Kuorikattilan omakäyttöenergian selvittäminen ja kehittämismahdollisuudet

Abstract

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli tutkia Stora Enso Oyj:n Imatran tehtaiden voimalaitoksen kuorikattilan omakäyttöenergiaa. Selvitys käsittää höyryverkon painetta säätävän kuorikattilan oma käyttämän sähkön ja höyryn. Sen lisäksi käsitellään paineilmaa käyttävien tuhkalähetysten tehostamismahdollisuutta ja prosessista poistuvaa hukkalämpöä.

Tutkimusprosessissa keskitytään merkittävimpiin sähkönkuluttajiin, kuten pumppuihin, puhaltimiin ja kuoren siirtoon tarvittavaan laitteistoon. Höyrynkulutuksessa tutkitaan muun muassa nuohoukseen menevä korkeapainehöyry ja ilman esilämmittimiin menevä matalapainehöyry. Työn alussa annetaan katselmus voimalaitosprosessiin, energiantuotantoon ja kuorikattilaan yleisesti. Työssä perehdytään nykyisten pumppujen sekä puhaltimien säätömenetelmiin ja tutkitaan mahdollinen kustannussäästö säätöjärjestelmän muutoksella. Työn tavoitteena on löytää nykyiseen prosessiin kehittämismah- dollisuuksia. Teoriaosiossa esitellään työn kannalta tärkeät kohteet.

Tarvittavaa teoriaa lähdettiin tutkimaan alan kirjallisuuteen perehtyen keskittyen erityisesti voimalaitos- ja sähkötekniikkaan. Prosessitietojen keruussa käytettiin Metso DNA -automaatiojärjestelmää ja ABB:n Vtrin -käyttöliittymää. Lisäksi hyödynnettiin Promas -tietojärjestelmän raportteja. Työtä tehdessä täytyi joitakin mittauksia suorittaa lisäksi myös kentällä.

Lopputuloksena voidaan todeta, että kuorikattilalta löytyy tehostamispotentiaalia energiankäytössä. Energiatehokkuutta on mahdollista kehittää tehostamalla nuohointen toimintaa uudella ohjelmalla, optimoimalla tuhkalähetyksiä, höyryluvon asetusarvon muutoksella ja hyödyntämällä taajuusmuuttajasäätöä. Tämän tutkimuksen avulla saadaan suuntaa-antavia tietoja nykyiseen prosessiin käytetystä omakäyttöenergiasta ja sen kehittämismahdollisuuksista.

The purpose of this thesis, commissioned by Stora Enso’s Imatra Mill power plant, was to examine own energy consumption of a bubbling fluidized bed boiler. The primary focus was on power consumption, steam consumption, compressed air and lost heat. Large production plants often have a considerable potential for energy savings, and the purpose of this thesis was to identify this potential in the process.

This thesis examines the power consumption of pumps, fans and the fuel transferring system. In addition, steam consumption of sooth blowing and air preheaters is examined. At the beginning, the thesis discusses power plant processes and the operation of a fluidized bed boiler in practice. After this, it examines the present system and utilizes data from Metso DNA automation system, Promas system and ABB user interface Vtrin.

The results of this thesis indicate that the present system of the bubbling fluidized bed boiler is efficient. However, some energy saving potential was found that could help raise efficiency. Steam can be saved with changing the air preheater operation mode from local to remote mode control. The sooth blowing system can be improved by replacing the present system with a smart cleaning system. That allows steam saving and lower maintenance costs. In the present system, the pumps have hydraulic variable speed drives, axial fans have variable pitch control and one centrifugal fan has guide vane control. These devices could be controlled by a frequency converter, resulting in energy savings.