Forssan ja Lieksan voimalaitosten rikinsyöttöjärjestelmät
Aleksejev, Verneri (2022)
Kandidaatintyö
Aleksejev, Verneri
2022
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022102763374
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022102763374
Tiivistelmä
Lieksan ja Forssan voimalaitoksilla vuonna 2021 turpeen ja biomassan seospoltosta on luovuttu. Molemmille voimalaitoksille on asennettu tämän johdosta rikinsyöttöjärjestelmät. Kandidaatintyön tavoitteena on antaa Nevel Oy:n etäkäyttökeskuksen operaattoreille tietopaketti, jonka avulla operaattorit pystyvät tutustumaan rikinsyötön tarpeellisuuteen ja teknisiin toteutuksiin. Turpeen ja biomassan seospoltolla on useita kattilaa suojaavia vaikutuksia. Turve muuttaa biopolttoaineissa olevat alkalikloridit kattilalle vaarattomaan muotoon, ehkäisee petihiekan sintraantumista ja puhdistaa tulistinpintoja jatkuvan kevyen hiekkapuhalluksen tavoin. Turpeen suojaavien vaikutusten taustalla on pääosin turpeessa oleva rikki.
Kloridikorroosiota esiintyy, mikäli palamisprosessin savukaasuissa on tarpeeksi suuri alkalikloridipitoisuus verrattuna savukaasujen rikkipitoisuuteen. Alkalikloridihöyryjen kohdatessa sulamispistettään kylmemmän tulistinpinnan, alkalikloridit tiivistyvät tulistinputkien pintaan ja muodostavat suolakerroksen. Kloridisuolat rikkovat tulistinputkipinnan oksidikerroksen ja korroosio voi alkaa. Korroosionopeuteen vaikuttavat mm. tulistinputken lämpötila ja polttoaineen klooripitoisuus.
Rikki voidaan syöttää kattilaan esimerkiksi sulfaattiliuoksena tai kiinteänä rikkipastillina kattilaan. Sulfaattiliuosten etuna on tehokkaampi reagoiminen alkalikloridien kanssa verrattuna polttoaineen sekaan syötettyyn kiinteään rikkiin. Suihkutettavat liuokset soveltuvat paremmin yli 100 MW:n laitoksiin korkeampien rakennuskustannusten takia. Pienemmissä alle 100 MW:n laitoksissa, mukaan lukien Lieksan ja Forssan voimalaitokset, kiinteän rikinsyöttäminen polttoaineen joukkoon on todettu riittäväksi toimenpiteeksi.
Lieksan ja Forssan voimalaitoksissa syötetään rikkipastilleja polttoaineen sekaan. Forssassa rikkipastillit puhalletaan suoraan polttoaineen syöttötorviin, kun taas Lieksassa rikki syötetään nostavalle kolakuljettimelle, joka vie polttoaineen ja rikin seoksen päiväsiiloon. Pitkittyneessä rikinsyöttöjärjestelmän häiriötilanteessa voidaan pohtia tapauskohtaisesti, olisiko järkevää laskea tuorehöyryn lämpötilaa, olisiko lisänuohoukselle tarvetta tai olisiko järkevää ajaa pelkästään toista polttoaineen syöttöpuolta.
Kloridikorroosiota esiintyy, mikäli palamisprosessin savukaasuissa on tarpeeksi suuri alkalikloridipitoisuus verrattuna savukaasujen rikkipitoisuuteen. Alkalikloridihöyryjen kohdatessa sulamispistettään kylmemmän tulistinpinnan, alkalikloridit tiivistyvät tulistinputkien pintaan ja muodostavat suolakerroksen. Kloridisuolat rikkovat tulistinputkipinnan oksidikerroksen ja korroosio voi alkaa. Korroosionopeuteen vaikuttavat mm. tulistinputken lämpötila ja polttoaineen klooripitoisuus.
Rikki voidaan syöttää kattilaan esimerkiksi sulfaattiliuoksena tai kiinteänä rikkipastillina kattilaan. Sulfaattiliuosten etuna on tehokkaampi reagoiminen alkalikloridien kanssa verrattuna polttoaineen sekaan syötettyyn kiinteään rikkiin. Suihkutettavat liuokset soveltuvat paremmin yli 100 MW:n laitoksiin korkeampien rakennuskustannusten takia. Pienemmissä alle 100 MW:n laitoksissa, mukaan lukien Lieksan ja Forssan voimalaitokset, kiinteän rikinsyöttäminen polttoaineen joukkoon on todettu riittäväksi toimenpiteeksi.
Lieksan ja Forssan voimalaitoksissa syötetään rikkipastilleja polttoaineen sekaan. Forssassa rikkipastillit puhalletaan suoraan polttoaineen syöttötorviin, kun taas Lieksassa rikki syötetään nostavalle kolakuljettimelle, joka vie polttoaineen ja rikin seoksen päiväsiiloon. Pitkittyneessä rikinsyöttöjärjestelmän häiriötilanteessa voidaan pohtia tapauskohtaisesti, olisiko järkevää laskea tuorehöyryn lämpötilaa, olisiko lisänuohoukselle tarvetta tai olisiko järkevää ajaa pelkästään toista polttoaineen syöttöpuolta.