Jokivesilämmönvaihtimien likaantumisen tutkinta ja seuranta Joensuun voimalaitoksella
Kuivalainen, Kirsi (2021)
2021
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202105148729
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202105148729
Tiivistelmä
Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli tutkia jokivesijäähdytteisten lämmönvaihtimien likaantumista Joensuun voimalaitoksella. Työn tavoitteena oli selvittää lämmönvaihtimien optimaalinen puhdistustapa sekä pesuajankohta. Prosessidataa seuraamalla pyritään näkemään likaantumisen aiheuttamat muutokset prosessissa ja reagoimaan niihin. Työn tilaajana oli Savon Voima Joensuu Oy. Työ rajattiin Joensuun voimalaitoksen välijäähdytysjärjestelmän levylämmönvaihtimiin, joiden jäähdyttämä vesi jäähdyttää turbiinin öljyjäähdyttimiä, syöttövesipumppuja, kompressoreita ja vesinäytekeskuksia.
Tässä opinnäytetyössä tutkittiin lämmönvaihtimien toimintaa ja likaantumismekanismeja kirjallisuuden avulla. Lämmönvaihtimille laskettiin ensin lämpöteho. Lämmönvaihtimien likaantumista arvioitiin rekuperaatioasteen ja lämpötilojen vertailumenetelmän avulla.
Lämpötilojen vertailumenetelmä osoittautui rekuperaatioastetta paremmaksi mittariksi lämmönvaihtimien likaisuuden määritykseen. Kun lämmönvaihtimen teho on hyvä, on ainevirtojen lämpötilaerot pieniä lämmönvaihtimen jälkeen. Lämmönvaihtiminen likaantuessa ainevirtojen lämpötilaerot kasvavat. Lämpötilaeron ollessa viisi astetta on syytä vaihtaa puhdas lämmönvaihdin käyttöön. Menetelmää on tarkoitus jatkossa hyödyntää voimalaitoksen prosessiseurannassa, jolloin lämmönvaihtimien puhdistus voitaisiin suorittaa oikea-aikaisesti.
Tässä opinnäytetyössä selvitettiin voimalaitoksen nykyisten puhdistuskäytäntöjen rinnalle menetelmiä, jotka voivat tuoda lisähyötyä lämmönvaihtimien puhtaanapitoon. Lämmönvaihtimien puhtaanapidon kustannustehokkain menetelmä on kemiallinen puhdistus, koska sillä saavutetaan erinomainen pesutulos ja kohtuulliset puhdistuskustannukset. Paras puhdistustulos saavutetaan emäspohjaisilla pesuaineilla. Likaantumisenestoaineita ei suositella käytettäväksi, sillä niistä ei ole havaittu olevan hyötyä likaantumisen estämiseksi. Suodattimen tarpeellisuutta likapartikkelien suodattamiseen jokivedestä kannattaa myös harkita. Koska ainevirran pitäminen jatkuvana ja tasaisena vähentää lämmönsiirtopintojen likaantumista, olisi virtausmittauksen lisääminen sivu- ja välijäähdytysjärjestelmiin kannattavaa. Virtausmittaus antaisi tietoa virtausnopeuden muutoksista, jolloin niihin pystyisi reagoimaan tarvittaessa.
Tässä opinnäytetyössä tutkittiin lämmönvaihtimien toimintaa ja likaantumismekanismeja kirjallisuuden avulla. Lämmönvaihtimille laskettiin ensin lämpöteho. Lämmönvaihtimien likaantumista arvioitiin rekuperaatioasteen ja lämpötilojen vertailumenetelmän avulla.
Lämpötilojen vertailumenetelmä osoittautui rekuperaatioastetta paremmaksi mittariksi lämmönvaihtimien likaisuuden määritykseen. Kun lämmönvaihtimen teho on hyvä, on ainevirtojen lämpötilaerot pieniä lämmönvaihtimen jälkeen. Lämmönvaihtiminen likaantuessa ainevirtojen lämpötilaerot kasvavat. Lämpötilaeron ollessa viisi astetta on syytä vaihtaa puhdas lämmönvaihdin käyttöön. Menetelmää on tarkoitus jatkossa hyödyntää voimalaitoksen prosessiseurannassa, jolloin lämmönvaihtimien puhdistus voitaisiin suorittaa oikea-aikaisesti.
Tässä opinnäytetyössä selvitettiin voimalaitoksen nykyisten puhdistuskäytäntöjen rinnalle menetelmiä, jotka voivat tuoda lisähyötyä lämmönvaihtimien puhtaanapitoon. Lämmönvaihtimien puhtaanapidon kustannustehokkain menetelmä on kemiallinen puhdistus, koska sillä saavutetaan erinomainen pesutulos ja kohtuulliset puhdistuskustannukset. Paras puhdistustulos saavutetaan emäspohjaisilla pesuaineilla. Likaantumisenestoaineita ei suositella käytettäväksi, sillä niistä ei ole havaittu olevan hyötyä likaantumisen estämiseksi. Suodattimen tarpeellisuutta likapartikkelien suodattamiseen jokivedestä kannattaa myös harkita. Koska ainevirran pitäminen jatkuvana ja tasaisena vähentää lämmönsiirtopintojen likaantumista, olisi virtausmittauksen lisääminen sivu- ja välijäähdytysjärjestelmiin kannattavaa. Virtausmittaus antaisi tietoa virtausnopeuden muutoksista, jolloin niihin pystyisi reagoimaan tarvittaessa.