Prosessihöyrykattilan ylöslämmityksen energiatehokkuus

Abstract

Opinnäytetyö tehtiin Kokkolan kaupungin omistamalle energiayhtiölle Kokkolan Energialle, joka tuottaa prosessihöyryä, kaukolämpöä ja sähköä Kokkolan kaupungille sekä Kokkolan teollisuusalueen yrityksille. Opinnäytetyön ensimmäisenä tavoitteena oli selvittää, voisiko toimeksiantajan K2-prosessihöyrykattilan ylöslämmityksiä nopeuttaa tukemalla käynnistyspoltinta esilämmittämällä leijutusilmaa. Toisena tavoitteena oli analysoida vuoden 2014 ylöslämmitysten mittausdataa ja etsiä syitä ylöslämmitysten kestojen eroihin. Kolmantena tavoitteena oli esittää kehitysideoita ylöslämmitysten nopeuttamiseksi ja energiatehokkuuden parantamiseksi.

Opinnäytetyön tietoperusta koottiin kirjallisuuden sekä kattilavalmistaja Putkimaan kattilan käyttö- ja hoito-ohjeiden avulla. Kattilan ylöslämmitysten energiatehokkuuden arviointia varten tutkittiin energia- ja prosessitietojen hallintajärjestelmään TOPiin tallentuneita mittatietoja vuodelta 2014. Mittatietojen, tietoperustaan liittyvien yhtälöiden ja kattilavalmistajan tietojen avulla tehtiin laskelmia ylöslämmitysten energiatehokkuudesta.

Opinnäytteen merkittävin tulos on ylöslämmitysten mittatietojen yhteen kokoaminen ja niiden analysoiminen. Analysoinnin tuloksena Kokkolan Energia sai tietoa prosessihöyrykattilan vuoden 2014 ylöslämmitysten energiatehokkuuksista. Tietojen analysoinnin tuloksena selvisi, että erilaiset kattilan operointitavat ylöslämmityksissä ovat aiheuttaneet sekä suuria eroja energiatehokkuuteen että kattilan käyttöiän lyhenemistä. Opinnäytetyön tuloksia voidaan jatkossa käyttää nykyisten operaattoreiden tukena ylöslämmityksissä sekä myös apuna uusien operaattoreiden koulutuksessa.

The thesis was assigned by Kokkolan Energia Ltd which is an energy company owned by the city of Kokkola. Kokkolan Energia produces process steam, district heating and electricity for both the city of Kokkola and companies in in the industry area in Kokkola. The first goal of the thesis was to examine if preheating primary air of the steam boiler would speed up the startup of the K2 boiler. The second goal was to analyze the K2 startup data from 2014 and find the reasons for differences in durations. The third goal was to present ideas to increase energy efficiency of startups and to accelerate them.

The information of the technical and theoretical matters of steam boilers was studied through literature and user manuals and maintenance guides provided by the manufacturer of K2 boiler, Putkimaa Ltd. The measurement data were collected through the energy and process management program TOPI in order to examine the energy efficiency of the startups. Together with the measurement data, equations based on the theoretical part of the thesis and the handing guide provided by the boiler manufacturer, calculations were made to determine the energy efficiency of the startups.

The most important result of the thesis is gathering the measurement data on startups together and analyzing them. This was done to provide information on the energy efficiency of startups for Kokkolan Energia. The results pointed out that different boiler operating methods have caused both big differences in energy efficiency and decreased the boilers’ life cycle. In the future, the results can be used both to assist the current operators on startups and to train new operators.