NOx-tason hyödyntäminen meesauunin tehonsäädössä
Kovanen, Atte (2021)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2021052410905
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2021052410905
Tiivistelmä
Kuorikaasuttimen tuotekaasun poltto aiheuttaa Äänekosken biotuotetehtaan meesauunin korkeissa lämpötiloissa huomattavat NOₓ-päästöt. NOₓ-päästöjen vähentäminen on ollut vaikeaa, koska NOₓ-tason lasku osittain heikentää meesauunissa poltetun kalkin laatua. Vähennystavoitteita on myös vaikeuttanut tuotekaasun laadun vaihtelu. Opinnäytetyössä pyrittiin ratkaisemaan tämä ongelma. Tavoitteena oli kehittää biotuotetehtaan meesauuniin tehonsäätöratkaisu, jolla pystytään hallitsemaan ja vähentämään kuorikaasun poltosta syntyviä NOₓ-päästöjä ilman, että meesauunissa poltetun kalkin laatu heikkenee. Tarkoituksena oli säätää kuorikaasuttimen tehoa meesauunin NOₓ-päästöjen mukaan. Tavoitteiden saavuttamiseksi työssä kehitettiin myös meesauunin happisäätöä.
Työ toteutettiin kehittämistutkimuksena. Tutkimuksen teoriapohja koottiin aihetta käsittelevistä kirjallisuus- ja verkkolähteistä. Meesauunin prosessin nykytila kartoitettiin tehtaan prosessinohjausjärjestelmästä sekä laitevalmistajien dokumenteista. Kerätyn tiedon pohjalta toimeksiantajalle laadittiin kehitysehdotus, jossa esitettiin NOₓ-päästöjen mukaisen tehonsäädön ja uudistetun happisäädön toimintaperiaatteet.
Toimeksiantajan hyväksyttyä kehitysehdotukset säätimet toteutettiin. Säätimien toimintaa paranneltiin ja viritettiin koeajojen aikana kerätyn mittausdatan perusteella. Koeajojen jälkeen säätimet käyttöönotettiin ja niiden toimintaa seurattiin ja analysoitiin neljän viikon ajan. Säätimien vaikutuksia meesauunin prosessiin arvioitiin vertaamalla neljän viikon aikana kerättyä mittausdataa säätömuutoksia edeltäneen ajan mittausdataan.
Työn tuloksina saatiin toimiva tehonsäätö ja happisäätö. Säädöillä pystyttiin vähentämään biotuotetehtaan meesauunin NOₓ-päästöjä, parantamaan siinä poltetun kalkin laatua sekä laskemaan ja tasaamaan sen jäännöshappipitoisuutta. Työssä esitettiin lisäksi kehitysmahdollisuuksia kuoren kaasutuslaitoksen toiminnan parantamiseksi.
Työ toteutettiin kehittämistutkimuksena. Tutkimuksen teoriapohja koottiin aihetta käsittelevistä kirjallisuus- ja verkkolähteistä. Meesauunin prosessin nykytila kartoitettiin tehtaan prosessinohjausjärjestelmästä sekä laitevalmistajien dokumenteista. Kerätyn tiedon pohjalta toimeksiantajalle laadittiin kehitysehdotus, jossa esitettiin NOₓ-päästöjen mukaisen tehonsäädön ja uudistetun happisäädön toimintaperiaatteet.
Toimeksiantajan hyväksyttyä kehitysehdotukset säätimet toteutettiin. Säätimien toimintaa paranneltiin ja viritettiin koeajojen aikana kerätyn mittausdatan perusteella. Koeajojen jälkeen säätimet käyttöönotettiin ja niiden toimintaa seurattiin ja analysoitiin neljän viikon ajan. Säätimien vaikutuksia meesauunin prosessiin arvioitiin vertaamalla neljän viikon aikana kerättyä mittausdataa säätömuutoksia edeltäneen ajan mittausdataan.
Työn tuloksina saatiin toimiva tehonsäätö ja happisäätö. Säädöillä pystyttiin vähentämään biotuotetehtaan meesauunin NOₓ-päästöjä, parantamaan siinä poltetun kalkin laatua sekä laskemaan ja tasaamaan sen jäännöshappipitoisuutta. Työssä esitettiin lisäksi kehitysmahdollisuuksia kuoren kaasutuslaitoksen toiminnan parantamiseksi.