Ureasuuttimien optimaalisten korkeusasemien määritys K3-kattilaan
Koivu, Joni (2015)
Koivu, Joni
Oulun ammattikorkeakoulu
2015
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201505087068
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201505087068
Tiivistelmä
Stora Enso Oyj:n Oulun tehtailla pyritään vähentämään NOx-päästöjä 1/2016 kiristyvien päästörajoitusten takia. Tuleva päästöraja typpioksidipäästöille tulee olemaan leijupetikattila K3:lla 250 mg/Nm3 ja tällä hetkellä päästöt ovat 400 - 450 mg/Nm3 riippuen kattilan höyrykuormasta ja turpeen osuudesta polttoaineseoksessa.
K3-kattilalle tehtiin lämpöprofilointi, jossa mitattiin tulipesän lämpötiloja ennalta päätetyistä kattilan mittauspisteistä eri höyrykuormilla ja polttoainejakaumilla. Urea reagoi tehokkaimmin 850 - 1 000 °C:n lämpötilassa, joten kattilan eri tasojen lämpötilojen tietäminen on välttämätöntä optimaalisen suutintason määrittämiseksi. Kattilalle tehtiin Valmet Oyj:n tekemänä tammikuussa 2015 urean koeajot, jossa saatiin todellisia tuloksia SNCR-järjestelmän toimivuudesta K3-kattilassa. Koeajoista saatiin tarkkaa tietoa typpioksidien reduktioista ja ammoniakin raakapäästöistä eri ureansyötöillä. Lämpöprofiloinnin ja urean koeajoista saamien tietojen perusteella voitiin päätellä optimaalisimmat urean syöttökorkeudet tulipesään.
Lämpöprofiloinnin ja urean koeajojen perusteella selvisi, että K3-kattilaan tarvitaan neljä syöttötasoa, koska kattilan höyrykuormat vaihtelevat paljon. Lisäksi NOx-päästöjen lähtöarvo oli niin korkea, että tarvitaan maksimaalinen reduktio vaihteleville höyrykuormille, jotta pysytään tulevissa päästörajoituksissa. Kuormien vaihdellessa optimaalisen lämpötilaikkunan korkeus vaihtelee tulipesässä urean syötölle. Neljän ureansyöttötason lisäksi on mahdollista, että päästöjä voidaan joutua vielä vähentämään turpeen osuutta vähentämällä polttoaineseoksessa, koska turpeen typpipitoisuus on huomattavasti suurempi kuin kuoren. Kattilassa on mahdollista saada tarpeellinen NOx-päästöjen vähennys myös kolmella syöttötasolla, mutta se vaatisi alle 40 kg/s höyrykuormalla ilmasuhteiden muuttamista.
K3-kattilalle tehtiin lämpöprofilointi, jossa mitattiin tulipesän lämpötiloja ennalta päätetyistä kattilan mittauspisteistä eri höyrykuormilla ja polttoainejakaumilla. Urea reagoi tehokkaimmin 850 - 1 000 °C:n lämpötilassa, joten kattilan eri tasojen lämpötilojen tietäminen on välttämätöntä optimaalisen suutintason määrittämiseksi. Kattilalle tehtiin Valmet Oyj:n tekemänä tammikuussa 2015 urean koeajot, jossa saatiin todellisia tuloksia SNCR-järjestelmän toimivuudesta K3-kattilassa. Koeajoista saatiin tarkkaa tietoa typpioksidien reduktioista ja ammoniakin raakapäästöistä eri ureansyötöillä. Lämpöprofiloinnin ja urean koeajoista saamien tietojen perusteella voitiin päätellä optimaalisimmat urean syöttökorkeudet tulipesään.
Lämpöprofiloinnin ja urean koeajojen perusteella selvisi, että K3-kattilaan tarvitaan neljä syöttötasoa, koska kattilan höyrykuormat vaihtelevat paljon. Lisäksi NOx-päästöjen lähtöarvo oli niin korkea, että tarvitaan maksimaalinen reduktio vaihteleville höyrykuormille, jotta pysytään tulevissa päästörajoituksissa. Kuormien vaihdellessa optimaalisen lämpötilaikkunan korkeus vaihtelee tulipesässä urean syötölle. Neljän ureansyöttötason lisäksi on mahdollista, että päästöjä voidaan joutua vielä vähentämään turpeen osuutta vähentämällä polttoaineseoksessa, koska turpeen typpipitoisuus on huomattavasti suurempi kuin kuoren. Kattilassa on mahdollista saada tarpeellinen NOx-päästöjen vähennys myös kolmella syöttötasolla, mutta se vaatisi alle 40 kg/s höyrykuormalla ilmasuhteiden muuttamista.