Äänevoiman varakattiloiden suorituskyky Äänekosken teollisuusintegraatissa

Abstract

Äänekosken teollisuusintegraatissa toimivien tehtaiden höyry tuotetaan tällä hetkellä Metsä Fibren soodakattilalla ja Äänevoima Oy:n leijupetikattilalla. Metsä Fibrellä on rakenteilla uusi biotuotetehdas, jonka ylijäämähöyryllä on mahdollista tuottaa tulevaisuudessa koko integraatin tarvitsema höyry. Uusi biotuotetehdas valmistuu vuoden 2017 aikana. Äänevoiman leijupetikattilan yhteydessä on kaksi raskasöljykäyttöistä höyrykattilaa, joilla tuotetaan häiriöiden aikana höyryä Metsä Boardin, CP Kelcon, Äänekosken kaupungin ja tulevan Metsä Woodin tehtaan tarpeisiin. Öljykattilat ovat jatkuvassa käynnistysvalmiudessa täydessä vesilastissa ja tehdasverkon paineessa. Kun häiriö tapahtuu tulevalla soodakattilalla, aloitetaan öljykattiloiden käynnistäminen, jonka aikana tehtaille on saatava höyryä alasajon välttämiseksi. Opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää käynnistämishetkestä öljykattiloiden riittävään tuotantoon asti soodakattilalta tarvittava höyryvirtaus. Työ oli kvalitatiivinen tutkimus ja sen tarvitsemien tietojen saamiseksi tutkittiin öljykattiloiden käynnistymisnopeutta aiemmissa tilanteissa. Lisäksi tehtiin leijupetikattilan alasajon yhteydessä mahdollisimman paljon häiriötilannetta jäljittelevä käynnistyminen öljykattiloilla. Tuloksena saatiin kuvaaja, joka kertoo häiriöhetkestä öljykattiloiden tuotantoon asti tarvittavan höyrymäärän käynnistymisajan funktiona. Kuvaajan perusteella soodakattilalla tiedetään, kuinka pitkään muille tehtaille tarvitaan höyryä ennen tehdasverkkojen erottavien venttiileiden sulkemista.

The steam used in the industry integrate in Äänekoski is currently produced in a recovery boiler owned by Metsä Fibre and in a bubbling fluidized bed (BFB) boiler owned by Äänevoima Oy. In the future, the steam could be produced by a new recovery boiler of the bioproduct mill that is scheduled to be completed in 2017. There are two heavy fuel oil (HFO) fired steam boilers in addition to the BFB boiler of Äänevoima. In case of failure at the future recovery boiler, the steam for Metsä Board, CP Kelco, the city of Ääneskoski and the new mill of Metsä Wood will be produced by these two HFO boilers. The HFO boilers are in a standby mode, ready to be started whenever needed. When a failure occurs in the future recovery boiler, the HFO boilers are started. It is critical to secure the steam flow to the mills to avoid the shutdown of the processes. The goal of the thesis work was to determine the needed steam flow from the future recovery boiler to the steam net from the moment of startup to the moment the HFO boilers are operating on a sufficient level. The used method was qualitative research. To gather knowledge on this subject the startup times of the HFO boilers in the previous, real cases were investigated. Additionally, while shutting down the BFB, the HFO boilers were started in, the conditions set to be as close to real failure case as possible. As result, a graph showing the steam amount needed from the occurrence of the failure until the moment the HFO boilers are operating on a sufficient level was created. The amount of steam is presented as a function of the time from starting up. The figure shows how long steam should be delivered from the recovery boiler to the other mills before closing the valves to separate the steam net into two parts.