Tuhkan hydratointi voimalaitoksella

Abstract

Opinnäytetyön toimeksiantaja on UPM-Kymmene Oyj:n Jokilaakson tehtaat. Työn suunnittelu- ja mitoitusosuuden kohteena oli Kaipolan voimalaitos, jossa syntyy lentotuhkaa leijupetikattilan polttoprosessin seurauksena. Käsittelemätön ja kuiva lentotuhka pölyää hyvin voimakkaasti ja kasteltu tuhka taas kerääntyy rakenteisiin. Työn taustalla oli tarve kehittää lentotuhkan käsittelyä toimivammaksi ja mahdollistaa lentotuhkalle parempia hyödyntämismahdollisuuksia. Hydratointia on aikaisemmin tutkittu kemiallisen reaktion osalta. Työn tarkoituksena oli tutkia hydratoinnin toteuttamismahdollisuuksia teollisessa mittakaavassa ja selvittää pro-sessin edelleen kehittämistä lannoitetuotteen valmistukseen. Työ toteutettiin tutkimalla lentotuhkan jätetilastoja mitoituksen perustaksi. Lisäksi tehtiin sekä laboratorio- että luonnollisen mittakaavaan testejä hydratoinnin toteutuksen vaati-musten selvittämiseksi. Analysoimalla testituloksia pystyttiin määrittämään tarvittavan laitteiston vaatimukset hydratoinnin toteuttamiseksi kiinteänä prosessina voimalaitoksella. Opinnäytetyön tuloksena saatiin selville, että voimalaitoksella on mahdollista toteuttaa tuhkan hydratointia kohtuullisin kustannuksin. Työssä saatiin myös määritettyä vaatimuk-set tarvittavalle laitteistolle ja perusteet prosessin suorittamiselle. Työssä lisäksi määritettiin asiat, joita tulee mitata prosessin ohjaamiseksi. Opinnäytetyö antaa perustan hydratointilaitteiston suunnittelulle sekä alustavat tiedot hydratointilaitteiston tarkempien kustannusten arviointiin.

The assignor of the bachelor’s thesis was UPM-Kymmene Jokilaakso mills. The planning and design of this assignment focused on Kaipola power plant where fly ash is formed as a result of the combustion process in the fluidized bed boiler. Unprocessed and dry fly ash forms plenty of dust, and watered ash accumulates in the structures. The need to develop the processing of fly ash and to enable better utilization of fly ash gave reason for this assignment. Hydration has previously been investigated in as a chemical reaction. The aim of the as-signment was to study the feasibility of hydration on an industrial scale and to determine further development of the process for manufacturing fertilizer products. The task was executed by studying the fly ash waste statistics to form the foundation for dimensioning. In addition, both laboratory tests and tests on the natural scale were fin-ished to find out the requirements for implementing hydration. By analyzing the test results, it was possible to determine the hardware requirements to implement a fixed hydration process at the power plant. The study showed that it is possible to carry out hydration of ash at reasonable costs at the power plant. Also, the requirements for the necessary hardware and the criteria for carrying out the process were defined. Moreover, the variables that need to be measured to be able to control the process were defined. The thesis provides the foundation for planning hydration equipment and preliminary information for assessing the detailed costs of the hydration equipment.