Salmisaari B : Polton optimointi ja tuhkan laadun parantaminen
Vuorisalo, Tilda (2018)
Diplomityö
Vuorisalo, Tilda
2018
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2018052124362
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2018052124362
Tiivistelmä
Työssä käsitellään kivihiilen pölypoltossa syntyvän tuhkan hyötykäyttömahdollisuuksia sekä kivihiilen pölypolttoa yleisellä tasolla erityisesti Helen Oy:n Salmisaaren B-laitoksen kattilan näkökulmasta. Kattila on polttoaineteholtaan 504 MW. Tavoitteena on optimoida poltto mahdollisimman taloudelliseksi kattilan nykyisillä säätömahdollisuuksilla ja tuottaa paremmin hyötykäyttöön soveltuvaa tuhkaa. Tutkimustyö toteutetaan erilaisilla koeajoilla. Kokeiltavia säätömahdollisuuksia ovat hiilimyllyjen jauhatuspaine ja seulojat, yläilman osuus, jäännöshapen määrä sekä sähkösuotimen virran muutos. Lisäksi kokeillaan kattilatehon laskua.
Kivihiilituhkaa voidaan hyötykäyttää pääasiassa MaRa-asetuksen mukaisissa maarakentamiskohteissa sekä betonin valmistuksessa. Tuhkan on sovelluttava käyttökohteen vaatimuksiin. Tuhkan ominaisuuksiin voidaan vaikuttaa palamisella, mutta myös jälkikäteen erilaisilla pesumenetelmillä ja lajitteluilla.
Salmisaaren B-laitoksen polton optimoinnin kannalta merkittävimmät kustannustekijät ovat urean kulutus katalysaattorilla, lehtotuhkan ja pohjatuhkan palamattomien mukana häviävä tehopotentiaali sekä tuhkien määrän muutokset. Hiilimyllyjen parhaiksi säätömahdollisuuksiksi tuhkan laadun kannalta todetaan jauhatuspaineeksi 45 bar ja seulojien asennoksi 10,5°, jolloin tuhkan palamattomien määrä on alimmillaan. Käyttötalouden kannalta paras osuus yläilmalle on 20 % ja jäännöshapelle 3,8 %.
Tuhkan laatua käsitellään lähinnä lentotuhkan palamattomien osuuden perusteella. Betoninvalmistuksessa paraslaatuisimmassa tuhkassa palamattomia on oltava alle 5 %. Koeajoissa ei löytynyt ajotapaa, jolla saadaan lehtotuhkan palamattomat varmuudella alle 5 %. Eri koeajoissa säädettiin yläilmaa, jäännöshappea, sähkösuotimen etukenttien virtaa ja lopulta kokeiltiin myös ajoa laitoksen alennetulla teholla. Tuhkaa voidaan kuitenkin lajitella jälkeenpäin, jos sopiva menetelmä löytyy. This thesis is about Helen Oy’s power plant at Salmisaari. The power plant’s boiler is a pulverized coal fired boiler and its fuel capacity is 504 MW. Pulverized coal combustion and the utilization of the produced ash is reviewed. The aim of the study is to optimize combustion as economically as possible using existing adjustment possibilities and produce ash that is more suitable for utilization. Experimental test are performed under varied circumstances. Manipulated parameters are grinding pressure and classifiers of coal mills, overfire air, residual oxygen and electrostatic precipitator operation change. In addition, a lower boiler capacity is tested.
Coal ash can be utilized mainly at earth constructions within Government Decree on the Recovery of Certain Wastes in Earth Construction and in the manufacturing of concrete. Ash must be suitable for the usage requirements. The properties of ash can be affected by combustion, but also afterwards by washing and sorting.
The cost factors with the largest influence on combustion optimization at Salmisaari are urea consumption in the catalytic converter, power capacity loss of unburned material in fly ash and bottom ash and changes in amount of ashes. The best operating settings for the ash quality opinion for coal mills are stated 45 bar for grinding pressure and 10,5° for classifier position, because then the ash contains minimized unburned material. The most economical share of overfire air is 20 % and residual oxygen content 3,8 %.
Discussions of ash quality is mainly based on the share of unburned material after combustion. For concrete manufacturing the best quality category contains less than 5 % of unburned material. During the test runs, settings that reduce fly ash unburned content under 5 % were not found. Overfire air, residual oxygen, power of electrostatic precipitator and in the end also reduced boiler load were tested. Ash can be sorted afterwards, if suitable method is found.
Kivihiilituhkaa voidaan hyötykäyttää pääasiassa MaRa-asetuksen mukaisissa maarakentamiskohteissa sekä betonin valmistuksessa. Tuhkan on sovelluttava käyttökohteen vaatimuksiin. Tuhkan ominaisuuksiin voidaan vaikuttaa palamisella, mutta myös jälkikäteen erilaisilla pesumenetelmillä ja lajitteluilla.
Salmisaaren B-laitoksen polton optimoinnin kannalta merkittävimmät kustannustekijät ovat urean kulutus katalysaattorilla, lehtotuhkan ja pohjatuhkan palamattomien mukana häviävä tehopotentiaali sekä tuhkien määrän muutokset. Hiilimyllyjen parhaiksi säätömahdollisuuksiksi tuhkan laadun kannalta todetaan jauhatuspaineeksi 45 bar ja seulojien asennoksi 10,5°, jolloin tuhkan palamattomien määrä on alimmillaan. Käyttötalouden kannalta paras osuus yläilmalle on 20 % ja jäännöshapelle 3,8 %.
Tuhkan laatua käsitellään lähinnä lentotuhkan palamattomien osuuden perusteella. Betoninvalmistuksessa paraslaatuisimmassa tuhkassa palamattomia on oltava alle 5 %. Koeajoissa ei löytynyt ajotapaa, jolla saadaan lehtotuhkan palamattomat varmuudella alle 5 %. Eri koeajoissa säädettiin yläilmaa, jäännöshappea, sähkösuotimen etukenttien virtaa ja lopulta kokeiltiin myös ajoa laitoksen alennetulla teholla. Tuhkaa voidaan kuitenkin lajitella jälkeenpäin, jos sopiva menetelmä löytyy.
Coal ash can be utilized mainly at earth constructions within Government Decree on the Recovery of Certain Wastes in Earth Construction and in the manufacturing of concrete. Ash must be suitable for the usage requirements. The properties of ash can be affected by combustion, but also afterwards by washing and sorting.
The cost factors with the largest influence on combustion optimization at Salmisaari are urea consumption in the catalytic converter, power capacity loss of unburned material in fly ash and bottom ash and changes in amount of ashes. The best operating settings for the ash quality opinion for coal mills are stated 45 bar for grinding pressure and 10,5° for classifier position, because then the ash contains minimized unburned material. The most economical share of overfire air is 20 % and residual oxygen content 3,8 %.
Discussions of ash quality is mainly based on the share of unburned material after combustion. For concrete manufacturing the best quality category contains less than 5 % of unburned material. During the test runs, settings that reduce fly ash unburned content under 5 % were not found. Overfire air, residual oxygen, power of electrostatic precipitator and in the end also reduced boiler load were tested. Ash can be sorted afterwards, if suitable method is found.