Näytteenoton kehittäminen Yaran Siilinjärven tehtailla

Abstract

Poistokaasujen pitoisuusmittauksia tehdään nykyisin online-mittauksina, jotka antavat mahdollisuuden muuttaa prosessia saatujen analyysitulosten perusteella. Opinnäytetyössä selvitettiin Yaran Siilinjärven tehtailla poistokaasupiipussa sijaitsevan näytteenoton ongelmia, sen edustavuutta sekä luotettavuutta. Tavoitteena oli kahden samantyyppisen mittaustekniikan vertailu keskenään. Vertailun pohjalta haluttiin kehittää nykyistä mittausmenetelmää toimivammaksi. Työssä verrattiin Siilinjärven tehtaan näytteenotinta Uudenkaupungin tehtaan vastaavaan. Siilinjärven näytteenottosondi toimii liikkuvalla tekniikalla, kun taas Uudenkaupungin tehtailla näytteenottosondi on kiinteätoiminen. Näytteenottimen liikettä haluttiin verrata kiinteästi sijoitettuun näytesondiin. Työn aikana tehtyjen virtaus- ja pitoisuusmittausten avulla selvitettiin virtausprofiilia ja pitoisuuksia poistokaasupiipun eri kohdissa. Tulosten avulla pyrittiin päättelemään edustavan näytteenoton sijaintipaikka poistokaasupiipun sisällä. Virtausmittausten lisäksi vertailtiin poistokaasupiippujen rakenteellisia eroja teknisten piirustusten avulla. Mittausta häiritsevien tekijöiden tiedostaminen auttaisi valitsemaan poistokaasupiipusta näytteenottimelle optimaalisen paikan. Tätä varten seurattiin standardia (SFS-EN 13284-1, pienten hiukkaspitoisuuksien määrittäminen), jossa oli ohjeet ja mitat edustavaa näytteenottoa varten poistokaasukanavissa. Lannoitetehtaan prosessin tarkastelussa keskityttiin selvittämään prosessissa syntyviä ympäristölle haitallisia kaasuja. Työssä verrattiin keskenään myös erilaisia mittausmenetelmiä sekä tarkasteltiin teoreettisia päästölaskentamalleja. Päätelmänä ehdotan kiinteän näytteenoton asentamista, koska vertailujen perusteella sen toimintavarmuus on parempi kuin liikkuvan näytteenoton. Mittausten perusteella, keskellä poistokaasupiippua virtaus on tasaisin ja pitoisuudet suurimpia. Lisäksi teknisten ongelmien vähentyminen kiinteällä näytteenottimella on huomattava etu liikkuvaan näytteenottimeen verrattuna.

Exhaust gas concentration measurements are currently performed online, thus enabling changes in the process according to the analysis results. The thesis studied problems in sampling exhaust gas at Yara Siilinjärvi plant. The research problem was to determine the exhaust gas sampling problems, and the representativeness and reliability of the sampling. The aim was to compare two similar measurement techniques. Based on this comparison, the current measurement method was to be rendered more operational. The main objective was to compare the Siilinjärvi method to the corresponding method in Uusikaupunki. The Siilinjärvi sampling probe is based on movable technology, while the Uusikaupunki factories use a sampling probe with fixed operation. The probe movement was to be compared with a stationary sampling probe. Flow and concentration measurements were used to determine the flow profile and the concentrations at various points in the exhaust gas stack. The results were used in seeking to determine a representative sampling location within the exhaust gas duct. In addition to flow measurements, structural differences in the exhaust gas ducts were also compared with the help of blueprints. Knowledge and awareness off the distraction factors would help to select the optimal place for the exhaust gas sampling probe in the exhaust gas duct. Standard SFS EN 13284-1, Determination of Low Range Mass Concentration of Dust, was complied with and provided the instructions and dimensions for representative sampling of exhaust gas ducts. The measurements at the fertilizer factory focused on the environmentally harmful gases. The methods made for the samples and emission calculation models were opened for comparison so that their differences would be easier to detect. As a final conclusion, based on the comparison, installation of a sampling probe with fixed operation is suggested because of the reliability. Based on the measurements, the flow is steady and the concentrations are the highest in the middle of the exhaust gas duct. In addition to technical problems, the reduction of problems by using a fixed probe brings significant advantage compared to a movable sampling probe.