Pääkattilan nuohouksen optimointi Kymijärven voimalaitoksella

Abstract

Opinnäytetyön tavoitteena oli optimoida Kymijärven voimalaitoksen pääkattilan nuohousta normaalikäytön aikana nimellistehotilanteessa. Tarve nuohouksen tarkastamiseen on olemassa, koska kattilan hyötysuhdetta voitaisiin parantaa tarkemmalla nuohouksella. Parempi hyötysuhde tarkoittaisi pienempää polttoainekulutusta. Kesällä 2008 oko laitoksen automaatiojärjestelmä uusittiin. Uusi automaatiojärjestelmä tarjoaa enemmän tietoa prosessista kuin vanha järjestelmä ja mahdollistaa nuohousten tarkemman tutkimisen.

Teoriaosassa tutkittiin kuinka pääkattilaa käytetään, miksi nuohouksia suoritetaan ja kuinka nuohoukset on suoritettu aikaisemmin Kymijärven voimalaitoksella. Nuohoustarve syntyy käytettävistä polttoaineista. Laitoksen pääpolttoaineena käytetään hiiltä, joka voidaan luokitella ”likaiseksi” polttoaineeksi, suuren tuhkanmuodostuksen johdosta. Suuren osan laitoksen käyttöön liittyvästä teoriatiedosta sain käyttömestarilta.

Suunnitelmallisuuden puute nuohouksessa oli helposti havaittavissa, kun laitoksen nuohoushistoriaa tarkasteltiin kolmen vuoden ajalta. Hyötysuhteen paraneminen liittyisi puhtaampiin lämmönsiirtopintoihin. Savukaasujen lämpö saataisiin siis siirtymään paremmin höyryyn.

Käytännönosassa suoritettiin erilaisia testejä, joilla pyrittiin selvittämään, kuinka nuohouksen voisi tehdä tehokkaammin. Uusi automaatiojärjestelmä tarjosi paljon hyödyllistä tietoa testeistä. Tietojen kerääminen oli myös suhteellisen helppoa, valittiin vain muuttuja ja aikaväli, minkä jälkeen tietokone piirsi kaavion halutusta muuttujasta.

Testien jälkeen parhaiksi muuttujiksi osoittautuivat erilaiset lämpötilat. Niistä valittiin selkeimmät, joiden avulla pyrittiin määrittämään, olisiko tiettyjen kattilanosien nuohousta lisättävä vai vähennettävä.

The objective of this study was to optimize the chimney sweeping of the main steam boiler in the Kymijärvi power plant of Lahti Energy. There is a real need to do this kind of research because the boiler’s efficiency could be better than it is now. Better efficiency would mean less fuel consumption. In the summer of 2008 the whole automation system in the power plant was updated and the system now provides more information about the whole process. This information provides a chance to do this kind of research.

The theory part examines how the steam boiler in the Kymijärvi power plant is used, why it is sweeped and how sweeping has been done in the power plant. The need for sweeping comes with the fuels that it uses. The main fuel is coal, which produces lots of ash. Most of the information to the theory part was acquired by interviewing the person who is in charge of operating the power plant.

There has not been a clear plan for the sweeping earlier. That was easily seen when the power plant’s sweeping history for the past three years was studied. A clear sweeping plan would improve the efficiency of the boiler because the heat from the fuels would transfer better into the steam due to cleaner surfaces.

The practical part consisted of different kinds of tests how the sweeping could be done differently and more efficiently. The new automation system provided lots of helpful data. Data collecting was also quite easy because the user can select a variable and choose the timeframe when it is observed. The computer then draws a diagram.

After the tests the best indicators turned out to be different kinds of temperatures. Clearest indicators from the temperatures were chosen to point out when it is the best time to sweep the boiler and where sweeping is mostly needed.