Höyryntuotannon stabiloiminen säätöteknisin menetelmin jätteenpolttolaitoksella

Abstract

Arinakattilat ovat yleisin kattilatyyppi jätteenpolttolaitoksissa Suomessa. Yhteisinä tavoitteina laitoksilla on, että tuorehöyryä saataisiin tuotettua mahdollisimman tasaisella virtauksella ja ettei jätettä tule palamattomana arinan läpi loppusijoitettavan kuonan sekaan.

Kotkan Energia Oy:n Hyötyvoimalaitoksella ongelmia tasaisen höyryn tuotannon suhteen syntyy tilanteissa, joissa polttoon menevän jätteen laatu muuttuu paljon hetkelli-sesti. Seurauksena on äkillinen muutos tuotetun höyryn virtauksessa, johon polttoaineensyöttö reagoi välittömästi. Tämä voi myöhemmin johtaa höyryvirtauksen heiluntaan ja polttoprosessin epävakaaseen toimintaan.

Työn tarkoituksena on suunnitella ja tutkia erilaisia säätöteknisiä menetelmiä, joilla höyryntuotantoa Hyötyvoimalaitoksella saataisiin stabiloitua. Työssä toteutettiin ja testattiin lisäys nykyiseen polttosäätöön ohjausjärjestelmän lohkoeditorin avulla, sekä hahmoteltiin laitokselle kokonaan erilaista, joskin toisissa samantyyppisissä laitoksissa hyvin tuloksin toimivaa polttosäätöä.

Työssä toteutettu muutos nykyiseen polttosäätöön on todettu toimivaksi ja testauksista saadun palautteen perusteella se on lähes kokoaikaisessa käytössä laitoksen ajossa.

Grate tile technology using boilers are the most common boiler type used in waste-to-energy plants in Finland. A common goal for all of them is to produce steam at a rate as steady as possible and that all of the waste is burned out before reaching the end of the combustion grate and it doesn’t mix up with the usual end product.

At Kotka Energy Ltd’s waste-to-energy plant problems concerning steady steam production may occur when the quality of the waste fed into the boiler changes greatly for a short period of time. This may cause a rapid change in steam production, which the fuel feeding control instantly tries to correct. This can later lead to swaying of the steam production and unstable functioning of the combustion process.

The purpose of this thesis was to design and study different process control related methods to stabilize the steam flow of the plant. In the thesis, an addition to the current main combustion control was designed and tested using the control system’s block editor software. Also an alternative type of combustion control was sketched based on a control method which has proved being successful in another plants of the same type.

Based on the testing results regarding the addition to the combustion control, it has proven to be functioning correctly and is in everyday use in the plant.