Nitrogen Oxides Reduction Possibilities at Pulp Mill and Power Plant

Abstract

Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää typenoksidien vähennysmahdollisuudet Stora Enson Varkauden tehtaiden sellutehtaalla ja voimalaitoksella. Tutkimuksessa käsiteltiin tehdasalueen suurimpia typenoksidien päästölähteitä: soodakattilaa, meesauunia, kuorikattilaa, öljykattilaa ja muovi-alumiinijakeen kaasutuslaitosta. Tutkimuksessa selvitettiin typenoksidipäästöjen syntymekanismit ja erilaisiin polttotekniikoihin soveltuvat typenoksidien vähennystekniikat. Varkauden tehtaiden typenoksidien vuosipäästö vuonna 2001 oli 836 tonnia. Kansallinen lainsäädäntö, kansainväliset sopimukset sekä paras käytettävissä oleva tekniikka (BAT) huomioiden selvitettiin kuhunkin kohteeseen parhaiten soveltuvat ratkaisut. Tutkimuksen perusteella laadittiin toimenpideohjelma, joka määrittelee suositeltavan toteutusjärjestyksen typenoksidien vähennystoimenpiteille. Toimenpideohjelman tärkeimpinä kriteereinä pidettiin vuonna 2004 tulevan uuden ympäristöluvan arvioituja luparajoja sekä toimenpiteiden kustannustehokkuutta. Toteutusjärjestyksessä ensimmäiseksi valittiin koeajojakson järjestäminen ajon optimoimiseksi kiertopetikattilalla ja toiseksi meesauunin ajon optimointi jatkuvatoimisen NOx-analysaattorin avulla. Seuraaviksi toimenpiteiksi ehdotettiin vertikaali-ilmajärjestelmän käyttöönottoa soodakattilalla sekä SNCR-järjestelmän asennusta kuorikattilalle. Saavutettava NOx-vähennys tulisi olemaan 10 – 45 % ja hinta 30 – 3573 EUR vähennettyä NOx-tonnia kohti. Tutkimuksen osana Ilmatieteen laitoksella teetetyn typenoksidien leviämisselvityksen mukaan Stora Enson tehtaiden NOx-päästöjen vaikutus Varkauden ilmanlaatuun on hyvin pieni. Suurin osa NOx-päästöistä aiheutuu liikenteestä.

This paper is a study of the possibilities to reduce nitrogen oxide emissions at the pulp mill and power plant at Stora Enso Varkaus Mills. The study is focused on five major emission sources in the mill area: recovery boiler, lime kiln, CFB boiler, oil-fired boiler and plastic-aluminium gasification plant. The mechanisms of NOx formation and reduction techniques applicable to different combustion techniques were investigated in this study. The annual NOx emissions of Varkaus Mills in 2001 were 836 tons, the biggest sources being the CFB boiler and the recovery boiler. Considering national legislation, international agreements and Best Available Techniques (BAT) was found out the most applicable acts for the targets under consideration. As a result of the study, a procedure plan was drawn up to define the recommended implementation order for nitrogen oxide emission reduction acts. The most important criteria of the procedure plan are the forthcoming 2004 environmental permit and the cost-effectiveness of carrying out the procedure plan itself. First in the implementation order is a test-drive period for combustion optimisation of the CFB boiler. The second action would then be operation optimisation of the lime kiln with the help of a continuous NOx analyser. Further recommended actions would be implementation of a vertical air system at the recovery boiler, and implementation of SNCR method for the CFB boiler. Achievable NOx reduction is estimated to be 10 – 45 % and cost 30 – 3573 EUR/tonNOx reduced. Related to this study, Finnish Meteorological Institute carried out a distributive investigation of NOx emissions. According to that investigation, the impact on air quality surrounding Varkaus caused by Varkaus Mills NOx emissions is insignificant. The traffic is the main NOx emission source.