Syöttöveden lämpötilan vaikutus korroosioon jätteenpolttolaitoksella

Abstract

Kotkan Energia Oy:n Hyötyvoimalaitoksella on ongelmana voimakas kuona-aineiden kerrostuminen kattilan lämmönsiirtopinnoille ajojaksojen aikana. Tämä näkyy savukaasujen loppulämpötilan nousuna, koska lämmönsiirtopinnoille kertynyt tuhka heikentää lämmönsiirtymistä. Savukaasujen korkea loppulämpötila heikentää kattilan hyötysuhdetta, mutta myös kokemusperäisesti aiheuttaa savukaasujen puhdistuksessa ongelmia. Tehokas tapa alentaa savukaasujen loppulämpötilaa on syöttöveden lämpötilan alentaminen. Kun syöttövesi tulee viileämpänä syöttöveden esilämmittimille, joutuvat ne siirtämään enemmän lämpöä savukaasuista syöttöveteen.

Opinnäytetyön tavoitteena on tutkia syöttöveden lämpötilan vaikutusta kattilan kylmänpään korroosioon sekä etsiä energiatehokas ja turvallinen syöttöveden lämpötila savukaasujen loppulämpötilan alentamiseksi. Työssä selvitetään syöttöveden lämpötilan alentamisen taloudellinen kannattavuus matemaattisin menetelmin ja etsitään soveltuva menetelmä korroosion tutkimiseen.

Korroosion tarkasteluun valikoitui Coresto Oy:n korroosio- ja prosessimittausjärjestelmä MoCo DP. Tutkimuksissa selvisi, että syöttöveden lämpötilan alentamisella ei tutkimusjakson aikana ollut suuria vaikutuksia kattilan kylmänpään korroosioon Kotkan Energia Oy:n mittauspisteessä. Edelliseen perustuen tutkimus osoittaa, että syöttöveden lämpötilan alentamisella on huomattavat tuotannolliset hyötymahdollisuudet. Matemaattisissa tutkimuksissa selvisi syöttöveden lämpötilan alentamisen olevan myös taloudellisesta näkökulmasta kannattavaa, esimerkiksi lisääntyneen kaukolämmöntuotannon muodossa.

Työn pohjalta on uskallettu alentaa syöttöveden lämpötilaa kriittisillä hetkillä eli savukaasujen loppulämpötilan ollessa korkea. Pysyvä syöttöveden lämpötilan alentaminen vaatii kuitenkin lisätutkimuksia. Työn perusteella taloudellinen jatkopanostus asiaan olisi erittäin perusteltavaa.

Strong stratification of ash on the heat transfer surfaces during the running period is a problem at the waste-to-energy power plant of Kotkan Energia Oy. The ash on the heat transfer surfaces reduce the heat transfer, which leads to increase of the final temperature of the flue gases. High final temperature of the flue gases reduces the efficiency of the boiler, but also causes problems in the flue gas cleaning. An effective way to lower the final temperature of the flue gases is to lower the temperature of the feed water. Then economisers transfer more heat from the flue gases to the feed water.

The aim of the thesis was to study the effects of the feed water temperature on boiler’s cold end corrosion, as well as to find energy-efficient and safe temperature for the feed water to reduce the final temperature of the flue gases. The economic viability of the reduction of the feed water temperature was determined by mathematical methods and the suitable method for corrosion testing was attempted to find.

For the examination of corrosion, Coresto Oy’s MoCo DP corrosion and process measurement system was selected. The research showed that the reduction in the feed water temperature did not have a major impact on the boiler’s cold end corrosion in Kotkan Energia Oy’s measurement point during the research period. Based on the above, the research shows that the feed water temperature reduction has a major productive potential. Mathematical studies showed a reduction in the feed water temperature to be profitable also from an economic point of view, for example in the form of increased production of district heat.

Based on the research, reduction of feed water temperature has been found riskless at critical moments when the final temperature of the flue gases is high. However, the permanent reduction of the feed water temperature requires further research. The thesis shows that this financial investment is reasonable.