Soodakattilan pölypäästöjen hallinta savukaasupesurilla
Saastamoinen, Juho (2020)
Diplomityö
Saastamoinen, Juho
2020
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2020052238708
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2020052238708
Tiivistelmä
Tässä diplomityössä tutkitaan Andritz Oy:n toimittaman pölynerotukseen tarkoitetun lauhduttavan savukaasupesurin toimintaa esimerkkilaitoksen soodakattilalla tavoitteena selvittää pesurin todellinen pölynerotuskyky ja siihen vaikuttavat tekijät. Tähän asti savukaasupesurin toimintaa kuvaavia tietoja on saatu ainoastaan pesurin jälkeen tehdyistä mittauksista, eikä pesurin todellinen pölynerotuskyky ole ollut tiedossa. Työn kirjallisuusosassa käydään läpi pölyn muodostumisen teoriaa, tyypillisen savukaasupesurin toimintaperiaate sekä pölyn erotuksen teoriaa.
Soodakattilassa hiukkaspäästöjä syntyy pienhiukkasten, carryoverin ja keskikokoisten hiukkasten muodossa. Iso osuus soodakattilasta poistuvasta hiukkasmäärästä koostuu pienhiukkasista, joita syntyy erityisesti mustalipeän sisältämän kaliumin ja kloorin vaikutuksesta. Työn kohteena olevan savukaasupesurin kaltaisessa vastavirtapesurissa hiukkaset sitoutuvat pisaraan eri mekanismeilla hiukkasen koosta riippuen, ja kirjallisuudessa on esitetty kattavat yhtälöt erotuskyvyn arviointiin erikokoisille hiukkasille.
Työn kokeellinen osuus toteutettiin mittaamalla pölypäästö jokaisen sähkösuodattimen jälkeen ennen pesuria ja pesurin jälkeen piipusta, sekä teettämällä näytteistä hiukkaskokojakauma-analyysit. Mittaukset tehtiin kolmella eri ajomallilla, joissa savukaasupesurin kiertovesivirtausta kasvatettiin ja alennettiin. Kokeellisen osion tulokset ja hiukkaskokojakauma-analyysit osoittavat, että mittausten kohteena olevassa soodakattilassa sähkösuodattimien jälkeinen pölypäästö on hieman tavanomaista korkeampi ja hiukkasten keskikoko suhteellisen suuri. Mittausten perusteella pesurin kokonaispölynerotuskyvyksi saatiin 93 - 98 % kiertovesivirtauksesta riippuen. The aim of this Master’s Thesis was to examine the actual particulate matter collection efficiency, and the factors affecting it, of Andritz Oy condensing flue gas scrubber that has been operating at a certain recovery boiler. Until now, all information about the flue gas scrubber has been obtained solely from the measurements produced after the scrubber thus the actual collection efficiency is not known. The literature review consists of the theory of dust formation, operating principles of a typical flue gas scrubber and the theory behind particle collection in a scrubber.
Particles formed in a recovery boiler include fume, carryover and intermediate sized particles. Majority of the particles exiting the recovery boiler is fume that is formed especially by the presence of potassium and chlorine. In a countercurrent flue gas scrubber, as the one depicted in this thesis, the particles are adhered to the droplets of washing liquid by several mechanisms. These mechanisms are dependent on the particle diameter, and the literature provides comprehensive equations for estimating the collection efficiency for particles of different sizes.
The experimental part of this thesis was conducted by measuring the dust emissions both before and after the scrubber and analyzing the particle size distribution in each measuring point. Measurements were conducted with three different scrubbing liquid flow rates. The results show that the recovery boiler in question has a higher than usual dust emissions after electrostatic precipitators and the mean diameter of the particles is relatively high. According to the measurements, the collection efficiency of the flue gas scrubber is 93 - 98 % depending on the liquid flow rate.
Soodakattilassa hiukkaspäästöjä syntyy pienhiukkasten, carryoverin ja keskikokoisten hiukkasten muodossa. Iso osuus soodakattilasta poistuvasta hiukkasmäärästä koostuu pienhiukkasista, joita syntyy erityisesti mustalipeän sisältämän kaliumin ja kloorin vaikutuksesta. Työn kohteena olevan savukaasupesurin kaltaisessa vastavirtapesurissa hiukkaset sitoutuvat pisaraan eri mekanismeilla hiukkasen koosta riippuen, ja kirjallisuudessa on esitetty kattavat yhtälöt erotuskyvyn arviointiin erikokoisille hiukkasille.
Työn kokeellinen osuus toteutettiin mittaamalla pölypäästö jokaisen sähkösuodattimen jälkeen ennen pesuria ja pesurin jälkeen piipusta, sekä teettämällä näytteistä hiukkaskokojakauma-analyysit. Mittaukset tehtiin kolmella eri ajomallilla, joissa savukaasupesurin kiertovesivirtausta kasvatettiin ja alennettiin. Kokeellisen osion tulokset ja hiukkaskokojakauma-analyysit osoittavat, että mittausten kohteena olevassa soodakattilassa sähkösuodattimien jälkeinen pölypäästö on hieman tavanomaista korkeampi ja hiukkasten keskikoko suhteellisen suuri. Mittausten perusteella pesurin kokonaispölynerotuskyvyksi saatiin 93 - 98 % kiertovesivirtauksesta riippuen.
Particles formed in a recovery boiler include fume, carryover and intermediate sized particles. Majority of the particles exiting the recovery boiler is fume that is formed especially by the presence of potassium and chlorine. In a countercurrent flue gas scrubber, as the one depicted in this thesis, the particles are adhered to the droplets of washing liquid by several mechanisms. These mechanisms are dependent on the particle diameter, and the literature provides comprehensive equations for estimating the collection efficiency for particles of different sizes.
The experimental part of this thesis was conducted by measuring the dust emissions both before and after the scrubber and analyzing the particle size distribution in each measuring point. Measurements were conducted with three different scrubbing liquid flow rates. The results show that the recovery boiler in question has a higher than usual dust emissions after electrostatic precipitators and the mean diameter of the particles is relatively high. According to the measurements, the collection efficiency of the flue gas scrubber is 93 - 98 % depending on the liquid flow rate.