Leijukerroslämmönsiirtimien tukkeutuminen biovoimalaitoksessa
Rytkönen, Mikael (2015)
Diplomityö
2015
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201505228795
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201505228795
Tiivistelmä
Leijukerroslämmönsiirtimien, eli hiekanpalautuspolvessa sijaitsevien tulistimien tukkeutuminen on ollut Kaukaan Voima Oy:n biovoimalaitoksen suunnittelemattomien seisokkien suurin syy vuodesta 2012 lähtien. Tulistimet tukkeutuvat kahdella tavalla. Nopeassa tukkeutumisessa tulistinkammion seinien kuonakerrostumat romahtavat yhtäkkiä tulistimen päälle tukkien sen. Tämä johtaa aina koko laitoksen alasajoon. Hitaassa tukkeutumisessa tulistinputkien pinnalle muodostuu vähitellen kerrostuma sekä tulistinputkien väliin jää suurempia kappaleita, jotka tukkivat tulistinta.
Nopea tukkeutuminen johtuu tuhkassa olevien alkali-, eli kalium- ja natriumyhdisteiden synnyttämistä kerrostumista lämmönsiirrinkammion seinille. Hidas tukkeutuminen johtuu osittain myös alkaliyhdisteistä, mutta merkittävämpi aine tulistinputkien pinnalla olevassa kerrostumissa näyttää olevan kalsiumsulfaatti, joka tukkii tulistinta.
Palavan aineen pääsy tulistinkammioon ilmanjakoasetuksista ja tulistinkammion rakenteesta johtuen aiheuttaa kerrostumien syntymisen. Kerrostumien syntymiseen johtavat syyt johtuvat monesta tekijästä ja yksiselitteistä aiheuttajaa on vaikea määritellä. Selvin yhteys on lietteen epätasaisessa poltossa ja turpeen käytössä. Nykyisillä lietteenkäsittelylaitteilla lietteen tasainen syöttö on vaikeaa ja se aiheuttaa ongelmia. Turpeen poltto biopolttoaineiden rinnalla pitää tulistimet puhtaampina. Muita todennäköisiä kerrostumia lisääviä syitä ovat puhtaan hiekan vähäinen syöttömäärä ja usean huonomman polttoaineen yhtäaikainen poltto. Main reason for unexpected shut-downs since 2012 at Kaukaan Voima Bio Power Plant has been fouling and slagging of fluidized bed heat exchanger -superheaters in return leg. Slagging causes deposits on superheater chamber walls and deposits drop suddenly on the superheater causing a shut down. Fouling causes slowly increasing deposits on the superheater tube surfaces. Also agglomerates get stuck between superheater tubes.
Wall deposits and agglomerates are caused by alkalicompunds a.k.a potassium- and sodiumcompunds in ash. Also deposits on superheater tube surfaces are partly caused by alkalicompounds but main reason for fouling is calciumsulfate which seems to cause deposits on the tube surfaces.
Enter of burning material to the superheater chamber due to air distribution settings and superheater chamber structure cause deposits. Reasons for slagging and fouling are due to many factors and it’s difficult to find unambiguous cause. There is a connection between slagging and fouling, variable burn of sludge and the use of peat. With the current sludge treatment system steady supply to furnace is difficult and it causes problems. Whenever peat has burned with biofuels, the superheaters have remained cleaner. Also low fresh sand feed rate, variable burn of sludge, air adjustments of superheater and mixture of lower quality fuels are probable reasons for slagging and fouling.
Nopea tukkeutuminen johtuu tuhkassa olevien alkali-, eli kalium- ja natriumyhdisteiden synnyttämistä kerrostumista lämmönsiirrinkammion seinille. Hidas tukkeutuminen johtuu osittain myös alkaliyhdisteistä, mutta merkittävämpi aine tulistinputkien pinnalla olevassa kerrostumissa näyttää olevan kalsiumsulfaatti, joka tukkii tulistinta.
Palavan aineen pääsy tulistinkammioon ilmanjakoasetuksista ja tulistinkammion rakenteesta johtuen aiheuttaa kerrostumien syntymisen. Kerrostumien syntymiseen johtavat syyt johtuvat monesta tekijästä ja yksiselitteistä aiheuttajaa on vaikea määritellä. Selvin yhteys on lietteen epätasaisessa poltossa ja turpeen käytössä. Nykyisillä lietteenkäsittelylaitteilla lietteen tasainen syöttö on vaikeaa ja se aiheuttaa ongelmia. Turpeen poltto biopolttoaineiden rinnalla pitää tulistimet puhtaampina. Muita todennäköisiä kerrostumia lisääviä syitä ovat puhtaan hiekan vähäinen syöttömäärä ja usean huonomman polttoaineen yhtäaikainen poltto.
Wall deposits and agglomerates are caused by alkalicompunds a.k.a potassium- and sodiumcompunds in ash. Also deposits on superheater tube surfaces are partly caused by alkalicompounds but main reason for fouling is calciumsulfate which seems to cause deposits on the tube surfaces.
Enter of burning material to the superheater chamber due to air distribution settings and superheater chamber structure cause deposits. Reasons for slagging and fouling are due to many factors and it’s difficult to find unambiguous cause. There is a connection between slagging and fouling, variable burn of sludge and the use of peat. With the current sludge treatment system steady supply to furnace is difficult and it causes problems. Whenever peat has burned with biofuels, the superheaters have remained cleaner. Also low fresh sand feed rate, variable burn of sludge, air adjustments of superheater and mixture of lower quality fuels are probable reasons for slagging and fouling.