin toimintaa yleisellä tasolla, sekä käsitellään käytettyjä polttoaine ja typenoksidien muodostumismekanismia. Työosuudessa tutkitaan, sekä todetaan päätettyjen ratkaisumallien toiminta kattilan K6 keskeisimpiin käytön ja ajettavuuden ongelmiin, sekä savukaasupäästöjen tason alentamiseen siten, että 936/2014 direktiivin päästörajat alitetaan. Työssä käsiteltäviä aihekokonaisuuksia ovat, automaatiojärjestelmään liitettävän säätökonseptin käyttöönotto kattilasäätöjen optimointiin, sekä kattilan leijutus- ja palamisilma määrien todentaminen ja optimointi sekä sekundääri-ilmakanaviston jako.
Työn tuloksena kattilan ajettavuus ja stabilisuus paranivat käyttöönotetun säätökonseptin ansiosta. Myös muita teknisiä ratkaisuja toteutettiin onnistuneesti kattilan paremman ajattavuuden saavuttamiseksi. Työn laatimisen aikana todetut haasteet liittyvät kesäajan pieneen kattilakuormaan ja sen aiheuttamiin haasteisiin kattilaprosessissa. Tulevaisuuden kehitystoimenpiteinä tulee ottaa harkittavaksi muun muassa kiertokaasun tehokkaampi hyödyntäminen typenoksidien hallinnassa.
In the project part of thesis the developed solutions are verified and looked at on the main problems of use and runnability of boiler K6 and the reduction of the level of flue gas emissions so that the 936/2014 emission limit values are obtained. The topics discussed in this thesis include the introduction of a control concept to be used in the automation system to optimize the boiler control, as well as the verification and optimization of boiler fluidization and combustion air volume as well as the secondary air duct division.
As a result of the thesis work, boiler runnability and stability improved thanks to the control concept implemented in automation system. Other technical solutions were also successfully implemented to achieve smoother runnability of the boiler. The challenges identified during the work are related to the small boiler load of summer time and the challenges it has caused in the boiler process. Future development measures should consider, for example, the more efficient utilization of circulating gas in nitrogen oxide control.