Ammoniakin syötön optimointi NOx-päästöjen vähentämiseksi SNCR-laitteistolla

Abstract

Opinnäytetyö tehtiin Kotkan Energia Oy:n Hyötyvoimalaitokselle. Työssä käsitellään SNCR-laitteiston optimointia jätteenpolttolaitoksella. Hyötyvoimalaitoksella halutaan varautua tulevaisuuden tiukkenevia päästörajoituksia varten ja siksi alettiin tutkia nykyisen laitteiston toimintakykyä ja sitä, miten sitä voitaisiin parantaa. Työn tavoitteena oli optimoida laitoksen SNCR-laitteisto ja vähentää NOx-päästöjä laitoksella. Typenoksidien kanssa reagoivan ammoniakin raakapäästöt pyrittiin pitämään samalla mahdollisimman pieninä, koska ammoniakki aiheuttaa kattilaan korroosiota. Työ suoritettiin tekemällä mittauksia nykyisellä laitteistolla. Mittaukset tehtiin muuttamalla syötettävän ammoniakin sekä laimennusveden määrää ja seuraamalla päästöjä. Laitteeseen suunniteltiin myös uuden malliset syöttösuuttimien kärjet sekä uudet suutinpaikat kattilan etuseinään paremman reaktion saamiseksi ammoniakin ja typenoksidien välillä. Uusien syöttösuuttimien voidaan olettaa parantavan SNCR-laitteiston toimintakykyä ja vähentää NOx-päästöjä. Laitteistolla on jo nykyisin mahdollista päästä pienempiin NOx-päästöihin kasvattamalla syötettävän ammoniakin määrää ilman, että ammoniakin raakapäästöt nousevat merkittävästi.

The thesis was done for the waste-to-energy power plant of Kotkan Energia Oy. The focus of the thesis is to optimize the SNCR-system of the power plant in order to prepare for the future's lower NOx-emissions limit. Because of this, the operational effectiveness of the current system was tested and possible improvements of the system were investigated. The aim of this study was to optimize the SNCR-system without increasing the con-sumption of ammonia (NH3) or the NH3-slip. The NH3-slip causes increased corrosion in the boiler so it has to be kept at minimum. The current system was used for the measurements. The measurements were done by changing the amount of ammonia injected in the boiler as well as changing the amount of dilution water in order to find the best possible mix for the optimal reaction to happen between ammonia and nitrogen oxide inside the boiler. New nozzle heads for the ammonia hydroxide injection were designed and also the places for new lances in the front wall of the boiler were calculated. It can be assumed that the new injectors in the front wall will improve the reaction and thus make the SNCR-system more effective and reduce the NOx-emissions of the power plant. With the current system it is possible to reach lower NOx-emissions by injecting more ammonia without the NH3-slip rising too high.